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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Senken des Ruhestromverbrauchs
eines inaktiven tragbaren Datenträgers, insbesondere während
der Herstellung des Datenträgers. Der Datenträger
umfasst eine elektronische Schaltung, eine Spannungsversorgung und
einen die elektronische Schaltung aufnehmenden Körper.
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Ein
solcher Datenträger kann beispielsweise (ausschließlich)
der Erzeugung von Zufallszahlen dienen, welche auf Anforderung per
Knopfdruck auf einer Anzeigevorrichtung des Datenträgers
angezeigt werden. Eine solche Funktionalität ist beispielsweise
zur Erzeugung eines sog. One-Time-Passwords oder einer TAN (Transaktionsnummer)
etc. von Bedeutung. Derartige Datenträger weisen gegenüber
Chipkarten, welche über eine kontaktbehaftete oder kontaktlose
Kommunikationsschnittstelle verfügen, wesentlich geringere
Herstellungskosten auf.
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Im
Rahmen des Herstellungsprozesses für einen tragbaren Datenträger
besteht eine übliche Vorgehensweise darin, die elektronische
Schaltung zusammen mit der Spannungsversorgung ganz oder teilweise
mit einem Material, insbesondere mit einem Kunststoffmaterial, zu
umgeben. Bei der elektronischen Schaltung handelt es sich in der
Regel um einen integrierten Schaltkreis, insbesondere um einen Mikrocontroller.
Beispielsweise kann zur Herstellung eines tragbaren Datenträgers,
der als eine Chipkarte ausgebildet ist, die elektronische Schaltung
in einen Kartenkörper eingesetzt werden, wobei anschließend
weitere Herstellungsschritte ausgeführt werden. Insbesondere
bei der Verwendung von Kunststoffmaterialien kann es im Rahmen des
Herstellungsprozesses zu hohen Temperaturen kommen.
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Beim
Vorgang des Heißlaminierens treten in dem Körper
des Datenträgers beispielsweise Temperaturen von 80° bis
120°C auf. Da beim Umgeben der elektronischen Schaltung
mit dem Material des Körpers bereits eine Verbindung der
Spannungsversorgung mit der elektronischen Schaltung hergestellt
ist, steigt der Ruhestrom der elektronischen Schaltung exponentiell
mit der Temperatur an. Hieraus ergibt sich der Nachteil, dass die
im Datenträger vorhandene Spannungsversorgung, z. B. eine
Batterie, während des Laminiervorganges unnötig
durch die temperaturbedingt hohen Leckströme entladen wird. Stellt
die Batterie die einzige Energiequelle in dem Datenträger
dar, d. h. ist die elektronische Schaltung zur Energieversorgung
nicht durch eine berührende Kontaktierung von außerhalb
des tragbaren Datenträgers zugänglich oder verfügt
der Datenträger auch nicht über eine Antenne, über
welche kontaktlos Energie eingekoppelt werden kann, so kann sich
hierdurch die Betriebszeit des Datenträgers erheblich verringern.
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Darüber
hinaus kann es im Rahmen des Herstellungsprozesses zu elektrostatischen
Aufladungen kommen, durch die die elektronische Schaltung des tragbaren
Datenträgers in einen undefinierten Zustand versetzt wird.
Wenn sich die elektronische Schaltung in einem undefinierten Zustand
befindet, ist der tragbare Datenträger nicht nutzbar. Um
den tragbaren Datenträger dennoch einer Nutzung zufügen
zu können, ist es erforderlich, die elektronische Schaltung
vom urdefinierten Zustand wieder in einen definierten Zustand zu überführen.
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Um
eine Überführung von einem urdefinierten in einen
definierten Zustand zu ermöglichen, verfügen insbesondere
als Mikrocontroller ausgebildete elektronische Schaltungen häufig über
eine Funktion, die als Reset bezeichnet wird und die elektronische Schaltung
ausgehend von einem beliebigen Zu stand in einen Grundzustand zurücksetzt.
Dieses Zurücksetzen wird in der Regel durch Anlegen eines
dafür vorgesehenen Signals an die elektronische Schaltung
veranlasst.
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Elektronische
Schaltungen mit Reset-Funktion werden auch bei tragbaren Datenträgern,
insbesondere bei Chipkarten, eingesetzt. Beispielsweise wird bei
kontaktbehafteten Chipkarten während der Anschaltsequenz
gemäß der Norm ISO/IEC 7816-3 ein
Reset-Signal von außen an eine dafür vorgesehene
Kontaktfläche der Chipkarte angelegt. Außer im Rahmen
der Anschaltsequenz kann ein Zurücksetzen der elektronischen
Schaltung einer Chipkarte auch bei anderer Gelegenheit veranlasst
werden. Allerdings können auf diese Weise nur elektronische Schaltungen
von Chipkarten zurückgesetzt werden, die über
Kontaktflächen zur berührenden Kontaktierung verfügen.
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Die
US 5,068,521 B1 offenbart
eine kontaktlose Chipkarte, bei welcher die Durchführung
eines Resets einer CPU auch bei vollständig in einem Gehäusekörper
verkapselter CPU durchgeführt werden kann. Die Chipkarte
verfügt hierzu über eine Einrichtung zur Detektion
eines Reset-Signals. Wenn ein Reset-Signal detektiert wird, veranlasst
diese Einrichtung eine Initialisierung der CPU. Das Reset-Signal
wird mittels einer elektromagnetischen Welle kontaktlos übertragen.
Die Detektion des Reset-Signals erfolgt über die Frequenz
oder die Amplitude der elektromagnetischen Welle.
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Die
DE 10 2005 020 099
A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines tragbaren
Datenträgers sowie einen tragbaren Datenträger
der eingangs genannten Art bei welcher die elektronische Schaltung
nicht durch eine berührende Kontaktierung von außerhalb
des tragbaren Datenträgers zugänglich ist. Der
in dieser Druckschrift beschriebene Datenträger umfasst
eine Rücksetzeinrichtung, die von außerhalb des
tragbaren Datenträgers betätigbar ist und mit
deren Hilfe eine Überführung der elektronischen
Schaltung in einen definierten Zustand auslösbar ist. Hierdurch
ist die Überführung von einem urdefinierten in
einen definierten Zustand auch bei solchen Datenträgern
möglich, welche über keinerlei elektrische Kommunikationsschnittstellen,
z. B. nach
ISO 7816,
ISO 14443 kontaktlos,
USB, etc., verfügen. Der Datenträger umfasst hierzu
in einer Realisierung einen zusätzlichen Reset-Taster,
der in den Körper des Datenträgers eingearbeitet
ist. Hierdurch entstehen Bauteilekosten für den Taster
selbst sowie gegebenenfalls höhere Prozesskosten, da unter
Umständen ein standardisierter Fertigungsablauf abgeändert
werden muss. Zusätzlich wird Platz für den Taster
in dem Datenträger benötigt. Nachteilig bei der
in
DE 10 2005
020 099 A1 beschriebenen Vorgehensweise ist der Umstand,
dass konstruktionsbedingt eine Fehlauslösung der Reset-Funktion unter
ungünstigen Umständen nicht ausgeschlossen werden
kann.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zum Senken
des Ruhestromverbrauchs eines inaktiven tragbaren Datenträgers
sowie einen entsprechenden tragbaren Datenträger anzugeben.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches
1 sowie durch einen tragbaren Datenträger mit den Merkmalen
des Patentanspruches 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen
ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren bezieht sich auf das
Senken des Ruhestromverbrauchs einer inaktiven, aber mit Versorgungsspannung
verbundenen elektronischen Schaltung eines tragbaren Datenträgers,
insbesondere während der Herstellung des Datenträgers.
Der Datenträger umfasst die elektronische Schaltung, eine
Spannungsversorgung, wie z. B. eine Batterie, und einen die elektronische Schaltung
aufnehmenden Körper. Das Verfahren zeichnet sich dadurch
aus, dass die elektronische Schaltung kontaktlos bei Vorliegen eines
ersten Kriteriums von der Spannungsversorgung getrennt und bei Vorliegen
eines zweiten Kriteriums wieder mit der Spannungsversorgung verbunden
wird.
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Hierdurch
wird der besondere Vorteil erreicht, dass insbesondere während
der Herstellung des Datenträgers, bei der hohe Temperaturen
auftreten können, die in dem Datenträger vorhandene Spannungsversorgung
nicht unnötig durch die temperaturbedingt hohen Leckströme
der elektronischen Schaltung entladen wird. Als weiterer Vorteil
ergibt sich, dass bei Vorliegen des zweiten Kriteriums durch die
Verbindung der elektronischen Schaltung mit der Spannungsversorgung
auf einfache Weise ein definierter Zustand, sog. Reset, der Schaltung
hergestellt werden kann. Hierdurch ist das Vorsehen zusätzlicher
Elemente zur Durchführung eines Resets nicht notwendig,
wodurch der erfindungsgemäße Datenträger
kostengünstiger herstellbar ist.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren lässt sich dabei
nicht nur bei der Herstellung des Datenträgers, sondern
prinzipiell auch während des Betriebs des Datenträgers
durch einen Nutzer einsetzen.
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Das
erste Kriterium ist das Überschreiten einer ersten Grenztemperatur,
welche z. B. beim Heißlaminieren des Körpers des
Datenträgers auftritt. Die erste Grenztemperatur kann beispielsweise
im Bereich zwischen 80° und 120°C liegen. Das
zweite Kriterium ist das Unterschreiten einer zweiten Grenztemperatur,
welche kleiner als die erste Grenztemperatur ist. Die zweite Grenztemperatur
korrespondiert z. B. mit dem Abkühlen des Datenträgers
während der Herstellung. Die zweite Grenztemperatur wird zweckmäßigerweise
derart gewählt, dass die Spannungsversorgung nicht mehr
temperaturbedingt durch die hohen Leckströme des Datenträgers
entladen wird.
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Das
Trennen und Verbinden der elektronischen Schaltung mit der Spannungsversorgung
erfolgt insbesondere von außerhalb des Datenträgers. Dies
bedeutet, der erfindungsgemäße Datenträger braucht
nicht durch eine berührende Kontaktierung von außerhalb
des Datenträgers zugänglich sein. Unabhängig
davon kann das erfindungsgemäße Verfahren jedoch
auch bei der Herstellung solcher Datenträger eingesetzt
werden, welche eine berührende Kontaktierung von außen
zulassen.
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Zum
selektiven Trennen und Verbinden der elektronischen Schaltung mit
der Spannungsversorgung wird in einer Ausgestaltung ein erstes,
insbesondere temperatursensitives, Schaltelement verwendet, das
zwischen der elektronischen Schaltung und der Spannungsversorgung
angeordnet ist. Bei dem ersten Schaltelement kann es sich beispielsweise
um ein Thermoelement, wie z. B. einen Bimetallschalter, handeln.
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Zweckmäßigerweise
werden das erste und das zweite Kriterium an eine oder mehrere Prozessgrößen,
insbesondere Temperaturen, eines Fertigungsprozesses des Datenträgers
angepasst.
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Es
ist ferner vorgesehen, dass das Trennen und Verbinden der elektronischen
Schaltung von bzw. mit der Spannungsversorgung nach dem Fertigungsprozess
unterbunden wird. Hierzu kann ein zweites Schaltelement zwischen
der elektronischen Schaltung und der Spannungsversorgung vorgesehen
sein, das dem ersten Schaltelement parallel geschaltet ist, welches
im Rahmen des Herstellungsprozesses des Datenträgers, insbesondere
nach einem Laminiervorgang, leitend geschaltet wird. Das Leitendschalten
kann je nach Ausgestaltung des zweiten Schaltelements irreversibel
oder reversibel erfolgen.
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Gemäß einer
weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung wird die elektronische
Schaltung des Datenträgers nach dem Verbinden mit der Spannungsversorgung
in einen definierten Zustand überführt. Mit anderen
Worten wird ein Reset der elektronischen Schaltung durchgeführt.
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Die
Erfindung bezieht sich weiterhin auf einen tragbaren Datenträger,
welcher eine elektronische Schaltung, eine Spannungsversorgung und
einen die elektronische Schaltung aufnehmenden Körper umfasst,
wobei die elektronische Schaltung nicht durch eine berührende
Kontaktierung von außerhalb des tragbaren Datenträgers
zugänglich ist. Zwischen der Spannungsversorgung und der
elektronischen Schaltung ist eine kontaktlos betätigbare
Schalteinrichtung vorgesehen, durch welche die elektronische Schaltung
bei Vorliegen eines ersten Kriteriums, insbesondere während
der Herstellung, von der Spannungsversorgung trennbar und bei Vorliegen
eines zweiten Kriteriums wieder mit der Spannungsversorgung verbindbar
ist.
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Da
der Ruhestrom der inaktiven, aber mit Versorgungsspannung verbundenen
elektronischen Schaltung des Datenträgers exponentiell
mit der Temperatur steigt, ergibt sich aus dieser Anordnung der
bereits erwähnte Vorteil, dass die in dem Datenträger
vorhandene Spannungsversorgung nicht unnötig durch temperaturbedingt
hohe Leckströme der elektronischen Schaltung entladen wird.
Ferner ergibt sich bei Vorliegen des zweiten Kriteriums ein definierter,
sog. Power-On-Reset, wenn die Spannungsversorgung wieder mit der
elektronischen Schaltung verbunden wird.
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In
einer Ausgestaltung umfasst die Schalteinrichtung als erstes Schaltelement
ein thermisches Schaltelement, das bei Überschreiten einer
ersten Grenztemperatur als erstes Kriterium die Verbindung der elektronischen
Schaltung zu der Spannungsversorgung auftrennt, und das als zweites
Kriterium bei Un terschreiten einer zweiten Grenztemperatur, welche
kleiner als die erste Grenztemperatur ist, die elektrische Verbindung
wieder herstellt.
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Die
Schalteinrichtung umfasst in einer weiter konkretisierten Ausgestaltung
als zweites Schaltelement ein weiteres Schaltelement, das dem ersten Schaltelement
parallel geschaltet ist, wobei das zweite Schaltelement im Rahmen
des Herstellungsprozesses des Datenträgers, bei dem das
zweite Kriterium erfüllt ist, leitend schaltbar ist.
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Das
zweite Schaltelement kann beispielsweise als Näherungsschalter
ausgebildet sein, wobei das zweite Schaltelement in diesem Fall
auch zu späteren Zeitpunkten durch entsprechende Steuersignale
betätigbar ist. In einer alternativen Ausgestaltung ist
das zweite Schaltelement ein Schaltelement mit einer Schnappscheibe,
welche in dem Körper des Datenträgers derart eingebettet
ist, dass dieser nach Fertigstellung des Datenträgers beispielsweise
irreversibel leitend geschaltet ist.
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Die
Schalteinrichtung ist von außerhalb des Datenträgers
betätigbar, so dass das erste Kriterium der elektronischen
Schaltung erfüllt ist, um eine Überführung
der Schaltung in einen definierten Zustand zu bewirken. Dies bedeutet,
dass die Betätigung der Schalteinrichtung ohne berührende
Kontaktierung von außerhalb des tragbaren Datenträgers erfolgt.
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In
einer weiteren Ausbildung des erfindungsgemäßen
Datenträgers ist eine von außerhalb des tragbaren
Datenträgers betätigbare Rücksetzeinrichtung
zur Überführung der elektronischen Schaltung in
einen definierten Zustand vorgesehen. Das Vorsehen der Rücksetzeinrichtung
ermöglicht die Durchführung eines Resets zu einem
beliebigen Zeitpunkt auch nach der Herstellung. Die Rücksetzeinrichtung umfasst
in einer vorteilhaften Ausgestaltung eine Kombination von zumindest
zwei kontaktlos betätigbaren Koppelelementen, wodurch die
Gefahr einer Fehlauslösung der Rücksetzeinrichtung
minimiert ist.
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Die
zumindest zwei Koppelelemente sind jeweils als Schalteinrichtung
ausgebildet oder mit einem Schaltelement gekoppelt. Die zumindest
zwei Koppelelemente basieren insbesondere auf unterschiedlichen
oder auch gleichen Koppelmechanismen. Die zumindest zwei Koppelelemente
sind damit auf physikalisch unterschiedliche oder auf physikalisch
gleiche Art ansteuerbar. Unter dem Koppelmechanismus ist die Kopplung
des jeweiligen Koppelements mit einem außerhalb des Datenträgers
angeordneten Signalgebers zu verstehen, um den Reset der elektronischen
Schaltung auszulösen. Insbesondere können die
zumindest zwei Koppelelemente getrennt voneinander ansteuerbar sein.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand der in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Es zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines erfindungsgemäß ausgebildeten
tragbaren Datenträgers,
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2 eine
beispielhafte Realisierungsvariante einer mit der elektronischen
Schaltung des Datenträgers verbundenen Rücksetzeinrichtung,
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3a bis 3c verschiedene
Kombinationen zweier kontaktlos betätigbarer Koppelelemente der
erfindungsgemäßen Rücksetzvorrichtung
des Datenträgers, und
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4 eine
schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen
Datenträgers, bei welcher die Rücksetzeinrichtung
zur unidirektionalen Übertragung von Daten an die elektronische
Schaltung des Datenträgers verwendet wird.
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1 zeigt
eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäß ausgebildeten,
tragbaren Datenträgers. Der Datenträger kann als
Chipkarte (Smartcard, Mikroprozessor-Chipkarte) oder ein Token oder
ein Chipmodul zum Einbau in eine Chipkarte oder einen Chiptoken
ausgebildet sein. Allgemein ist der Datenträger im Sinne
der Erfindung ein Rechnersystem, bei dem die Ressourcen, d. h. Speicherressourcen
und/oder Rechenkapazität bzw. Rechenleistung, begrenzt
sind.
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Der
Datenträger 1 weist einen Körper 3,
z. B. aus Kunststoff, auf, in dem eine elektronische Schaltung 2 (z.
B. ein Mikroprozessor) angeordnet ist. Der Körper 3 kann
jede beliebige standardisierte oder nicht standardisierte Gestalt
haben. So kann dieser beispielsweise in Gestalt einer flachen Chipkarte ohne
Norm oder nach einer Norm, wie z. B. ISO 7810,
oder in Form eines volumigen Tokens vorliegen. Die elektronische
Schaltung 2 ist über eine Schalteinrichtung 6 mit
einer Spannungsversorgung Vcc, z. B. einer Batterie, verbunden.
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Die
Schalteinrichtung 6 ist kontaktlos betätigbar.
Durch diese ist die elektronische Schaltung 2 bei Vorliegen
eines ersten Kriteriums von der Spannungsversorgung trennbar und
bei Vorliegen eines zweiten Kriteriums wieder mit der Spannungsversorgung
Vcc verbindbar. Das erste und das zweite Kriterium können
beispielsweise durch Temperaturwerte gebildet sein. Da der Ruhestrom
der elektronischen Schaltung 2 exponentiell mit der Temperatur
ansteigt, ergibt sich durch das Vorsehen der Schalteinrichtung 6 der
Vor teil, dass die im Datenträger vorhandene Spannungsversorgung
Vcc nicht unnötig durch temperaturbedingt hohe Leckströme
der elektronischen Schaltung entladen wird. Solche hohen Temperaturen
ergeben sich beispielsweise bei der Herstellung des Datenträgers,
wie z. B. einem Laminiervorgang des Körpers 3,
bei dem Temperaturen zwischen 80° und 120°C auftreten.
Durch den Laminiervorgang werden die elektronische Schaltung 2 und
die Spannungsversorgung Vcc sowie gegebenenfalls weitere in dem
Datenträger 1 vorgesehene elektronische Komponenten
von dem Körper 3 des Datenträgers 1 hermetisch
verschlossen.
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Die
Schalteinrichtung 6 umfasst zu diesem Zweck ein erstes
Schaltelement 7, welches mit seiner Laststrecke zwischen
der Spannungsversorgung Vcc und einem Versorgungspotentialanschluss
der elektronischen Schaltung 2 verschaltet ist. Das erste Schaltelement 7 kann
beispielsweise als thermisches Schaltelement ausgebildet sein, das
bei Überschreiten einer ersten Grenztemperatur die Verbindung
der elektronischen Schaltung 2 zu der Spannungsversorgung
Vcc auftrennt und bei Unterschreiten einer zweiten Grenztemperatur,
welche kleiner als die erste Grenztemperatur ist, die elektrische
Verbindung wieder herstellt. Im Falle einer Ausgestaltung des ersten
Schaltelements 7 als Bimetallschalter, kann dieser derart
eingestellt werden, dass er bei den Temperaturen des Laminierens
im Kartenkörper die Verbindung von Spannungsversorgung
Vcc und elektronischer Schaltung 2 automatisch auftrennt und
nach dem Abkühlen wieder herstellt. Das erste Schaltelement 7 kann
jedoch auch als von außerhalb des Datenträgers 1 aktiv
steuerbares Koppelelement ausgebildet sein, welches durch ein entsprechendes Signal
oder eine mechanische Beanspruchung die elektrische Verbindung auftrennt
bzw. wieder herstellt.
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In
dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 umfasst
die Schalteinrichtung 6 neben dem ersten Schaltelement 7 ein
zweites Schaltelement 8, welches mit seiner Laststrecke
dem ersten Schaltelement 7 parallel geschaltet ist. Zweckmäßigerweise
ist das zweite Schaltelement 8 im Rahmen des Herstellungsprozesses
des Datenträgers 1 bei Unterschreiten der zweiten
Grenztemperatur, d. h. bei Vorliegen des zweiten Kriteriums, leitend
schaltbar. Hierdurch kann vermieden werden, dass der Datenträger 1 während
seiner bestimmungsgemäßen Benutzung bei hoher
Temperatur, d. h. bei Erreichen des ersten Kriteriums, unbeabsichtigt
durch das erste Schaltelement 7 abgeschaltet wird. Das
zweite Schaltelement 8 kann beispielsweise in Gestalt eines
Näherungsschalters, z. B. eines Reed-Schalters, ausgebildet sein,
welcher während der Fertigung aufgrund eines anliegenden
Magnetfelds öffnet und nach der Fertigung, nachdem kein
Magnetfeld mehr vorliegt, automatisch schließt. Das zweite
Schaltelement 8 kann z. B. auch in Form eines Schalters
mit einer Schnappscheibe realisiert sein, der nach Abschluss des
Herstellungsvorgangs des Datenträgers 1 in einen
dauerhaften Ein-Zustand geschaltet wird. Durch den Körper 3 wird
der Schalter entsprechend verformt und kann damit ein Auslösen
der Schaltvorrichtung 6, alleine aufgrund einer vorherrschenden
hohen Temperatur, verhindern.
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Durch
das Vorsehen der Schalteinrichtung 6 wird nicht nur eine
Senkung des Ruhestroms der inaktiven, jedoch mit der Spannungsversorgung
Vcc verbundenen elektronischen Schaltung 2 bewirkt. Vielmehr
wird auch durch das Trennen und Wiederverbinden der elektronischen
Schaltung 2 mit der Spannungsversorgung Vcc ein Reset z.
B. nach Beendigung der Herstellung des Datenträgers ausgelöst.
Hierdurch kann die elektronische Schaltung von einem während
der Herstellung möglichen undefinierten Zustand in einen
definierten Zustand überführt werden. Werden die
Bedingungen hergestellt, die bei der Herstellung des Datenträgers 1 für
das Auftrennen und Wieder herstellen der Verbindung zwischen der
Spannungsversorgung Vcc und der elektronischen Schaltung 2 auftreten,
so kann auch zu einem späteren Zeitpunkt ein Reset der
elektronischen Schaltung 2 herbeigeführt werden.
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Neben
der elektronischen Schaltung 2 und der Spannungsversorgung
Vcc umfasst der erfindungsgemäße tragbare Datenträger 1 optional
eine von außerhalb des tragbaren Datenträgers 1 betätigbare
Rücksetzeinrichtung 4 zur Überführung
der elektronischen Schaltung in einen definierten Zustand. Hierbei
umfasst die Rücksetzeinrichtung 4 bevorzugt, aber
nicht zwingend eine Kombination von zumindest zwei kontaktlos betätigbaren
Koppelelementen.
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Um
ein Rücksetzen der elektronischen Schaltung 2 mit
Hilfe der Rücksetzeinrichtung 4 zu ermöglichen,
wird diese zwischen ein Bezugspotential GND (z. B. Masse) und einen
Reset-Eingang RST der elektronischen Schaltung 2 geschaltet.
Der Reset Eingang der elektronischen Schaltung 2 ist ferner über
einen Widerstand 5, einen sog. Pull-up-Widerstand mit der
Spannungsversorgung Vcc verbunden. Durch das Betätigen
der Rücksetzeinrichtung 4 wird der Reset-Eingang
der elektronischen Schaltung 2 mit dem Bezugspotential
GND verbunden und nach Beendigung der Betätigung der Rücksetzeinrichtung 4 durch
den Widerstand 5 wieder mit dem Potential der Spannungsversorgung
Vcc verbunden. Eine derartige Potentialänderung an dem
Reset-Eingang RST der elektronischen Schaltung 2 löst
ein Zurücksetzen der elektronischen Schaltung 2 aus,
so dass sich diese nach dem Betätigen der Rücksetzeinrichtung 4 in
einem definierten Zustand befindet.
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2 zeigt
in einem Ausführungsbeispiel eine mögliche Realisierungsvariante
für die Rücksetzeinrichtung 4. Die Rücksetzeinrichtung 4 umfasst in
diesem Beispiel eine (hier einzige) Koppeleinrichtung K, ein Gleichrichterele ment
G sowie ein Verstärkerelement V. Das Koppelelement K umfasst
eine als Antennenspule ausgebildete Induktivität AS sowie
einen parallel dazu verschalteten Ladungsspeicher C1. Die Induktivität
AS und der Ladungsspeicher C1 bilden zusammen einen Schwingkreis
aus, welcher über ein magnetisches Wechselfeld, bevorzugt
nahe der Resonanzfrequenz des Schwingkreises, angesteuert wird.
Die Frequenz des Wechselfeldes liegt beispielsweise im Bereich einiger
MHz bis hin zu einigen zehn MHz. Insbesondere können Resonanzfrequenzen
von z. B. 13,56 MHz oder 27,125 MHz verwendet werden. Die Ausgänge
des Koppelelementes K sind mit dem Gleichrichterelement G verbunden,
welches die von dem Koppelement K bereitgestellte Wechselspannung
in eine Gleichspannung umwandelt. Das Gleichrichterelement G umfasst hierzu
Dioden D1, D2, D3 und D4, wobei die Dioden D1 und D2 sowie die Dioden
D3 und D4 seriell miteinander verschaltet sind. Die Serienschaltungen
der Dioden D1, D2 sowie der Dioden D3, D4 sind parallel geschaltet.
Die Ausgänge des Koppelelementes K sind in bekannter Weise
zwischen den Dioden D1, D2 bzw. den Dioden D3, D4 angeschlossen.
Ausgangsseitig ist das Gleichrichterelement G mit dem Verstärkerelement
V verbunden. Das Verstärkerelement V umfasst einen ersten
Widerstand R1, der zwischen dem Gleichrichterelement G und einem
Steueranschluss eines Halbleiterschalters S verschaltet ist. Zwischen
dem Steueranschluss des Halbleiterschalters S und dem Bezugspotential
GND sind ein weiterer Widerstand R2 sowie ein weiterer Ladungsspeicher
C2 angeschlossen, welche parallel zueinander verschaltet sind. Ein
erster Hauptanschluss des Halbleiterschaltelementes S ist mit dem
Pull-up-Widerstand 5 und dem Reset-Eingang RST verbunden. Ein
zweiter Hauptanschluss des Halbleiterschaltelementes S ist mit dem
Bezugspotential GND verbunden.
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Wird
in die Rücksetzeinrichtung von außen ein magnetisches
Wechselfeld mit einer Frequenz in der Größenordnung
der Resonanzfrequenz des Schwingkreises in die Induktivität
AS eingekoppelt, so wird in dieser eine Spannung induziert. Diese Spannung
wird von dem Gleichrichterelement G in eine Gleichspannung gewandelt
und durch das Verstärkerelement V im Pegel angehoben. Ist
das von außen anliegende magnetische Wechselfeld ausreichend
stark, so führt dies dazu, dass der Reset-Eingang RST der
elektronischen Schaltung 2 aufgrund des leitend geschalteten
Halbleiterschaltelementes S an dem Bezugspotential GND anliegt,
wodurch die elektronische Schaltung 2 zurückgesetzt
wird. Ist das Wechselfeld jedoch nicht ausreichend stark, so ist der
Halbleiterschalter S sperrend geschaltet, so dass der Reset Eingang
RST über den Widerstand 5 mit der Spannungsversorgung
Vcc verbunden ist.
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Um
ein versehentliches Auslösen der Rücksetzeinrichtung 4 zu
unterbinden, umfasst die Rücksetzeinrichtung 4 in
einer zweckmäßigen Variante eine Kombination von
zumindest zwei kontaktlos betätigbaren Koppelelementen
K1 und K2. Hierbei werden zwei Koppelelemente K1, K2 mit gleichem
oder unterschiedlichem Koppelmechanismus kombiniert. Die Koppelelemente
K1, K2 können auf unterschiedliche Weise realisiert sein.
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So
kann ein Koppelelement K1, K2 zur kapazitiven Kopplung mittels wenigstens
zweier kapazitiver Koppelflächen ausgebildet sein. Zur
Ansteuerung des Koppelelements wird dann ein elektrisches Wechselfeld
angelegt, wobei dieses eine Frequenz von einigen zehn kHz bis hin
zu einigen zehn MHz aufweisen kann.
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Das
Koppelelement K1, K2 kann zur nicht frequenzselektiven induktiven
Kopplung mittels einer Spule, welche auf einen Ferrit- oder Eisenkern
gewickelt ist, ausgebildet sein. Zur Ansteuerung wird ein magnetisches
Wechsel feld eingesetzt, welches typischerweise eine Frequenz von
einzigen kHz aufweist.
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Das
Koppelelement K1, K2 kann auch zur frequenzselektiven Kopplung mittels
einer als großflächige Antennenspule ausgebildeten
Induktivität und einer Kapazität, welche gemeinsam
einen Schwingkreis bilden, ausgebildet sein. Zur Ansteuerung der
Rücksetzeinrichtung wird ein magnetisches Wechselfeld eingesetzt,
welches z. B. im Bereich einiger MHz bis hin zu einigen zehn MHz
liegt und insbesondere eine Frequenz von 13,56 MHz oder 27,125 MHz
aufweisen kann.
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Ferner
kann das Koppelelement K1, K2 zur akustischen, akustomechanischen
oder mechanischen Kopplung ausgebildet sein. Hierzu kann das Koppelelement
als piezo-keramischer Übertrager (Transducer oder Schallgeber)
als Mikrofon eingesetzt und mit einem Ultraschallsignal angesteuert werden.
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Alternativ
kann das Koppelelement als elektrische PVDF(Polyvinylidenflourid)-Folie
ausgebildet sein, welche in mechanische Schwingungen versetzbar
ist, wobei an den Anschlüssen der PVDF-Folie eine Spannung
abgegriffen werden kann.
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Weiterhin
ist eine optische Kopplung denkbar, wobei als Koppelelemente Fotozellen,
Fotodioden oder Fotowiderstände eingesetzt werden können.
Es kann eine Infrarotkopplung erfolgen, wobei als Koppelelemente
bevorzugt infrarot-empfindliche Fotodioden eingesetzt werden.
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Ferner
können die Koppelelemente zur thermischen Kopplung ausgebildet
sein, wobei insbesondere Thermo- oder Peltierelemente eingesetzt
werden können. Die thermische Kopplung kann auch unter
Verwendung eines Bime tallschalters erfolgen. Ebenso ist daran gedacht,
die Koppelelemente als Näherungsschalter, z. B. als Reed-Schalter,
auszubilden, wobei z. B. mittels eines Permanentmagneten oder eines
Elektromagneten ein statisches Magnetfeld zum Auslösen
erzeugt wird.
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In
den 3a bis 3c sind
unterschiedliche Varianten von Kombinationen der Koppelelemente
K1 und K2 dargestellt, welche an den mit 1 und 2 gekennzeichneten
Anschlüssen an die entsprechend gekennzeichneten Anschlüsse
der Rücksetzeinrichtung 4 in 1 angeschlossen
werden.
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3a zeigt
die Kombination einer Fotodiode (Koppelelement K2) mit einem beliebigen
anderen Koppelement K1, welches ein Halbleiterschaltelement S ansteuert.
Werden beide Koppelelemente K1, K2 von außerhalb des Datenträgers
betätigt, so wird zwischen den Anschlüssen 1 und
2 ein Kurzschluss erzeugt, so dass der Reset-Eingang RST der elektronischen
Schaltung 2 mit dem Bezugspotential GND (vgl. 1)
verbunden wird.
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3b zeigt
eine Anordnung, bei der jedes der Koppelelemente K1, K2 zur Ansteuerung
eines Halbleiterschaltelementes S1 bzw. S2 dient. Um eine Fehlauslösung
zu vermeiden ist es zweckmäßig, wenn die Koppelelemente
K1, K2 einen unterschiedlichen Koppelmechanismus aufweisen.
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3c zeigt
die Verwendung zweier gegenphasig geschalteter Spulen als Koppelelemente
K1, K2. Eine derartige Anordnung erzielt, dass ein zufällig
eingekoppeltes homogenes magnetisches Wechselfeld eine gegenphasige
Spannung in den beiden Spulen induziert, welche sich zu den Anschlüssen
1 und 2 hin aufhebt. Um die Rücksetzeinrichtung 4 auszulösen,
müssen deshalb beide Spulen mit einem gegenphasigen magnetischen
Wechselfeld durchsetzt werden, so dass eine gleichphasige Spannung
in den beiden Spulen induziert wird.
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Die
erfindungsgemäße Rücksetzeinrichtung 4 kann
darüber hinaus durch mehrfaches (kontaktloses) Betätigen
zur Übertragung von Personalisierungsdaten an den Datenträger 1 verwendet
werden. Hierzu wird der Ausgang der Rücksetzeinrichtung 4 nicht
mit dem Reset-Eingang RST der elektronischen Schaltung, sondern
mit einem Dateneingang verbunden. Dies ist exemplarisch in 4 dargestellt.
In diesem Ausführungsbeispiel umfasst die Rücksetzeinrichtung 4 ein
Piezoelement. Durch das schnelle Ein- und Ausschalten eines Eingangs
I/O 2 kann ein akustisches Signal, z. B. ein Quittierungston,
erzeugt werden. Das Piezoelement der Rücksetzeinrichtung 4 arbeitet
dann als Lautsprecher. Um Daten an den Datenträger 1 zu übertragen,
wird von einem Signalgeber 22 einer Schreibeinheit 20,
welche mit einer Spannungsquelle 21 verbunden ist, ein
Ultraschallsignal erzeugt, welches in das Piezoelement der Rücksetzeinrichtung 4 einkoppelt.
Die durch die Mikrofoneigenschaft des Piezoelements entstehende
elektrische Spannung wird durch Dioden D1, D2 gleichgerichtet und
kann an einem Eingang I/O 1 durch die elektronische Schaltung 2 detektiert
werden. Zur Übertragung von Daten wird das Ultraschallsignal des
Signalgebers 22 im Takt der zu übertragenden Daten
ein- und ausgeschaltet, wodurch ein entsprechend getaktetes Signal
an dem Eingang I/O 1 abgegriffen und detektiert werden
kann.
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Die
Rücksetzeinrichtung 4 kann zu diesem Zweck über
ein oder eine Kombination von zumindest zwei kontaktlos betätigbaren
Koppelelementen verfügen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 5068521
B1 [0008]
- - DE 102005020099 A1 [0009, 0009]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - Norm ISO/IEC
7816-3 [0007]
- - ISO 7816 [0009]
- - ISO 14443 [0009]
- - ISO 7810 [0035]