DE102008003264B4

DE102008003264B4 - Manipulationsgeschütze Tastatur mit Schutz gegen Ausbau der Tastenkappen

Info

Publication number: DE102008003264B4
Application number: DE102008003264.6A
Authority: DE
Inventors: Stefan Greifenhofer
Original assignee: Demmel AG; Dyna Systems GmbH
Current assignee: Demmel AG; Dyna Systems GmbH
Priority date: 2008-01-04
Filing date: 2008-01-04
Publication date: 2016-07-28
Anticipated expiration: 2028-01-05
Also published as: DE102008003264A1

Abstract

Manipulationsgeschützte Tastatur, aufweisend eine Leiterplatte (30), eine Deckplatte (26) und eine dazwischen angeordnete Schaltmatte (1), wobei die der Schaltmatte (1) zugewandte Seite der Leiterplatte (30) mit Kontaktflächen (33, 34, 41) versehen ist, wobei die Schaltmatte (1) werkstoffeinstückig eingeformte Schaltdome (3) mit Schaltkontakten (13) aufweist, die an ihrer der Leiterplatte (30) zugewandten Seite mit elektrisch leitfähigen Kontaktflächen (12) versehen sind, wobei in der Deckplatte (26) wenigstens eine Tastenkappe (24) angeordnet ist, die in Wirkverbindung mit wenigstens einem Schaltkontakt (13) steht derart, dass ein Drücken der Tastenkappe (24) den Schaltdom (3) mit dem Schaltkontakt (13) betätigt und die Kontaktfläche (12) eine elektrische Verbindung mit der Kontaktfläche (34) herstellt zum Erfassen der Betätigung einer Tastenkappe (24), wobei die Schaltmatte (1) ferner wenigstens einen Abhebekontakt (15) mit einer leitfähigen Kontaktfläche (16) aufweist, der an der Kontaktfläche (41) anliegt und sich gegen die Deckplatte (26) unter Federbelastung abstützt derart, dass bei Ausbau der Deckplatte (26) der Abhebekontakt (15, 43) von seiner Federbelastung entlastet wird und die elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Abhebekontakt (15, 43) und der Kontaktfläche (41) unterbrochen ist, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Tastenkappe (24), der ein Schaltdom (3) mit einem Schaltkontakt (13) zugeordnet ist, ein Sicherheitskontakt (10) zugeordnet ist, der an seiner der Leiterplatte (30) zugewandten Seite mit einer elektrisch leitenden Kontaktfläche (11) versehen ist, die unabhängig von dem Betätigungszustand des Schaltkontaktes (13) im eingebauten Zustand der Tastenkappe (24) ständig an der Kontaktfläche (33) anliegt, wobei der Sicherheitskontakt (10) und der Schaltkontakt (13) in dem Schaltdom (3) angeordnet sind und wobei der Sicherheitskontakt (10) über eine innere Membran (9) mit dem Schaltkontakt (13) verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine manipulationsgeschützte Tastatur mit Schutz gegen Ausbau der Tastenkappen, ausgehend vom Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bei Tastenfeldern oder Eingabetastaturen besteht das Bedürfnis, derartige Tastenkappen gegen Ausbau zu schützen. Solche Tastaturen werden insbesondere in Sicherheitsbereichen eingesetzt, wie z. B. bei Bank-Terminals, Zahl-Terminals, Zugangskontroll-Tastaturen, Eingabe-Tastaturen bei der Durchführung von Geld-Transaktionen und dergleichen mehr.
Insbesondere besteht das Bedürfnis, solche Sicherheits-Tastaturen gegen Ausbau von einzelnen Tastenkappen zu schützen und ferner dagegen zu schützen, die Deckplatte, in der die Tastenkappen eingelassen sind, ebenfalls gegen Ausbau zu schützen.
Mit dem Gegenstand der WO 2005/034157 A1 ist lediglich ein so genannter Rückbauschutzschalter angegeben, der dagegen schützt, wenn die Deckplatte, in welcher die Tastenkappen eingelassen sind, unberechtigt von der Leiterplatte mit Kontaktflächen entfernt wird. Es wird dann Alarm ausgelöst. Zu diesem Zweck sieht diese Druckschrift vor, dass ständig unter Federlast ein Schaltkontakt gegen die Leiterplatte mit Kontaktflächen gehalten wird und dass beim Ausbau der Deckplatte die Federlast entfernt wird, der Kontakt sich öffnet und entsprechenden Alarm gibt.
Ein Schutz gegen Ausbau einer einzelnen Tastenkappen einer Tastatur ist jedoch aus dieser Druckschrift nicht zu entnehmen.
Ein gleicher Gegenstand zeigt auch die FR 2815733 , die ebenfalls einen Ausbauschutz einer Deckplatte mitsamt eingelassenen Tastenkappen von einem dazugehörenden Gehäuse zeigt.
Die EP 0411185 A1 zeigt lediglich einen Ausbauschutz für ein Gehäuse, welches von einer Leiterplatte abgehoben werden könnte, dergestalt, dass bei Abhebung des Gehäuses die Lageveränderung erfasst wird.
Die GB 2411756 A offenbart eine manipulationsgeschützte Tastatur mit sämtlichen Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruches 1 der vorliegenden Erfindung.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Tastatur der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass eine verbesserte Sicherheitsvorrichtung für den Ausbau mindestens einer Tastenkappe vorgesehen ist.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung durch die technische Lehre des Anspruchs 1 gekennzeichnet.
Wesentliches Merkmal der Erfindung ist, dass jeder Tastenkappe, der ein Schaltdom mit einem Schaltkontakt zugeordnet ist, ein Sicherheitskontakt zugeordnet ist, der an seiner der Leiterplatte zugewandten Seite mit einer elektrisch leitenden Kontaktfläche versehen ist, die unabhängig von dem Betätigungszustand des Schaltkontaktes im eingebauten Zustand der Tastenkappe ständig an der Kontaktfläche anliegt, wobei der Sicherheitskontakt und der Schaltkontakt in dem Schaltdom angeordnet sind und wobei der Sicherheitskontakt über eine innere Membran mit dem Schaltkontakt verbunden ist.
Wichtig bei der vorliegenden Erfindung ist also, dass der jeweilige Schaltkontakt, der einer Tastenkappe zugeordnet ist, als Schließer ausgebildet ist, während der diesem Schaltkontakt zugeordnete Sicherheitskontakt als Öffner ausgebildet ist.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass der Sicherheitskontakt als Zentrumskontakt, d. h. zentral im Innenraum des Schaltkontaktes und isolierend von diesem, ausgebildet ist, während der Schaltkontakt als Schaltring ausgebildet ist, der seinerseits isoliert von dem zentrisch angeordneten Sicherheitskontakt ausgebildet ist.
Mit der gegebenen technischen Lehre ergibt sich der wesentliche Vorteil, dass nun die Federverhältnisse oder die durch Federkraft bedingten Schaltwege zwischen dem Sicherheitskontakt und dem Schaltkontakt sehr gut beherrschbar sind.
In einer bevorzugten Ausgestaltung wird es hierbei bevorzugt, wenn die beiden Kontakte (Sicherheitskontakt und Schaltkontakt) über elastisch federnde Membranen voneinander isolierend abgeteilt sind. In einer anderen Ausgestaltung kann es jedoch auch vorgesehen sein, dass statt elastisch verformbarer Membranen entsprechende mechanisch wirkende Federn verwendet werden können. Solche Federn können insbesondere Schraubendruckfedern, Schenkelfedern, Blattfedern und dergleichen sein.
Nachdem aber die vorliegende Erfindung sich insgesamt auf eine aus Silikon oder anderen elastisch verformbaren Kunststoffen bestehende Schaltmatte bezieht, wird es im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt, wenn die Federelemente, die jeweils dem Sicherheitskontakt und dem Schaltkontakt zugeordnet sind, ebenfalls aus dem elastisch verformbaren Material der Schaltmatte ausgebildet sind.
Der einfacheren Beschreibung wegen wird deshalb in der folgenden Beschreibung nur noch von diesem Ausführungsbeispiel ausgegangen, obwohl sich die Erfindung auf sämtliche Federelemente nach dem Stand der Technik bezieht.
Im nicht verbauten Zustand berührt keiner der beiden Kontakte die Leiterplatte. D. h., die Federkraft der beiden den einzelnen Kontakten zugeordneten Bälge oder Membranen ist so ausgebildet, dass beide Kontakte mit zugeordneten Kontaktflächen von der gegenüberliegenden Kontaktfläche der Leiterplatte abgehoben sind.
Wird hingegen eine Tastenkappe eingebaut, dann liegt lediglich der Schaltkontakt mit seiner zugeordneten Oberseite federbelastet an der Unterseite der Tastenkappe an, während aufgrund der anderen Federvorspannung auf den zentral angeordneten Sicherheitskontakt dieser nun federbelastet nach unten gedrückt wird und kontaktgebend gegen die Oberseite eines zugeordneten Überwachungskontaktes auf der Leiterplatte gepresst wird.
Damit werden gegenläufige Federkräfte auf die einzelnen, einander zugeordneten, Kontakte aufgebracht. Auf den äußeren Faltkontakt wird eine Federkraft dergestalt aufgebracht, dass er von der kontaktgebenden Leiterplatte abgehoben wird, während auf den im Innenraum angeordneten Sicherheitskontakt die Federkraft genau entgegen gesetzt aufgebracht wird, so dass er federbelastet, kontaktgebend gegen die zugeordnete kontaktgebende Oberfläche der Leiterplatte gedrückt wird.
Damit ist vorausgesetzt, dass die eigentliche Tastenkappe im Ruhezustand den Sicherheitskontakt nicht berührt, weil sich ein Freiraum zwischen der Unterseite der Tastenkappe und der Oberseite des Sicherheitskontaktes befindet, so dass dieser Freiraum dafür sorgt, dass dem im Außenumfang angeordneten Faltkontakt ein entsprechender Faltweg zugeordnet werden kann.
Wird hingegen die Tastenkappe entgegen der Federkraft der radial außen liegenden Membran, die auf den Schaltkontakt wirkt, gedrückt, dann erfolgt die Betätigung der Tastenkappe entgegen dieser Federkraft nach unten, und gleichzeitig wird auch der Schaltkontakt nach unten bewegt und zwar solange, bis er den zugeordneten Kontakt auf der Leiterplatte betätigt.
In diesem Betätigungszustand bleibt der Sicherheitskontakt nach wie vor im kontaktgebenden Zustand mit der Leiterplatte aufrecht.
Ein wichtiger Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass der Freiraum zwischen der Unterseite der Tastenkappe und der Oberseite des Sicherheitskontaktes gleichzeitig ein Anschlagschutz für den Schaltweg des Schaltkontaktes ist und damit auch gleichzeitig einen Vandalismusschutz darstellt. Durch die Begrenzung dieses Schaltweges ist es nicht möglich, die Tastenkappe mit Gewalt weiter herunterzuschlagen, als vergleichsweise auf den Anschlag auf der Oberseite des Sicherheitskontaktes. Damit ist es nicht möglich, den Schaltweg unzulässig auszudehnen und so einer Beschädigung des Schaltkontaktes vorzubeugen.
Wird hingegen die Tastenkappe ausgebaut, heben sich die Schaltkontakte nach oben ab und nehmen gleichzeitig den Sicherheitskontakt mit, der demzufolge ebenfalls von der Leiterplatte abhebt und den dort vorherigen Kontakt aufhebt.
Die Federkraft des inneren Balges, der vom Außenumfang des zentral angeordneten Sicherheitskontaktes sich zum Innenumfang des sich im Außenumfang befindlichen Schaltkontaktes erstreckt, bestimmt die Federkraft, mit der der Sicherheitskontakt kontaktgebend auf die Oberfläche der Leiterplatte gedrückt wird.
Die Federkraft des äußeren Schaltkontaktes ist dieser Federkraft entgegengesetzt und wirkt nach oben im Sinne einer Kontaktöffnung des Schaltkontaktes in Richtung auf die Leiterplatte.
Wichtig hierbei ist, dass der Sicherheitskontakt ständig unter Federkraft kontaktgebend gegen die Leiterplatte gedrückt wird und dass auch Schläge auf die Tastenkappe mit dem Ziel, die Tastatur zu zerstören, nicht den Sicherheitskontakt von der Leiterplatte abheben kann, weil er eben federbelastet und kontaktgebend auf der Leiterplatte gehalten wird.
Wenn jedoch sehr starke Schläge auf die Tastatur oder die Deckplatte der Tastatur einwirken, kann es vorkommen, dass der Sicherheitskontakt abhebt, und zwar entgegen der Federkraft der auf ihn wirkenden Membran, und dies ist dann ein Zeichen, dass ein Vandalismusangriff auf die Tastatur stattfand.
Selbstverständlich hebt der Sicherheitskontakt ohnedies ab, wenn die Tastenkappe selbst ausgebaut wird.
Auf diese Weise ist es erstmals möglich, jeder Tastenkappe in einer Tastatur einen solchen Ausbauschutz zuzuordnen.
In der Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass auch der Deckplatte ein entsprechender Ausbauschutz zugeordnet wird, weil es besonders einfach ist, auch Betätigungskontakte in der Schaltmatte anzuordnen, die mit zugeordneten Kontakten auf der Leiterplatte zusammenwirken.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist es vorgesehen, dass in der Schaltmatte zylindrische Abhebekontaktpartner angeordnet sind, welche im Silikonmaterial eingeformt sind und werkstoffeinstückig mit dem Silikonmaterial der Schaltmatte verbunden sind. Auch diese Abhebekontaktpartner tragen an ihrer Unterseite eine Kontaktfläche und liegen kontaktgebend im eingebauten Zustand der Schaltmatte an der darunter liegenden zugeordneten Leiterplatte an. Der Abhebekontaktpartner besteht also aus einem zylindrischen Dorn, der einen inneren zentralen, elektrisch leitfähigen Kern aufweist. Die Oberseite dieses elektrisch leitfähigen Kerns liegt kontaktgebend an der Unterseite der Deckplatte an, und die Unterseite dieses Abhebekontaktpartners liegt an einer zugeordneten, leitfähigen Oberfläche der Leiterplatte an.
Wird nun die Deckplatte ausgebaut, dann wird die Stromverbindung zwischen der Platte und der Leiterplatte unterbrochen, weil die Leitflächen an der Oberseite und Unterseite des Abhebekontaktpartners (leitfähigen Zylinderstiftes) keinen Kontakt mehr mit der Deckplatte und der Leiterplatte finden.
Wichtig ist, dass der Schaltkontaktpartner aus einem elastisch verformbaren Silikonmaterial besteht, so dass er federbelastet nach oben und nach unten in der Schaltmatte verschoben werden kann. Ein solcher Zylinderstift kann auch in sich zusammengedrückt werden. Deshalb liegt er federbelastet in dem Zwischenraum zwischen der Deckplatte und der Leiterplatte an und gibt im eingebauten Zustand sowohl in Richtung auf die Deckplatte Kontakt als auch in Richtung auf die darunter liegende Leiterplatte. Es bedarf also keiner eigenen Feder mehr oder sonstiger Federvorspannmittel, weil die Elastizität in axialer Richtung des aus Silikon bestehenden Abhebekontaktpartners bereits schon ausreicht, die erforderliche Kontaktkraft an den beiden gegenüberliegenden Flächen zu erreichen. Der Abhebeschutz funktioniert, wenn die Deckplatte elektrisch leitfähig ausgebildet ist. Ist sie jedoch nicht elektrisch leitfähig ausgebildet, reicht es aus, an der Unterseite einer isolierend ausgebildeten Deckplatte entsprechende Leiterbahnen anzubringen, die z. B. in Form einer Schaltfolie ausgebildet sind, wobei diese Leiterbahnen mehrere im Abstand voneinander angeordnete Abhebekontaktpartner miteinander verbinden, um so beim Ausbau der Deckplatte wiederum eine Aufhebung des Kontaktes zwischen dem Abhebekontaktpartner und der Deckplatte bzw. der mit der Deckplatte verbundenen Schaltkontaktfolie zu erreichen.
Der Erfindungsgegenstand, der sich auf den Schaltkontaktpartner und den Schutz gegen Ausbau der Deckplatte bezieht, soll unabhängigen Schutz genießen von den anderen Erfindungsgegenständen, die sich auf den Sicherheitskontakt beziehen, welcher den Ausbau jeder Tastenkappe in der Tastatur überwachen.
Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander.
Alle in den Unterlagen, einschließlich der Zusammenfassung offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung, werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.
Es zeigen:
1: Draufsicht auf eine Schaltmatte von der Vorderseite her,
2: Schnitt durch die Schaltmatte entsprechend der Linie A-A in 1,
2a: perspektivische Darstellung der Unterseite eines Schaltdomes,
3: die Rückansicht der Schaltmatte im Vergleich zu 1,
4: Schnitt durch einen Schaltdom nach der Erfindung,
5: Draufsicht auf den Schaltdom nach 4 in Pfeilrichtung V,
6: schematisiert gezeichnet ein Schnitt durch einen Schaltdom mit eingebauter Tastaturkappe im Ruhezustand,
7: die gleiche Darstellung wie 6 bei betätigter Tastenkappe,
8: die schematisierte Darstellung bei Entfernung einer Tastenkappe,
9: schematisiert die Darstellung eines Schaltdomes entsprechend der 4,
10: die Draufsicht auf die Leiterplatte mit Darstellung der Kontaktflächen.
In den 1 und 3 ist allgemein eine Schaltmatte 1 dargestellt, die bevorzugt aus einem Silikonmaterial besteht. Es ist selbstverständlich möglich, die Schaltmatte auch aus anderen Materialien zu bilden, wie z. B. Gummi, Kautschuk, Polyurethan und dergleichen. Die Schaltmatte 1 besteht im Wesentlichen aus einer Grundmatte 2, die aus dem elastischen Silikonmaterial hergestellt ist und eine Dicke von z. B. 0,5 bis 1 mm aufweist. Werkstoffeinstückig in diese Grundmatte sind eine Vielzahl von Schaltdomen 3 eingeformt, so dass es für die vorliegende Erfindung ausreicht, lediglich die Funktion eines einzigen Schaltdomes 3 zu beschreiben.
Mit Hilfe der Sacklöcher 4 wird die Schaltmatte 1 auf einer zugeordneten Leiterplatte 30 (siehe 10) positioniert.
Es sind ferner Kompressionsanschläge 5 vorhanden, die im wesentlichen aus Silikonhülsen bestehen, die im Bereich der Grundmatte 2 angeordnet sind und die dafür sorgen, dass beim Montieren der Schaltmatte 1 die Schaltwege der Schaltdome 3 gewährleistet sind. Sie gewährleisten einen bestimmten Abstand zwischen der Deckplatte 26 und der Grundmatte 2.
Erfindungsgemäß ist nun jedem Schaltkontakt 13 ein zugeordneter Sicherheitskontakt 10 zugeordnet.
Aus 2a lassen sich weitere Einzelheiten erkennen.
Der Schaltkontakt 13 besteht gemäß 2a und 4 aus einem äußeren Ringteil 6, das werkstoffeinstückig mit einer radial schräg nach außen laufenden Membran 8 verbunden ist, welche Membran mit der Oberfläche der Grundmatte 2 ein einziges Stück bildet. Die Membran 8 bringt somit – weil sie schräg nach außen gerichtet ist – eine Federkraft auf, die in 4 das Ringteil 6 nach oben drückt.
Im Innenraum des Ringteiles 6 ist ein Innenteil 7 angeordnet, welches erfindungsgemäß als Sicherheitskontaktpartner 10 ausgebildet ist. Dieser Sicherheitskontaktpartner 10 ist wiederum mit einer inneren Membran 9 mit dem Innenumfang des Ringteils 6 verbunden, wobei diese innere Membran 9 eine der Federkraft auf das Ringteil 6 entgegengesetzte Federkraft aufbringt.
Die 2 zeigt verschiedene Ausführungsformen von Schaltdomen 3, die selbstverständlich nicht alle in einer einzigen Ausführung tatsächlich ausgeführt sind. Es handelt sich also um verschiedene Ausführungsbeispiele, wobei in 2 auf der linken Seite dargestellt ist, dass die innere Membran 9, die werkstoffeinstückig mit dem Sicherheitskontaktpartner 10 verbunden ist, halbrundförmig und etwa schüsselförmig ausgebildet ist. In der daneben liegenden Abbildung ist erkennbar, dass diese Membran 9' wellenförmig ausgebildet ist, und in der daneben liegenden Abbildung ist mit dem Bezugszeichen 9'' dargestellt, dass die Membran 9 auch trichterförmig ausgebildet sein kann.
Die 2a zeigt einen solchen Schaltdom 3 von der Unterseite, wo erkennbar ist, dass dem Schaltkontaktpartner 13 eine Kontaktfläche 12 zugeordnet ist, während dem inneren Sicherheitskontaktpartner 10 eine zugeordnete Kontaktfläche 11 zugeordnet ist.
Was anhand der Formgebung der inneren Membran 9 mit Bezug auf die 2 erläutert wurde, gilt auch für die Formgebung der äußeren Membran 8. Auch dort ist in 2 dargestellt, dass die äußere Membran 8 entweder schüsselförmig (linke Darstellung in 2) oder in 2 trichterförmig in Form der Membran 8' vorgesehen sein kann. Es ist nicht dargestellt, dass diese Membran 8 auch wellenförmig ausgebildet sein könnte.
An der Rückseite (kontaktgebende Unterseite der Grundmatte 2) gemäß 3 sind die einzelnen Kontaktdome durch Luftkanäle 14 miteinander verbunden. Es handelt sich hierbei um Kanäle 14, die halboffen ausgebildet sind und die vertieft in der Oberfläche der Grundmatte 2 eingeformt sind. Damit wird gewährleistet, dass bei einem entsprechenden Druck auf den Schaltdom 3 von oben ein entsprechendes Luftvolumen nach unten verdrängt wird und dass dieses verdrängte Luftvolumen über die dort gezeichneten Luftkanäle in die anderen Kammern verteilt wird.
Beim Öffnen eines derartigen Schaltdomes fließt die Luft dann wieder in den Hohlraum zurück, wie er am besten mit dem unteren Ringraum 19 in 4 dargestellt ist.
Gleiches gilt auch bei der Montage, wobei an der Oberseite jeden Schaltdomes 3 eine Auflagefläche 17 definiert ist (siehe 4), in deren Bereich Entlüftungskanäle 18 angeordnet sind, die den Zweck haben, die verbleibende Luft in den Ringraum 21 während der Tastenkappenbetätigung abfließen zu lassen.
Die 4 zeigt, dass die ringförmige Auflagefläche 23 an der Oberseite des Schaltkontaktpartners 13 an der Unterseite der Tastenkappe 24 anliegt, wie dies beispielsweise aus 6 erkennbar ist. Ferner ist erkennbar, dass die Auflagefläche 22 auf der Oberseite des Sicherheitskontaktpartners 10 einen Freiraum bildet und eben gerade nicht an der Unterseite der Tastenkappe 24 gemäß 6 anliegt.
Die jeweilige äußere Membran 8 ist hierbei über ein Fußteil 20 werkstoffeinstückig mit der Oberfläche der Grundplatte 2 verbunden.
Wie eingangs bereits schon beschrieben, sind auf der Schaltmatte 1 auch Abhebekontaktpartner 15 angeordnet, die als in axialer Richtung verformbare Silikonstifte ausgebildet sind, in deren Innenraum ein elektrisch leitfähiger Kern 43 angeordnet ist, der ebenfalls zusammendrückbar ist.
Auf diese Weise liegt die Kontaktfläche 16 an der Oberseite des Abhebekontaktpartners 15 an einer zugeordneten leitfähigen Unterseite im Bereich der Deckplatte 26 an, während die gegenüber liegende Unterseite des Abhebekontaktpartners 15 mit der dortigen Kontaktfläche 16 an einer zugeordneten Kontaktfläche 41 auf der Oberseite der Leiterplatte 30 (siehe 10) anliegt und so über diese leitfähige Unterseite im Bereich der Deckplatte 26 und dem elektrisch leitfähigen Kanal 43 alle Kontaktflächen 41 auf der Leiterplatte 30 elektrisch niederohmig miteinander verbindet.
Bei einer Deckplatte 26 aus einem nichtleitenden oder sehr hochohmigen Material können die Kontaktflächen auf der Unterseite der Deckplatte 26 beispielsweise in Form einer eingelegten oder auflaminierten Schaltfolie ausgebildet sein, wobei deren Leiterbahnen mehrere im Abstand voneinander angeordnete Abhebekontaktpartner 15 über deren Kontaktflächen 16 miteinander verbinden, um so beim Ausbau der Deckplatte 26 wiederum eine Aufhebung des Kontaktes zwischen dem Abhebekontaktpartner 15 und der Deckplatte 26 bzw. einer mit der Deckplatte 26 verbundenen Schaltkontaktfolie zu erreichen.
Beim Abheben der Deckplatte 26 wird somit die obere Kontaktfläche 16 am Abhebekontaktpartner 15 von der elektrisch leitfähigen Verbindung aller Kontaktflächen 16 über die Deckplatte 26 bzw. Schaltfolie entfernt, und ein Alarm ausgelöst, da sich somit gleichzeitig über dessen leitfähigen Kern 43 auch das elektrische Potential der zugeordneten Kontaktfläche 41 auf der Leiterplatte 30 ändert.
In einer alternativen Ausführungsform sind die Kontaktflächen 41 zwei- oder mehrteilig ausgebildet und werden durch die im eingebauten Zustand darauf drückende Kontaktfläche 16 des Abhebekontaktpartners 15 elektrisch niederohmig miteinander verbunden. Die Kontaktfläche 16 bildet also eine leitfähige Brücke zwischen einer mehrteiligen Kontaktfläche 41 auf der Leiterplatte 30. Bei einem Abheben der Deckplatte 26 wird durch die mechanische Entspannung der federbelasteten Andruckkraft des Abhebekontaktpartners 15 auch die leitende Verbindung im Bereich der Kontaktfläche 41 aufgehoben, und der Kontakt somit geöffnet. Alle Kontaktflächen 41 sind in dieser alternativen Ausführungsform beispielsweise als Öffner in Reihe geschaltet und bilden so eine Serienschaltung von hintereinander liegenden Kontakten, so dass es ausreicht, eine einzige Kontaktfläche 41 zu betätigen, um entsprechenden Alarm auszulösen.
In 6 ist dargestellt, dass eine Tastenkappe 24 einen radial nach außen gebogenen Halterand 25 aufweisen kann, mit dem die Tastenkappe 24 eine entsprechende Ausnehmung 27 in einer Deckplatte 26 untergreift.
Auf diese Weise ist die Tastenkappe 24 in Pfeilrichtung 35 und in Gegenrichtung hierzu längsverschiebbar in axialer Richtung in der Ausnehmung 27 der Deckplatte 26 gehalten.
Die Deckplatte 26 ist ihrerseits wiederum über eine Distanzplatte 28 abstandshaltend auf einer Trägerplatte 29 angeordnet, und an der Unterseite der Trägerplatte ist die vorher erwähnte Leiterplatte 30 befestigt.
6 zeigt, dass die vorher erwähnten Luftkanäle 14 durch einen Zwischenraum zwischen der Trägerplatte 29 und der Distanzplatte 28 nach außen geführt sind.
Unter dem Begriff „außen geführt” wird verstanden, dass hiermit eine luftleitende Verbindung zu den übrigen Luftkanälen 14 hergestellt wird, die am besten in 3 erkennbar sind, und dass die Luft im gesamten Kanalsystem stets untereinander ausgetauscht wird, dass es aber keine Verbindung zur Atmosphäre gibt.
Gemäß 6 ist dort der Ruhezustand der Tastatur dargestellt, wenn die Tastenkappe 24 nicht gedrückt ist. Zur Überwachung dieser Tastenkappe 24 wird somit aufgrund der Federkraft der inneren Membran 9 der Sicherheitskontaktpartner 10 mit seiner Kontaktfläche 11 stets kontaktgebend mit dem gegenüber liegenden Kontaktpartner 32 und seiner dort angeordneten Kontaktfläche 33 mit der Leiterplatte 30 verbunden.
Ebenso zeigt die 6, dass im Ruhezustand die Kontaktfläche 12 des Schaltkontaktpartners 13 von dem zugeordneten, gegenüber liegenden Kontaktpartner 31 und seiner Kontaktfläche 34 auf der Leiterplatte 30 abgehoben ist.
Gleichzeitig zeigt die 6, dass es einen Tastenhub 42 als Freiraum zwischen der Oberseite des Sicherheitskontaktpartners 10 und der Unterseite der Tastenkappe 24 gibt. Es wird die Bewegung der Tastenkappe 24 in Pfeilrichtung 35 begrenzt, wie dies in 7 dargestellt ist.
Wird demzufolge die Tastenkappe 24 durch Fingerdruck in Pfeilrichtung 35 in Schließstellung bewegt, bleibt der Kontakt zwischen dem Sicherheitspartner 10 und seinem Kontaktpartner 32 auf der Leiterplatte 30 aufrecht erhalten, während zusätzlich auch noch der Kontakt zwischen dem Schaltkontaktpartner 13 und dem zugeordneten Kontaktpartner 31 auf der Leiterplatte 30 geschlossen wird.
Zur Überwachung des Schließzustandes des Sicherheitskontaktes 10 wird der Schließzustand einer zugeordneten EPP-Elektronik (encrypted pin pad) mitgeteilt. Es handelt sich also um eine Verschlüsselungs-Elektronik, welche die Pineingabe eines Benutzers verschlüsselt und überwacht.
Gleichfalls wird somit das Schließen des Schaltkontaktpartners 13 gemäß 7 der EPP-Elektronik mitgeteilt, und zwar wird dann der äußere Ringteil 6 nach unten gedrückt, solange, bis die Kontaktfläche 12 Kontakt mit dem Kontaktpartner 31 und der dortigen Kontaktfläche 34 auf der Leiterplatte 30 findet.
In der Phase des Niederdrückens der Tastenlappe 24 kompensiert die Federkraft der inneren Membran 9 den vertikalen Tastenweg. Damit wird also die nach oben wirkende Federkraft der äußeren Membran 8 überwunden, während die Federkraft der inneren Membran 9 entgegen wirkt und den Sicherheitskontaktpartner 10 in Schließstellung hält.
Die 8 zeigt nun den Alarmfall, wenn eine Tastenkappe 24 entfernt wird. Aufgrund der nach oben gerichteten Federkraft der äußeren Membran 8 auf den Schaltkontaktpartner 13 bewegt sich dieser nach oben und nimmt gleichzeitig damit auch den Sicherheitskontaktpartner 10 mit. Damit wird der Sicherheitskontakt zwischen der Kontaktfläche 11 des Sicherheitskontaktpartners 10 und der zugeordneten Kontaktfläche 33 bezüglich des Kontaktpartners 32 auf der Leiterplatte 30 geöffnet, und es wird Alarm ausgelöst.
Die 9 zeigt nochmals die einander entgegengesetzt gerichteten Federkräfte, die in den Pfeilrichtungen 36, 37 wirken.
Die 10 zeigt die Draufsicht auf die Leiterplatte 30, wo erkennbar ist, dass die dem Schaltkontaktpartner 13 und dem Sicherheitskontaktpartner 10 zugeordneten Kontaktflächen wiederum ringförmig ausgebildet sind und segmentiert sind.
Im Innenraum der jeweiligen Kontaktfläche ist eine zweiteilige Kontaktfläche 33 ausgebildet, so dass die leitfähige Unterseite (Kontaktfläche 11) des Sicherheitskontaktpartners 10 die beiden Teile der Kontaktfläche 33 leitfähig überbrückt.
Im Außenumfang und isoliert von der inneren Kontaktfläche 33 ist eine Vielzahl von segmentierten Kontaktsegmenten 38 vorgesehen, die jeweils durch entsprechende Isolierabschnitte voneinander elektrisch isoliert abgeteilt sind.
Der nun als Kontaktring ausgebildeten Kontaktfläche (siehe auch 2a) fließt nun ein oder mehrere der Kontaktsegmente 38 zu und überbrückt diese im Kontaktfall.
Es reicht hierbei aus, auch bei schräger Tastenkappenbetätigung, dass mindestens zwei Kontaktsegmente leitfähig überbrückt werden.
Der Vollständigkeit halber wird noch erwähnt, dass dieser Kontakt 33 aus den beiden Kontaktteilen 33 und 40 besteht. Der äußere Teil ist als Kontaktring 40 ausgebildet.
Ebenso sind für den Abhebekontaktpartner 15 zwei Kontaktflächen 39, 41 vorhanden, die von dem leitfähigen Kern 43 leitfähig überbrückt werden.
Wird demgemäß die Deckplatte ausgebaut, hebt sich die Unterseite des Abhebekontaktpartners 15 mit der dortigen leitfähigen Oberfläche 16.
In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung kann es auch vorgesehen sein, dass mehrere Kontakte 39 so miteinander verschaltet sind, dass der quadratische Innenteil des jeweiligen Kontaktes 39, 41 leitfähig mit der Kontaktfläche 16 des Abhebekontaktpartners 15 und der benachbarte quadratische Innenteil des Kontaktes mit einem weiteren Abhebekontaktpartner 15 verbunden ist und die leitfähige Strecke an der gegenüber liegenden Seite, nämlich an der Unterseite der Deckplatte 26, gebildet ist.
Wie eingangs erwähnt, sollen die Erfindungsgegenstände, die sich auf die Überwachung des Ausbaus einer Deckplatte 24 beziehen, unabhängig von den Erfindungsgegenständen betrachtet werden, die sich auf die Überwachung des Ausbaus einer Tastenkappe 24 beziehen.
Die beiden Erfindungsgegenstände genießen auch gemeinsamen Schutz untereinander und in Kombination miteinander, weil sie auf der gleichen Schaltmatte 1 angeordnet und dort integriert sind.
Bezugszeichenliste

1: Schaltmatte
2: Grundmatte
3: Schaltdorn
4: Sackloch
5: Kompressionsanschlag
6: Ringteil (außen)
7: Innenteil
8: äußere Membran
9: innere Membran
10: Sicherheitskontaktpartner
11: Kontaktfläche (von 10)
12: Kontaktfläche (von 13)
13: Schaltkontaktpartner
14: Luftkanal
15: Abhebekontaktpartner
16: Kontaktfläche (von 15)
17: Auflagefläche
18: Entlüftungskanal
19: Ringraum (unten)
20: Fußteil (von 8)
21: Ringraum (oben)
22: Auflagefläche (von 10)
23: Auflagefläche (von 24)
24: Tastenkappe
25: Halterand
26: Deckplatte
27: Ausnehmung (in 6)
28: Distanzplatte
29: Trägerplatte
30: Leiterplatte
31: Kontaktpartner (von 13)
32: Kontaktpartner (von 10)
33: Kontaktfläche (von 32)
34: Kontaktfläche (von 31)
35: Pfeilrichtung
36: Pfeilrichtung
37: Pfeilrichtung
38: Kontaktsegment
39: Kontakt
40: Kontaktring
41: Kontaktfläche
42: Tastenhub
43: elektr. leitf. Kern

Claims

Manipulationsgeschützte Tastatur, aufweisend eine Leiterplatte (30), eine Deckplatte (26) und eine dazwischen angeordnete Schaltmatte (1), wobei die der Schaltmatte (1) zugewandte Seite der Leiterplatte (30) mit Kontaktflächen (33, 34, 41) versehen ist, wobei die Schaltmatte (1) werkstoffeinstückig eingeformte Schaltdome (3) mit Schaltkontakten (13) aufweist, die an ihrer der Leiterplatte (30) zugewandten Seite mit elektrisch leitfähigen Kontaktflächen (12) versehen sind, wobei in der Deckplatte (26) wenigstens eine Tastenkappe (24) angeordnet ist, die in Wirkverbindung mit wenigstens einem Schaltkontakt (13) steht derart, dass ein Drücken der Tastenkappe (24) den Schaltdom (3) mit dem Schaltkontakt (13) betätigt und die Kontaktfläche (12) eine elektrische Verbindung mit der Kontaktfläche (34) herstellt zum Erfassen der Betätigung einer Tastenkappe (24), wobei die Schaltmatte (1) ferner wenigstens einen Abhebekontakt (15) mit einer leitfähigen Kontaktfläche (16) aufweist, der an der Kontaktfläche (41) anliegt und sich gegen die Deckplatte (26) unter Federbelastung abstützt derart, dass bei Ausbau der Deckplatte (26) der Abhebekontakt (15, 43) von seiner Federbelastung entlastet wird und die elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Abhebekontakt (15, 43) und der Kontaktfläche (41) unterbrochen ist, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Tastenkappe (24), der ein Schaltdom (3) mit einem Schaltkontakt (13) zugeordnet ist, ein Sicherheitskontakt (10) zugeordnet ist, der an seiner der Leiterplatte (30) zugewandten Seite mit einer elektrisch leitenden Kontaktfläche (11) versehen ist, die unabhängig von dem Betätigungszustand des Schaltkontaktes (13) im eingebauten Zustand der Tastenkappe (24) ständig an der Kontaktfläche (33) anliegt, wobei der Sicherheitskontakt (10) und der Schaltkontakt (13) in dem Schaltdom (3) angeordnet sind und wobei der Sicherheitskontakt (10) über eine innere Membran (9) mit dem Schaltkontakt (13) verbunden ist.
Tastatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltmatte (1) mittels darin angeordneter Sacklöcher (4) auf der Leiterplatte (30) positioniert ist und Kompressionsanschläge (5) aufweist, welche bei der Montage der Schaltmatte (1) den Schaltweg des Schaltdomes (3) zwischen der Deckplatte (26) und der Schaltmatte (1) gewährleisten.
Tastatur nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltkontakt (10) ein äußeres Ringteil (6) aufweist, welches werkstoffeinstückig mit einer radial schräg nach außen laufenden Membran (8) verbunden ist, welche Membran (8) wiederum mit der Oberfläche der Schaltmatte (1) werkstoffeinstückig verbunden ist und eine Federkraft erzeugt, welche das Ringteil (6) nach oben in Richtung Tastenkappe (24) drückt.
Tastatur nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum des Ringteils (6) ein darin angeordnetes Innenteil (7) aufweist, welcher als Sicherheitskontakt (10) fungiert, wobei die innere Membran (9) zwischen dem Innenumfang des Ringteils (6) und dem Außenumfang des Sicherheitskontaktpartners (10) eine zu der von der Membran (8) auf das Ringteil (6) erzeugte entgegengesetzte Federkraft ausbildet.
Tastatur nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die werkstoffeinstückig mit dem Sicherheitskontakt (10) verbundene innere Membran (9) als halbrundförmige und schüsselförmige Membran (9), als wellenförmige Membran (9') oder als trichterförmige Membran (9'') ausgebildet ist, wobei die äußere Membran (8) mit gleichen Formgebungen ausgebildet ist.
Tastatur nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltdome (3) mittels auf der Unterseite der Schaltmatte (1) vertieft in der Oberfläche und halboffen angeordneter Luftkanäle (14) untereinander verbunden sind, welche eine Luftverteilung eines durch Druck auf den Schaltdom (3) entstehenden Luftvolumens in die Kammern der weiteren Schaltdome (3) gewährleistet, wobei die Luft bei Druckentlastung des Schaltdomes (3) in den Hohlraum des unteren Ringraumes (19) zurückströmt.
Tastatur nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Schaltdom (3) eine Auflagefläche (17) für eine Tastenkappe (24) aufweist, wobei in der Auflagefläche (17) Entlüftungskanäle (18) angeordnet sind, wobei die verbleibende Luft während einer Tastenbetätigung in den gebildeten Ringraum (21) abfließt.
Tastatur nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltkontaktpartner eine ringförmige Oberfläche aufweist, welche an der Unterseite der Tastenkappe (24) anliegt, wobei der Sicherheitskontakt (10) eine Auflagefläche (22) aufweist, welche mit Bezug auf die Unterseite der Tastenkappe (24) einen Freiraum ausbildet, wobei die jeweilige äußere Membran (8) mittels einem angeordneten Fußteil (20) mit der Oberfläche der Schaltmatte (1) verbunden ist.
Tastatur nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Abhebekontakte (15) in axialer Richtung verformbar ausgebildet sind und in ihrem Innenraum einen elektrisch leitfähigen Kern (43) aufweisen, welcher ebenfalls verformbar ist oder mit seiner oberen und unteren Kontaktfläche (16) an der Unterseite der Deckplatte (26) bzw. auf der Oberseite an der auf der Leiterplatte (30) angeordneten Kontaktfläche (41) anliegt und einen Kontakt schließt.
Tastatur nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Kontaktfläche (16) am Abhebekontakt (15) durch Abheben der Deckplatte (26) einen Alarm auslöst, indem die leitende Verbindung der Kontaktfläche (41) über den elektrisch leitfähigen Kern (43) des Abhebekontaktes (15) zur Deckplatte (26) unterbrochen ist.
Tastatur nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Kontaktfläche (16) am Abhebekontakt (15) durch Abheben der Deckplatte (26) einen Alarm auslöst, indem die leitende Verbindung im Bereich der Kontaktfläche (41) unterbrochen wird, wobei zwei- oder mehrteilig ausgebildete Kontaktflächen (41) in ihrer Anordnung eine Serienschaltung von hintereinander liegenden Kontakten bilden, welche bei Betätigung (Öffner) einer einzelnen Kontaktfläche (41) der Serienschaltung den entsprechenden Alarm auslöst.
Tastatur nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Tastenkappe (24) einen radial nach außen gebogenen Halterand (25) aufweist, welcher eine entsprechende Ausnehmung (27) in der Deckplatte (26) untergreift, wobei die Tastenkappe (24) in Betätigungsrichtung (35) und in Gegenrichtung hierzu längsverschiebbar in axialer Richtung in der Ausnehmung (27) der Deckenplatte (26) gehalten ist.
Tastatur nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckplatte (26) mittels einer Distanzplatte (28) abstandshaltend auf einer Trägerplatte (29) angeordnet ist, an deren Unterseite die Leiterplatte (30) befestigt ist.
Tastatur nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftkanäle (14) mittels eines Zwischenraums zwischen der Trägerplatte (29) und der Distanzplatte (28) nach außen zu den übrigen Luftkanälen (14) geführt sind und einen Austausch der Luft innerhalb des gesamten Luftkanalsystems gewährleisten, wobei das Luftkanalsystem ein geschlossenes System ohne Verbindung zur Umgebung ist.
Tastatur nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass im unbetätigten Zustand der Tastenkappe (24) der Sicherheitskontakt (10) mit seiner Kontaktfläche (11) kontaktgebend mit einer gegenüberliegend auf der Leiterplatte (30) angeordneten Kontaktfläche (33) aufgrund der Federkraft der innenliegenden Membran (9) verbunden ist, wobei die Kontaktfläche (12) des Schaltkontaktes (13) von einer gegenüberliegend auf der Leiterplatte (30) angeordneten Kontaktfläche (34) beabstandet ist.
Tastatur nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass im unbetätigten Zustand der Tastenkappe (24) zwischen der Oberseite des Sicherheitskontaktes (10) und der Unterseite der Tastenkappe (24) ein Tastenhub (42) als Freiraum ausgebildet ist, wobei die Bewegung der Tastenkappe (24) in Betätigungsrichtung (35) durch die Oberfläche des Sicherheitskontaktes (10) begrenzt ist.
Tastatur nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 16 dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachung des Schließzustandes des Sicherheitskontaktes (10) und des Abhebekontaktes (15) mittels einer Elektronik erfolgt.
Tastatur nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schließen des Schaltkontaktes (13) mittels Drücken des äußeren Ringteils (6) einen Kontakt der Kontaktfläche (12) mit der Kontaktfläche (34) auf der Leiterplatte (30) ausbildet, wobei die Federkraft der inneren Membran (9) den vertikalen Tastenweg kompensiert und die nach oben wirkende Federkraft der äußeren Membran (8) überwunden ist, während die Federkraft der inneren Membran (9) entgegenwirkt und den Sicherheitskontaktpartner (10) in Schließstellung hält.
Tastatur nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass bei Entfernen der Tastenkappe (24) die nach oben gerichtete Federkraft der äußeren Membran (8) den Schaltkontakt (13) nach oben bewegt, wobei der Schaltkontakt (13) gleichzeitig den Sicherheitskontakt (10) mitnimmt und den Sicherheitskontakt zwischen Kontaktfläche (11) des Sicherheitskontaktes (10) und der Kontaktfläche (33) auf der Leiterplatte (30) löst, wodurch ein Manipulationsversuch detektierbar und ein Alarm auslösbar ist.
Tastatur nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Schaltkontakt (13) und dem Sicherheitskontakt (10) zugeordneten Kontaktflächen (33, 34) auf der Leiterplatte (30) ringförmig und segmentiert ausgebildet sind.
Tastatur nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenfläche der Kontaktfläche (34) eine zweiteilige Kontaktfläche (33) aufweist, welche mittels der leitfähigen (Kontaktfläche (11)) des Sicherheitskontaktes (10) überbrückt ist.
Tastatur nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass im Außenumfang und isoliert von der inneren Kontaktfläche (33) eine Vielzahl von Kontaktsegmenten (38) angeordnet sind, welche mittels entsprechender Isolierabschnitte voneinander elektrisch isoliert abgeteilt ausgebildet sind und bei Betätigung des Schaltkontaktes (10) durch die als Kontaktring (40) ausgebildete Kontaktfläche (12) im Kontaktfall überbrückt sind.
Tastatur nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche (41) für die Abhebekontakte (15) miteinander verschaltet sind, wobei ein quadratisches Innenteil (39) einer Kontaktfläche (41) leitfähig mit der Kontaktfläche (16) des Abhebekontaktes (15) und einem benachbarten quadratischen Innenteil (39) einer Kontaktfläche (41 eines weiteren Abhebekontaktes (15) verbunden ist, wobei die leitfähige Verbindung an der Unterseite der Deckplatte (26) gebildet ist.