DE102009016410A1

DE102009016410A1 - Antennensystem für einen Schließzylinder, welcher das Zylindergehäuse als aktives Antennenelement nutzt

Info

Publication number: DE102009016410A1
Application number: DE102009016410A
Authority: DE
Inventors: Hans-Juergen Simons
Original assignee: Individual
Current assignee: Hennig Holm De
Priority date: 2008-08-11
Filing date: 2009-04-04
Publication date: 2010-02-18
Also published as: DE202009018716U1

Abstract

Antennensystem für einen Schließzylinder, welches das metallische Gehäuseprofil und den Zylinderkern als aktives Antennenelement zur drahtlosen Kommunikation mit einer Gegenstation bzw. einer Relaisstation nutzt. Die Erfindung basiert auf dem Konzept, dass sich ein elektronischer Schließzylinder im Wesentlichen aus einem metallischen Gehäuseprofil, einem drehbaren Zylinderkern, einem Schließbart und einer mit elektronischen Bauteilen bestückten und selektiv metallisierten Platine zusammensetzt. Das erfindungsgemäße Antennensystem sieht vor, dass die metallischen Gehäusebestandteile den einen Antennenpol bilden, während die selektiv metallisierte Platine das Gegengewicht bzw. die Minus-Massefläche bildet. Das Antennensystem kann auch mit umgekehrter Polarisation betrieben werden, in diesem Fall vertauschen Gehäuse und Platine jeweils ihre Funktion.

Description

Charakteristisch für Schließzylinder nach DIN-Norm ist ihre Eigenschaft als faradayischer Käfig für im Inneren des Zylinders angebrachte Antennen zu wirken. Diese Eigenschaft ist ein großer Nachteil beim Betrieb von elektronischen Schließanlagen, die üblicherweise von einem zentralen Punkt aus drahtlos überwacht und gesteuert werden sollen.
Die bisherigen Lösungsversuche sehen teilweise die Verwendung von magnetischen Feldern vor, welche zwar prinzipiell durch Metalle hindurch dringen können, aber nur eine sehr begrenzte Reichweite bieten. Ein anderer Lösungsansatz ist die Ausführung des Zylinders und seiner Bauteile in Kunststoff oder Keramik, was neue Nachteile mit sich bringt. Zwar kann durch eine solche Ausführung die Funktion einer innen liegenden Antenne prinzipiell besser gewährleistet werden, jedoch leiden die grundlegenden Anforderungen hinsichtlich Einbruchs- und Brandschutz in einem unzumutbaren Umfang. Ein Anbringen einer Antenne an der Außenseite des Schließzylinders verbietet sich aus Gründen des Sabotageschutzes und der architektonischen Beeinträchtigung.
Antennen in Schließzylindern sind aus verschiedenen am Markt angebotenen Produkten bekannt. Neben dem bereits eingangs geschilderten Problem der geringen Reichweite oder der reduzierten Einbruchssicherheit ist insbesondere die Gefahr einer Manipulation der Funkstrecke zwischen Schließzylinder und zentraler Steuerung des Betreibers ein hohes Sicherheitsrisiko. Wird die – üblicherweise verschlüsselte – Kommunikation abgehört und „gehackt”, kann sich ein Angreifer ungehinderten Zutritt zum Gebäude verschaffen. Dieses Risiko hat bisher viele Objektbetreiber davon abgehalten, diese komfortable und effiziente Form der Gebäudeverwaltung zu nutzen. Stattdessen werden handelsübliche Dateneingabegeräte verwendet, mit denen die Daten mühsam zwischen dem zentralen PC und den im Haus verteilten Schließzylindern hin- und hergetragen werden („Datenlöffel”).
Das Funktionsprinzip des eingangs beschriebenen Antennensystems besteht darin, eine Elektronik zu realisieren, welche in der Lage ist, die metallischen Bauteile eines DIN-Zylinders als aktive Antennenelemente zu nutzen und damit keine Nachteile im Hinblick auf den Einbruchs- und Sabotageschutz zuzulassen.
In einer vorteilhaften Ausführung bilden das Gehäuseprofil, der drehbare Zylinderkern und der Schließbart gemeinsam den aktiven Antennenpol. Diese Bestandteile des Gehäuses sind üblicherweise aus Messing, Edelstahl oder einer anderen geeigneten metallischen Legierung gefertigt. Denkbar ist auch der Einsatz von metallisiertem Kunststoffen oder metallisierter Keramik.
Wird der erfindungsgemäße Schließzylinder in ein DIN-Einsteckschloß eingebaut, so erweitert sich der aktive Antennenpol um die metallische Masse des Einsteckschlosses und der Türbeschläge.
Das Gegengewicht bzw. die Minus-Massefläche des Antennensystems wird durch die selektiv metallisierte Platine gebildet, die erfindungsgemäß in einem Behältnis untergebracht ist, welches an den Zylinder angeflanscht ist, jedoch diesem gegenüber elektrisch isoliert ist. Durch die Abschirmung des Gegengewichts gegenüber dem aktiven Antennenpol kommt es zu einer für die Sende- und Empfangseigenschaften vorteilhaften Ausbreitung der elektromagnetischen Wellen um den Schließzylinder.
Eine alternative Ausführung des Gegengewichts kann auch einen metallischen Formkörper, einen metallisierten Kunststoff- bzw. Keramikkörper oder einen Glaskörper mit elektrisch leitender Beschichtung beinhalten.
In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung wird eine Sendefrequenz von 868 MHz gewählt, so dass sich eine Annäherung zwischen der üblichen Baulänge des Profilzylinders (65 mm) und der idealen Antennenlänge (Lamda-Viertel = 86 mm) ergibt. Durch den Verkürzungsfaktor, welcher die Abstrahleigenschaften einer zylindrischen Antennen gegenüber einer Drahtantenne definiert, wird die unzureichende Baulänge im Hinblick auf die Antennenfunktion weitgehend kompensiert.
Bei Verwendung von unterschiedlichen Zylinderlängen zwischen 60 und 200 mm, welche in der Regel bautechnisch bedingt sind, kann die Fehlanpassung über eine geeignete Antennenbeschaltung korrigiert werden.
Die vorgenannte Erfindung bildet ein leistungsfähiges Antennensystem, welches den Vorteil bietet, mit einem einbruchssicheren, d. h. metallisch gekapselten Schließzylinder eine gebäudeinterne Funkkommunikation aufbauen zu können. Dieser Umstand ist bei erhöhten Sicherheitsanforderungen von großem Vorteil.
Die Funktion von Antennenpol und Gegengewicht kann durch eine Polarisationsumkehr vertauscht werden. Somit verändert sich die Richtcharakteristik des Sendefeldes.
In einer typischen Einbausituation besteht ein Unterschied zwischen der Signalstärke an der äußeren Antenne (Flurseite einer Bürotüre) und der inneren Antenne (Zimmerseite einer Bürotüre). Während die Funkkommunikation zwischen Zentrale, bzw. Relais üblicherweise durch die Flure verläuft und sich an Wänden und Decken „spiegelt” ist die Empfangsituation im Inneren eines Zimmers deutlich schlechter. Die Außenseite eines Zylinders profitiert von sogenannten „parasitären Effekten” während die Innenseite unter einer mehr oder weniger starken Abschirmung durch Wände, Türen und Möbel leidet. Durch eine Polarisationsumkehr des Antennensystems kann der Signalpegel einer Gegenstation in seinem Aspektverhältnis zwischen Innen- und Außenseite der Tür zueinander analysiert werden.
Der deutliche Signalabstand, welcher sich somit zwischen den beiden Antennenpolarisationen ergibt, kann nun genutzt werden um eine Authentifizierung der Gegenstation vorzunehmen. Ein Störsender, welcher beispielsweise auf dem Parkplatz vor einem Gebäude platziert wäre, würde unweigerlich ein inverses Aspektverhältnis für die beiden vergleichenden Messungen des Schließzylinders erzeugen. Im Alltagsbetrieb können die Signalmuster über eine Fuzzy-Logic gezielt „verunschärft^„ werden, um Störungen etwa durch Menschenansammlungen im Gebäude oder durch Neuplatzierung von Metallmöbel zu minimieren.
Abbildungen: Die Erfindung wird nachfolgend anhand der 1 bis 2 näher beschrieben. Es zeigen:
1 den erfindungsgemäßen Schließzylinder mit dem Gehäuse als Antennenpol und der in der Türrosette liegenden Platine als Gegengewicht bzw. Minus-Massefläche
2 die Feldausbreitung des Antennensystems um das Zylindergehäuse und den elektrisch isolierten Türbeschlag
In 1 findet sich ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Schließzylinders (A) mit dem Antennensystem in Aufsicht und Schnitt. Die beiden Antennenpole sind als metallisches Profilgehäuse (B) einerseits und als selektiv metallisierte Platine (E) andererseits ausgeführt. Der erste Antennenpol besteht wahlweise aus den Bauteilen Profilgehäuse, drehbarer Zylinderkern bzw. Rotor (C) und dem auf dem Rotor montierten Schließbart (D) oder einer Kombination dieser drei Bauteile.
Der zweite Pol, d. h. die metallisierte Platine ist in einem mit Türbeschlag bzw. einer Türrosette (F) untergebracht. Zwischen dem ersten Pol und dem Beschlag bzw. der Rosette ist ein elektrischer Isolator platziert (G).
Die von dem Antennenpol erzeugte elektromagnetische Welle kann sich um das Gehäuse ausbreiten und wird dann hinter dem Beschlag wieder gegen die Minus-Massefläche geschlossen.
In 2 findet sich eine Darstellung der geplanten Feldausbreitung (H), wie sie nach dem Ausführungsbeispiel der Antennensystems um den Schließzylinder und den Türbeschlag zu erwarten ist.

Claims

Antennensystem für einen Schließzylinder, dadurch gekennzeichnet, dass das Zylinderprofil, und/oder der drehbare Zylinderkern und/oder der Schließbart als aktiver Antennenpol verwendet werden und gleichzeitig eine Minus-Massefläche im Inneren eines elektrisch isolierten Behältnisses, welches mit dem Zylindergehäuse formschlüssig verbunden ist, als Gegengewicht für eine elektromagnetische Wellenausbreitung dient.
Antennensystem für einen Schließzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Minus-Massefläche aus einer selektiv metallisierten Platine und/oder einem Metallkörper und/oder einem metallisierten Körper aus Kunststoff oder Keramik und/oder aus Glas mit einer elektrisch leitenden Beschichtung besteht.
Antennensystem für einen Schließzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine Polarisationsumkehr die Funktion von Antennenpol und Gegengewicht vertauscht wird und sich dementsprechend die Richtcharakteristik des Sendefeldes ändert, dergestalt dass eine Aussage über die Lokalisation der Gegenstation ermöglicht wird.
Antennensystem für einen Schließzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schließzylinder in seinem drehbaren Zylinderkern über jeweils einen zu Außen- und einen zur Innenseite der Tür orientierten Schlüsselschlitz verfügt, in denen jeweils eine Empfangsantenne zur Messung des Signalspegels angeordnet ist, mit dem Zweck das Aspektverhältnis der Signalpegel zwischen Innen – und Außenseite der Tür bestimmt zu können.
Antennensystem für einen Schließzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Elektronik die Eingangssignale der jeweils nach außen und nach innen gerichteten Antennen dergestalt charakterisieren kann, dass eine Aussage über die Lokalisation der Gegenstation ermöglicht wird.