DE102010052993A1

DE102010052993A1 - Portable data carrier e.g. smart card, has pairs of strain gauges whose electrical resistance is reduced and increased respectively during actuation of pushbutton

Info

Publication number: DE102010052993A1
Application number: DE201010052993
Authority: DE
Inventors: Michael Baldischweiler; Manuela Grundwürmer
Original assignee: Giesecke and Devrient GmbH
Current assignee: Giesecke and Devrient ePayments GmbH
Priority date: 2010-11-30
Filing date: 2010-11-30
Publication date: 2012-05-31

Abstract

The portable data carrier (1) has a deformable portion which is formed as a push button (3) and deforms upon actuation of the switch. The electrical resistance of strain gauge is reduced and electrical resistance of strain gauge is increased during actuation of the pushbutton. A measuring device detects the manipulation of the switch based on the electrical resistance of strain gauges. An independent claim is included for manufacturing method of portable data carrier.

Description

Die Erfindung betrifft einen portablen Datenträger mit einem Taster, ein Verfahren zu dessen Herstellung sowie ein Verfahren zum Erkennen der Betätigung des Tasters.The invention relates to a portable data carrier with a button, a method for its production and a method for detecting the actuation of the button.

Portable Datenträger mit Benutzerschnittstellen in Form von Eingabeeinrichtungen sind in verschiedenen Ausführungsformen bekannt. Portable Datenträger im Sinne der vorliegenden Schrift sind beispielsweise Chipkarten, Kreditkarten, Token, Mobilfunkendgeräte, Smartphones und dergleichen. Als Eingabeeinrichtungen sind dabei beispielsweise einfache Taster, Tastaturen, Touchpads oder berührungsempfindliche Displays bekannt. Die Tastaturen sind beispielsweise als Folientastaturen ausgebildet. Das ortsaufgelöste Erkennen einer Berührung eines Touchpads oder eines berührungsempfindlichen Displays basiert beispielsweise auf kapazitiven, induktiven, optischen oder akustischen Erkennungsverfahren. Solche Eingabeeinrichtungen weisen allgemein den Nachteil auf, dass sie einen aufwändigen Aufbau, eine aufwändige Mechanik und/oder eine aufwändige Auswerteelektronik erfordern, was zum einen die Herstellung solcher Eingabeeinrichtungen verteuert und zum anderen deren Lebensdauer begrenzt. Dies ist insbesondere problematisch in Datenträgern, die bauartbedingt wenig Bauraum für solche Eingabeeinrichtungen bereitstellen und/oder in großen Stückzahlen hergestellt werden, wie es beispielsweise bei Chipkarten der Fall ist.Portable data carriers with user interfaces in the form of input devices are known in various embodiments. Portable data carriers in the sense of the present specification are, for example, chip cards, credit cards, tokens, mobile radio terminals, smartphones and the like. For example, simple buttons, keyboards, touchpads or touch-sensitive displays are known as input devices. The keyboards are designed, for example, as membrane keypads. The spatially resolved detection of a touch of a touchpad or a touch-sensitive display is based for example on capacitive, inductive, optical or acoustic detection methods. Such input devices generally have the disadvantage that they require a complex construction, a complex mechanism and / or a complex transmitter, which on the one hand makes the production of such input devices more expensive and on the other limits their life. This is particularly problematical in data carriers which due to their design provide little installation space for such input devices and / or are produced in large numbers, as is the case with chip cards, for example.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen portablen Datenträger mit einer Benutzerschnittstelle in Form eines robusten und kostengünstigen Tasters anzugeben, der mit einer einfachen Auswerteschaltung ausgelesen werden kann.Object of the present invention is therefore to provide a portable data carrier with a user interface in the form of a robust and cost-effective button that can be read with a simple evaluation circuit.

Diese Aufgabe wird durch einen portablen Datenträger, durch ein Verfahren zur Herstellung eines portablen Datenträgers, sowie durch ein Verfahren zum Erkennen der Betätigung des Tasters eines solchen portablen Datenträgers mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a portable data carrier, by a method for producing a portable data carrier, and by a method for detecting the actuation of the feeler of such a portable data carrier with the features of the independent claims. Advantageous embodiments and further developments are specified in the dependent claims.

Der erfindungsgemäße portable Datenträger weist einen deformierbaren Bereich auf, der als Taster ausgebildet ist. Bei Betätigung des Tasters wird der deformierbare Bereich deformiert. Dazu wird ein mechanischer Druck auf den deformierbaren Bereich und somit auf den Taster ausgeübt, wobei die Betätigung des Tasters einer vorbestimmten Deformation des deformierbaren Bereichs und somit einer vorbestimmten Auslenkung des deformierbaren Bereichs aus einer Ruhelage entspricht. Der notwendige Druck zur Betätigung des Tasters kann beispielsweise mit Hilfe eines Stifts oder eines Fingers des Benutzers ausgeübt werden. Durch das erfindungsgemäße Vorsehen eines deformierbaren Bereichs auf dem portablen Datenträger kann der Taster betätigt werden, ohne eine Deformation des gesamten Datenträgers notwendig zu machen.The portable data carrier according to the invention has a deformable region, which is designed as a button. When the button is pressed, the deformable area is deformed. For this purpose, a mechanical pressure is exerted on the deformable region and thus on the probe, wherein the actuation of the probe corresponds to a predetermined deformation of the deformable region and thus a predetermined deflection of the deformable region from a rest position. The necessary pressure for actuating the button can be exerted, for example, by means of a pin or a finger of the user. The inventive provision of a deformable region on the portable data carrier, the button can be actuated without making a deformation of the entire volume necessary.

Der erfindungsgemäße portable Datenträger umfasst einen ersten und einen zweiten Dehnungsmessstreifen. Diese Dehnungsmessstreifen sind derart ausgebildet, dass sich bei Betätigung des Tasters der elektrische Widerstand des ersten Dehnungsmessstreifens verringert, während sich der elektrische Widerstand des zweiten Dehnungsmessstreifens erhöht. Weiterhin umfasst der erfindungsgemäße portable Datenträger eine Messeinrichtung, die eingerichtet ist, anhand des elektrischen Widerstands des ersten und des zweiten Dehnungsmessstreifens, eine solche Betätigung des Tasters zu erkennen. Die Messeinrichtung ist derart ausgelegt, dass sie das Erreichen der vorbestimmten Deformation des deformierbaren Bereichs anhand der elektrischen Widerstände des ersten und zweiten Dehnungsmessstreifens erkennt und als Betätigung des Tasters interpretiert.The portable data carrier according to the invention comprises a first and a second strain gauge. These strain gauges are designed such that upon actuation of the probe, the electrical resistance of the first strain gauge decreases, while the electrical resistance of the second strain gauge increases. Furthermore, the portable data carrier according to the invention comprises a measuring device, which is set up to detect such an actuation of the probe on the basis of the electrical resistance of the first and the second strain gauge. The measuring device is designed such that it recognizes the achievement of the predetermined deformation of the deformable region based on the electrical resistances of the first and second strain gauge and interpreted as actuation of the button.

Dehnungsmessstreifen sind in verschiedenen Bauformen und hergestellt aus verschiedenen Materialien bekannt. Solche Dehnungsmessstreifen sind im einfachsten Fall vornehmlich gegenüber einer Dehnung oder Stauchung in einer Richtung empfindlich, wobei typischerweise eine Mehrzahl dünner Leitungsbahnen, auch als Leiterbahnstruktur bezeichnet, in diese Richtung verläuft. Bei Stauchung oder Dehnung des Dehnungsmessstreifens verändern sich Querschnitt und Länge dieser dünnen Leiterbahnen und somit deren elektrischer Widerstand. Üblicherweise ist diese Mehrzahl von dünnen Leiterbahnen hintereinander geschaltet, was zu einer mäanderförmigen Leiterstruktur führt, in der die dünnen Leiterbahnen meist parallel angeordnet sind. Neben solchen parallelen Anordnungen der dünnen Leiterbahnen der Leiterbahnstruktur sind auch Dehnungsmessstreifen bekannt, in denen die Leiterstruktur sternförmig oder rosettenartig ausgebildet ist und deren dünne Leiterbahnen radial bezüglich eines vorgegebenen Punktes verlaufen. In der vorliegenden Schrift werden all diese Strukturen aus Gründen der Einfachheit als Dehnungsmessstreifen bezeichnet.Strain gages are known in various designs and made of different materials. Such strain gauges are in the simplest case primarily sensitive to stretching or compression in one direction, typically a plurality of thin conductive paths, also referred to as a conductor track structure, extending in this direction. During compression or expansion of the strain gauge, the cross-section and length of these thin printed conductors and thus their electrical resistance change. Usually, this plurality of thin interconnects is connected in series, resulting in a meandering conductor structure in which the thin interconnects are usually arranged in parallel. In addition to such parallel arrangements of the thin interconnects of the interconnect structure and strain gauges are known in which the conductor pattern is formed star-shaped or rosette-like and their thin interconnects run radially with respect to a predetermined point. In the present specification, all these structures are referred to as strain gauges for the sake of simplicity.

Der elektrische Widerstand der Dehnungsmessstreifen ändert sich jedoch nicht nur aufgrund einer Dehnung oder einer Stauchung des Dehnungsmessstreifens, sondern je nach Ausgestaltung des Dehnungsmessstreifens auch aufgrund äußerer Einflüsse, wie der Temperatur, oder äußeren Feldern, beispielsweise Magnetfeldern oder elektrischen Feldern. Durch die erfindungsgemäße Verwendung von zwei Dehnungsmessstreifen, deren elektrische Widerstände sich bei Deformation des deformierbaren Bereiches in Folge einer Betätigung des Tasters gegenläufig verändern, kann die Betätigung des Tasters vorzugsweise anhand der Differenz oder anhand der Veränderung der Differenz der elektrischen Widerstände der beiden Dehnungsmessstreifen erkannt werden. Dadurch kann der Einfluss solcher externen Störungen auf das Erkennen der Betätigung des Tasters minimiert und im Idealfall beseitigt werden. Beispielsweise können aufwändige Kompensationsschaltungen entfallen. Somit vereinfacht sich der Aufbau der Messeinrichtung, die ein Betätigen des Tasters erkennt. Dabei ist es von Vorteil, wenn der erste und der zweite Dehnungsmessstreifen einen strukturell identischen Aufbau aufweisen und/oder beispielsweise anhand desselben Herstellungsverfahrens hergestellt sind. Damit verändern sich im Idealfall die elektrischen Widerstände der beiden Dehnungsmessstreifen in Folge solcher äußeren Einflüsse gleichförmig.However, the electrical resistance of the strain gauges changes not only due to an expansion or compression of the strain gauge, but depending on the design of the strain gauge also due to external influences, such as temperature, or external fields, such as magnetic fields or electric fields. The inventive use of two strain gauges, the electrical resistances in deformation of the deformable region as a result of actuation of the probe change the opposite direction, the operation of the probe can be preferably detected by the difference or by the change in the difference of the electrical resistances of the two strain gauges. As a result, the influence of such external interference on detecting the operation of the probe can be minimized and ideally eliminated. For example, complex compensation circuits can be omitted. Thus, simplifies the construction of the measuring device, which detects an actuation of the button. It is advantageous if the first and the second strain gauges have a structurally identical structure and / or are produced, for example, using the same manufacturing method. Thus, in the ideal case, the electrical resistances of the two strain gauges change uniformly as a result of such external influences.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen portablen Datenträgers besitzen der erste und der zweite Dehnungsmessstreifen in der Ruhelage des deformierbaren Bereiches, das heißt wenn der Taster nicht betätigt wird, einen definierten, vorteilhaft einen im wesentlichen identischen elektrischen Widerstand. Folglich kann das Betätigen des Tasters anhand des Vorliegen einer vorbestimmten Differenz der Werte der elektrischen Widerstände des ersten und des zweiten Dehnungsmessstreifens erkannt werden.In an advantageous embodiment of the portable data carrier according to the invention, the first and the second strain gauges in the rest position of the deformable region, that is, when the button is not operated, a defined, advantageously a substantially identical electrical resistance. Consequently, the operation of the probe can be detected by the presence of a predetermined difference in the values of the electrical resistances of the first and second strain gauges.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen portablen Datenträgers sind der erste und der zweite Dehnungsmessstreifen aufgedruckt oder geätzt. Das Aufdrucken kann mit Hilfe einer Maske oder maskenlos geschehen. Dabei wird ein elektrisch leitendes Material auf den portablen Datenträger oder auf eine Schicht desselben gedruckt. Bei dem elektrisch leitenden Material handelt es sich beispielsweise um ein Metall wie Silber, eine Legierung wie beispielsweise Nickel-Chrom, um eine nanoskalige Suspension oder um eine funktionelle Tinte. Diese werden beispielsweise im einem Ink-Jet- oder einem Aerosol-Druckverfahren aufgebracht. Alternativ können der erste und der zweite Dehnungsmessstreifen auch durch Ätzen einer elektrisch leitenden Schicht hergestellt werden. Die Verwendung eines aufgedruckten oder geätzten Dehnungsmessstreifens gestattet das Schaffen eines robusten, kostengünstigen Tasters mit niedriger Bauhöhe. Die Messeinrichtung des portablen Datenträgers wird vorzugsweise auf die gleiche Weise wie die Dehnungsmessstreifen hergestellt. Dies wird dadurch begünstigt, dass die Dehnungsmessstreifen mit einer einfachen Beschaltung ausgelesen werden können.In a further advantageous embodiment of the portable data carrier according to the invention, the first and the second strain gauges are printed or etched. The printing can be done with the help of a mask or maskless. In this case, an electrically conductive material is printed on the portable data carrier or on a layer thereof. The electrically conductive material is, for example, a metal such as silver, an alloy such as nickel-chromium, a nanoscale suspension or a functional ink. These are applied, for example, in an ink-jet or an aerosol printing process. Alternatively, the first and second strain gages may also be made by etching an electrically conductive layer. The use of a printed or etched strain gauge allows the creation of a robust, low cost, low profile probe. The measuring device of the portable data carrier is preferably manufactured in the same way as the strain gauges. This is facilitated by the fact that the strain gauges can be read with a simple wiring.

Der deformierbare Bereich des erfindungsgemäßen portablen Datenträgers umfasst vorzugsweise eine deformierbare Schicht. Auf der deformierbaren Schicht sind der erste und der zweite Dehnungsmessstreifen derart angeordnet, dass bei Betätigung des Tasters der erste Dehnungsmessstreifen gestaucht, das heißt verkürzt wird, während der zweite Dehnungsmessstreifen gedehnt, das heißt verlängert, wird. Dadurch ist es leicht möglich, Dehnungsmessstreifen mit nahezu identischem Aufbau und mit ähnlichen oder nahezu identischen Eigenschaften zu verwenden.The deformable region of the portable data carrier according to the invention preferably comprises a deformable layer. On the deformable layer of the first and the second strain gauges are arranged such that upon actuation of the probe, the first strain gauge is compressed, that is shortened, while the second strain gauge stretched, that is extended, is. This makes it easy to use strain gauges of almost identical construction and with similar or nearly identical properties.

Da somit das unterschiedliche Verhalten bezüglich des elektrischen Widerstandes der beiden Dehnungsmessstreifen bei Betätigen des Tasters über eine unterschiedliche, idealerweise gegenläufig mechanische Veränderung der Dehnungsmessstreifen beim Betätigen des Tasters erreicht wird, können vorteilhafterweise beide Dehnungsmessstreifen einen nahezu identischen Aufbau und ähnliche oder nahezu identische Eigenschaften aufweisen und mit dem gleichen Herstellungsverfahren, das heißt im selben Arbeitsschritt, hergestellt werden.Since thus the different behavior with respect to the electrical resistance of the two strain gauges when pressing the button on a different, ideally opposite mechanical change in the strain gauges when pressing the button is achieved, advantageously both strain gauges have a nearly identical structure and similar or nearly identical properties and the same manufacturing process, that is in the same step, are produced.

Dazu ist der portable Datenträger vorzugsweise mehrschichtig aufgebaut. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die deformierbare Schicht in dem deformierbaren Bereich konvex vorgeformt. Eine solche konvexe Vorformung der deformierbaren Schicht ermöglicht ein leichtes, gegebenenfalls haptisches Erkennen des deformierbaren Bereichs und somit des Tasters. Dabei ist es vorteilhaft, wenn es sich bei der deformierbaren Schicht um eine Deckschicht in dem mehrschichtigen Datenträger handelt, so dass die konvexe Vorformung unmittelbar auf einer Oberfläche des portablen Datenträgers gebildet wird. Unterhalb der konvex vorgeformten, deformierbaren Schicht befindet sich ein Hohlraum, der gegebenenfalls mit einem kompressiblen Material gefüllt sein kann. Die ersten und zweiten Dehnungsmessstreifen sind mit der deformierbaren Schicht fest verbunden und befinden sich auf der Innenseite der konvexen Vorformung, die in der Ruhelage der konvex vorgeformten deformierbaren Schicht eine entsprechend konkave Oberfläche aufweist. Auf der konkaven Innenseite der konvexen Vorformung befinden sich Bereiche, in denen beim Betätigen des Tasters die Konkavität zunimmt, und Bereiche, in denen beim Betätigen des Tasters die Konkavität abnimmt und gegebenenfalls eine konvexe Krümmung der Innenseite der deformierbaren Schicht ausgebildet wird. Der erste und der zweite Dehnungsmessstreifen werden in solchen Bereichen mit gegenläufiger Veränderung der Krümmung angeordnet, wobei der Dehnungsmessstreifen, der in einem Bereich angeordnet ist, in dem die Konkavität beim Betätigen des Tasters zunimmt, gestaucht wird und der Dehnungsmessstreifen, der in einem Bereich angeordnet ist, in dem die Konkavität beim Betätigen des Tasters abnimmt, gedehnt wird. In dieser Ausgestaltung weist die deformierbare Schicht eine ausreichende mechanische Stabilität auf, so dass sich die konvexe Vorformung nach Betätigung des Tasters wiederherstellt. Dabei stellt im einfachsten Fall der Bereich der konvexen Vorformung der deformierbaren Schicht den deformierbaren Bereich und somit den Bereich des Tasters dar.For this purpose, the portable data carrier is preferably constructed in multiple layers. In a preferred embodiment, the deformable layer is convexly preformed in the deformable region. Such a convex preforming of the deformable layer allows easy, optionally haptic recognition of the deformable region and thus of the probe. It is advantageous if the deformable layer is a cover layer in the multilayer data carrier, so that the convex preforming is formed directly on a surface of the portable data carrier. Below the convexly preformed, deformable layer is a cavity, which may optionally be filled with a compressible material. The first and second strain gauges are fixedly connected to the deformable layer and located on the inside of the convex preform having a corresponding concave surface in the rest position of the convexly preformed deformable layer. On the concave inside of the convex preform are areas in which the concavity increases upon actuation of the probe, and areas in which the concavity decreases upon actuation of the probe and optionally a convex curvature of the inside of the deformable layer is formed. The first and second strain gauges are placed in such regions of opposite curvature change, wherein the strain gauge disposed in an area where the concavity increases upon actuation of the probe is compressed and the strain gauge disposed in an area , in which the concavity decreases when the button is pressed, is stretched. In this embodiment, the deformable layer on a sufficient mechanical stability, so that the convex Restore preforming after pressing the button. In the simplest case, the region of the convex preforming of the deformable layer represents the deformable region and thus the area of the probe.

In einer alternativen Ausgestaltung ist die deformierbare Schicht in der Ruhelage eben ausgestaltet und eine an die deformierbare Schicht angrenzende starre Schicht des mehrschichtigen Datenträgers weist in dem deformierbaren Bereich eine Aussparung auf, die einen Hohlraum bildet oder mit einem kompressiblen Material gefüllt sein kann. Auch hier ist es wiederum von Vorteil, wenn es sich bei der deformierbaren Schicht um eine Deckschicht des portablen Datenträgers handelt. Der erste und der zweite Dehnungsmessstreifen sind wiederum fest mit der deformierbaren Schicht verbunden und sind vorzugsweise auf der der Aussparung der angrenzenden starren Schicht zugewandten Seite der deformierbaren Schicht angeordnet. Bildet die deformierbare Schicht eine Deckschicht des portablen Datenträgers, so sind die Dehnungsmessstreifen entsprechend auf der Innenseite des portablen Datenträgers angeordnet. Beim Betätigen des Tasters wird die deformierbare Schicht in Richtung der Aussparung in der angrenzenden starren Schicht deformiert, wodurch sich in der zuvor planen, der Aussparung der angrenzenden starren Schicht zugewandten Oberfläche der deformierbaren Schicht konkave und konvexe Bereiche ausbilden. Die beiden Dehnungsmessstreifen werden jeweils geeignet in solchen Bereichen mit gegenläufiger Veränderung der Krümmung angeordnet. Die Aussparung in der angrenzenden weiteren Schicht kann durch Fräsen, Stanzen oder vorzugsweise durch ein irreversibles Stauchen dieser Schicht geschaffen werden. In dieser alternativen Ausgestaltung wird im einfachsten Fall der deformierbare Bereich durch den Bereich der Aussparung in der angrenzenden starren Schicht bestimmt.In an alternative embodiment, the deformable layer in the rest position is planar and a rigid layer of the multilayer data carrier adjacent to the deformable layer has a recess in the deformable region which forms a cavity or can be filled with a compressible material. Once again, it is advantageous if the deformable layer is a cover layer of the portable data carrier. The first and second strain gauges are in turn fixedly connected to the deformable layer and are preferably disposed on the side of the deformable layer facing the recess of the adjacent rigid layer. If the deformable layer forms a cover layer of the portable data carrier, then the strain gauges are correspondingly arranged on the inside of the portable data carrier. Upon actuation of the stylus, the deformable layer is deformed in the direction of the recess in the adjacent rigid layer, whereby concave and convex areas are formed in the surface of the deformable layer that has been previously planned, facing the recess of the adjacent rigid layer. The two strain gauges are each suitably arranged in such areas with opposite variation of the curvature. The recess in the adjacent further layer can be created by milling, punching or preferably by irreversible compression of this layer. In this alternative embodiment, in the simplest case, the deformable region is determined by the region of the recess in the adjacent rigid layer.

Das Vorsehen einer konvexen Vorformung in der deformierbaren Schicht und das Vorsehen einer Aussparung in einer an die deformierbare Schicht angrenzenden starren Schicht können auch kombiniert werden.The provision of a convex preforming in the deformable layer and the provision of a recess in a rigid layer adjacent to the deformable layer may also be combined.

Dieser Aufbau macht die Verwendung von unterschiedlichen Folienebenen, wie bei Membranschaltern, oder Schnappscheiben, wie bei Domschaltern, überflüssig, was die Herstellung vereinfacht und kostengünstig macht.This structure eliminates the need for different film levels, such as membrane switches, or domes, such as dome switches, which makes manufacturing simpler and cost effective.

Weist der deformierbare Bereich ein Symmetriezentrum auf, so weisen die Bereiche der Oberfläche der deformierbaren Schicht, auf der die Dehnungsmessstreifen angeordnet sind, in denen sich bei Betätigung des Tasters eine gegenläufige Veränderung der Krümmung ergibt, üblicherweise voneinander verschiedene Abstände zu dem Symmetriezentrum auf. Beispielsweise nimmt im Fall einer in der Ruhelage ebenen deformierbaren Schicht die Oberfläche, welche einer Aussparung in einer benachbarten Schicht gegenüberliegt, beim Betätigen des Tasters typischerweise im Außenbereich der Aussparung eine konkave Krümmung an, während diese Oberfläche in einem Innenbereich der Aussparung, beispielsweise in der Nähe des Symmetriezentrums, eine konvexe Krümmung annimmt. Entsprechend nimmt im Fall der oben beschriebenen konvexen Vorformung einer deformierbaren Schicht, der Grad der konkaven Krümmung der dem Hohlraum zugewandten Oberfläche der deformierbaren Schicht in einem Außenbereich des Hohlraums zu und in einem Innenbereich ab. Der erste und der zweite Dehnungsmessstreifen werden dann derart in dem deformierbaren Bereich angeordnet, dass die Dehnungsmessstreifen voneinander verschiedene Abstände von dem Symmetriezentrum aufweisen und somit in Bereichen zu liegen kommen, in denen sich die Krümmung beim Betätigen den Tasters verschieden, vorzugsweise gegenläufig, verändert. Im einfachsten Fall bildet einer der beiden Dehnungsmessstreifen einen äußeren Dehnungsmessstreifen, während der andere Dehnungsmessstreifen einen inneren Dehnungsmessstreifen bildet.If the deformable region has a center of symmetry, then the regions of the surface of the deformable layer on which the strain gauges are arranged, in which an opposite change in curvature results when the probe is actuated, usually have distances from one another from the center of symmetry. For example, in the case of a flat deformable layer in the rest position, the surface which faces a recess in an adjacent layer, upon actuation of the probe typically assumes a concave curvature in the outer region of the recess, while this surface in an inner region of the recess, for example in the vicinity of the center of symmetry, assumes a convex curvature. Accordingly, in the case of the above-described convex preforming of a deformable layer, the degree of concave curvature of the cavity-facing surface of the deformable layer in an outer area of the cavity increases and decreases in an inner area. The first and second strain gauges are then placed in the deformable region such that the strain gauges are at different distances from each other from the center of symmetry and thus lie in regions where the curvature varies, preferably counteracting, upon actuation of the probe. In the simplest case, one of the two strain gauges forms an outer strain gauge, while the other strain gauge forms an inner strain gauge.

Der äußere der beiden Dehnungsmessstreifen kann vollständig oberhalb der Aussparung in einer benachbarten Schicht angeordnet werden. Alternativ kann der äußere Dehnungsmessstreifen auch überlappend mit dem Randbereich der Aussparung angeordnet werden.The outer of the two strain gauges can be placed completely above the recess in an adjacent layer. Alternatively, the outer strain gauge can also be arranged overlapping with the edge region of the recess.

Vorzugsweise ist der deformierbare Bereich kreisscheibenförmig ausgebildet und der erste und der zweite Dehnungsmessstreifen sind innerhalb des kreisscheibenförmigen deformierbaren Bereichs konzentrisch um das Symmetriezentrum, das heißt um den Mittelpunkt des kreisscheibenförmigen deformierbaren Bereichs, angeordnet. Sie weisen somit verschiedene Radien um den Mittelpunkt des kreisscheibenförmigen deformierbaren Bereichs auf. Der erste und der zweite Dehnungsmessstreifen können kreisförmig oder kreissegmentförmig ausgebildet sein. Vorzugsweise sind dabei der erste und der zweite Dehnungsmessstreifen gegenüber einer radialen Längenänderung empfindlich, das heißt die Leiterstrukturen der Dehnungsmessstreifen sind radial bezüglich des Mittelpunktes ausgerichtet.Preferably, the deformable portion is circular disk-shaped, and the first and second strain gauges are concentrically disposed within the circular disk-shaped deformable portion about the center of symmetry, that is, around the center of the circular disk-shaped deformable portion. They thus have different radii around the center of the circular disk-shaped deformable region. The first and the second strain gauges may be circular or circular segment-shaped. Preferably, the first and the second strain gauges are sensitive to a radial change in length, that is, the conductor structures of the strain gauges are aligned radially with respect to the center.

Durch diese Ausgestaltung des ersten und des zweiten Dehnungsmessstreifens kann das Betätigen des Tasters wegen der auftretenden bereichsweisen gegenläufigen Veränderung der Krümmung der deformierbaren Schicht bei Betätigung des Tasters zum einen leicht erkannt werden. Zum anderen unterscheidet sich die Verformung der Dehnungsmessstreifen beim Betätigen des Tasters qualitativ von der Verformung der Dehnungsmessstreifen, wie sie bei einer Verformung des gesamten portablen Datenträgers auftritt. Im letzteren Fall verändert sich die Krümmung der Dehnungsmessstreifen gleichförmig, wodurch sich der elektrische Widerstand beider Dehnungsmessstreifen gleichförmig, idealerweise in identischer Art und Weise, verändert. Somit kann das Betätigen des Tasters klar von einer Verbiegung des portablen Datenträgers unterschieden werden, und somit ein irrtümliches Erkennen einer Betätigung des Tasters in Folge einer Verformung des gesamten Datenträgers vermieden werden. Dies bietet einen Schutz gegen ungewolltes Betätigen des Tasters.By virtue of this configuration of the first and second strain gauges, the actuation of the probe can be easily recognized on the one hand because of the zone-by-region, opposing change in the curvature of the deformable layer occurring when the push-button is actuated. On the other hand, the deformation of the strain gauges when pressing the button is qualitatively different from the deformation of the strain gauges, such as it occurs at a deformation of the entire portable data carrier. In the latter case, the curvature of the strain gauges changes uniformly, whereby the electrical resistance of both strain gauges changes uniformly, ideally in an identical manner. Thus, the operation of the button can be clearly distinguished from a bending of the portable data carrier, and thus an erroneous detection of an actuation of the button due to a deformation of the entire data carrier can be avoided. This provides protection against accidental actuation of the button.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Aussparung in der angrenzenden starren Schicht eine oder mehrere inkompressible, starre Auflagestützen für die deformierbare Schicht. Diese Auflagestützen sind vorzugsweise derart angeordnet, dass sie Bereiche der deformierbaren Schicht, in denen beim Betätigen des Tasters gegenläufige Krümmungen auftreten, voneinander trennt, und somit das Auftreten der gegenläufigen Krümmungen begünstigt.In a further advantageous embodiment, the recess in the adjacent rigid layer comprises one or more incompressible, rigid support posts for the deformable layer. These support posts are preferably arranged so as to separate regions of the deformable layer in which opposite curvatures occur when the button is actuated, thus favoring the occurrence of the opposite curvatures.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der portable Datenträger flächig ausgestaltet und weist eine Vorder- und eine Rückseite auf. Der deformierbare Bereich erstreckt sich von der Vorderseite bis zur Rückseite durch den Datenträger hindurch, so dass der Taster sowohl von der Vorderseite als auch von der Rückseite des portablen Datenträgers her betätigt werden kann. Dabei sind die Dehnungsmessstreifen derart auf einer deformierbaren Schicht angeordnet, dass der eine Dehnungsmessstreifen bei Betätigung des Tasters von der Vorderseite her gestaucht wird und bei Betätigung des Tasters von der Rückseite her gedehnt wird, während der andere Dehnungsmessstreifen bei Betätigung des Tasters von der Vorderseite her gedehnt wird und bei Betätigung des Tasters von der Rückseite her gestaucht wird. Dadurch kann anhand der Vorzeichen der Änderung des elektrischen Widerstands der Dehnungsmessstreifen erkannt werden, ob der Taster von der Vorderseite oder der Rückseite her betätigt wurde. Damit können beispielsweise der Betätigung des Tasters von der Vorderseite und der Rückseite her verschiedene Funktionalitäten zugeordnet werden.In a further advantageous embodiment of the portable data carrier is designed flat and has a front and a back. The deformable region extends through the data carrier from the front side to the rear side, so that the pushbutton can be actuated both from the front side and from the rear side of the portable data carrier. In this case, the strain gauges are arranged on a deformable layer that one strain gauge is compressed upon actuation of the probe from the front and is stretched when pressing the button from the back, while the other strain gauge stretched when pressing the button from the front is compressed and on pressing the button from the back. As a result, it can be detected on the basis of the sign of the change in the electrical resistance of the strain gauges, whether the button was operated from the front or the back. Thus, for example, the actuation of the button from the front and the back of various functionalities can be assigned.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des portablen Datenträgers weisen der erste und der zweite Dehnungsmessstreifen jeweils zwei Segmente auf, die vorzugsweise voneinander elektrisch getrennt sind. Weist der deformierbare Bereich ein Symmetriezentrum auf, so werden die jeweiligen Segmente der beiden Dehnungsmessstreifen jeweils symmetrisch zueinander bezüglich des Symmetriezentrums angeordnet. Im Falle eines kreisscheibenförmig ausgebildeten deformierbaren Bereichs bilden die beiden Segmente der jeweiligen Dehnungsmessstreifen vorzugsweise Kreissegmente, die vorzugsweise identisch ausgebildet sind, insbesondere einen identischen Radius und einen identischen elektrischen Widerstand aufweisen. Bei Betätigung des Tasters zeigen die beiden Segmente eines Dehnungsmessstreifens vorzugsweise die gleiche Veränderung ihres elektrischen Widerstandes.In a further advantageous embodiment of the portable data carrier, the first and the second strain gages each have two segments, which are preferably electrically separated from one another. If the deformable region has a center of symmetry, then the respective segments of the two strain gauges are each arranged symmetrically with respect to one another with respect to the center of symmetry. In the case of a circular disk-shaped deformable region, the two segments of the respective strain gauges preferably form circle segments, which are preferably of identical design, in particular have an identical radius and an identical electrical resistance. Upon actuation of the probe, the two segments of a strain gauge preferably show the same change in their electrical resistance.

Der portable Datenträger weist somit insgesamt vier Segmente auf. Die insgesamt vier Segmente gestatten eine Beschaltung als Vollbrücke zum Erkennen einer Betätigung des Tasters, wodurch das Erfassen der elektrischen Widerstände oder der Veränderung der elektrischen Widerstände der verschiedenen Segmente bei Betätigung des Tasters bei sehr niedrigem, elektrischem Stromverbrauch erkannt werden kann. Weiterhin kann durch eine solche Schaltung bereits anhand des Vorzeichens der Widerstandsänderung erkannt werden, ob der Taster von der Vorderseite oder der Rückseite des portablen Datenträgers her betätigt wurde. Vorzugsweise wird die Beschaltung als Vollbrücke mit Hilfe eines nachgeschalteten Operationsverstärkers realisiert. Wird der Ausgang des Operationsverstärkers mit Hilfe eines Schwellenwertschalters mit Hysterese mit geeignet gewählten oberen und unteren Schwellenwerten ausgewertet, so kann das Betätigen des Tasters ohne aufwändige A/D-Wandlung erkannt werden.The portable data carrier thus has a total of four segments. The total of four segments allow a wiring as a full bridge for detecting an actuation of the button, whereby the detection of the electrical resistance or the change in the electrical resistance of the various segments can be detected when the button is pressed at very low electrical power consumption. Furthermore, can be detected by such a circuit already on the basis of the sign of the change in resistance, whether the button has been operated from the front or the back of the portable data carrier ago. Preferably, the wiring is realized as a full bridge with the aid of a downstream operational amplifier. If the output of the operational amplifier is evaluated by means of a threshold switch with hysteresis with suitably selected upper and lower threshold values, the actuation of the pushbutton can be detected without time-consuming A / D conversion.

Allgemein können die elektrischen Widerstandswerte des ersten und des zweiten Dehnungsmessstreifens mit Hilfe eines ersten und eines zweiten RC-Glieds bestimmt werden, wobei der erste und der zweite Dehnungsmessstreifen jeweils Teil des ersten und zweiten RC-Glieds sind und vorzugsweise darin jeweils den Widerstand bilden. Die Messeinrichtung des Tasters umfasst eine Taktversorgung, die ein geeignetes Taktsignal an die beiden RC-Glieder abgibt. Die Messeinrichtung umfasst weiterhin eine Auswerteinrichtung, die die in den beiden RC-Gliedern jeweils zwischen Widerstand und Kondensator anliegende Spannung abgreift und anhand dieser Spannungen eine Betätigung des Tasters erkennt. Vorzugsweise ist das Taktsignal ein Rechtecksignal, mit welchern die Kondensatoren der RC-Glieder geladen und entladen werden. Dabei hängen die charakteristischen Lade- und Entladezeiten der beiden RC-Glieder von den elektrischen Widerständen der Dehnungsmessstreifen ab. Die beiden in den RC-Gliedern zwischen Widerstand und Kondensator abgegriffenen Spannungen bilden jeweils die Eingangsspannungen eines ersten und eines zweiten Schwellenwertschalters mit Hysterese, deren jeweilige obere und untere Schwellenwerte geeignet gewählt sind. Die Schwellenwertschalter sind vorzugsweise als Schmitt-Trigger ausgebildet. Weiterhin sind vorzugsweise die oberen und unteren Schwellenwerte der ersten und zweiten Schwellenwertschalter identisch gewählt.In general, the electrical resistance values of the first and second strain gauges may be determined by means of first and second RC elements, the first and second strain gauges being respectively part of the first and second RC elements and preferably each forming the resistor therein. The measuring device of the probe comprises a clock supply which outputs a suitable clock signal to the two RC elements. The measuring device further comprises an evaluation device which picks up the voltage applied between the resistor and the capacitor in the two RC elements and detects an actuation of the probe on the basis of these voltages. Preferably, the clock signal is a square wave signal with which the capacitors of the RC elements are charged and discharged. The characteristic charging and discharging times of the two RC elements depend on the electrical resistances of the strain gauges. The two voltages tapped in the RC elements between the resistor and the capacitor respectively form the input voltages of a first and a second threshold switch with hysteresis, whose respective upper and lower threshold values are suitably selected. The threshold value switches are preferably designed as Schmitt triggers. Furthermore, preferably, the upper and lower threshold values of the first and second threshold switches are selected to be identical.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung misst die Auswerteeinrichtung die Zeitdauer zwischen Überschreiten des oberen Schwellenwertes und Unterschreiten des unteren Schwellenwertes von zumindest einem oder vorzugsweise von beiden Schwellenwertschaltern. Anhand der derart bestimmten Zeitdauer, vorzugsweise Zeitdauern, kann das Betätigen des Tasters erkannt werden. In a further advantageous embodiment, the evaluation device measures the time duration between exceeding the upper threshold value and falling below the lower threshold value of at least one or preferably of both threshold switches. On the basis of the thus determined duration, preferably time periods, the actuation of the button can be detected.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Auswerteeinrichtung eine logische Schaltung, in der die Ausgangssignale des ersten und zweiten Schwellenwertschalters oder das Taktsignal und das Ausgangssignal eines der beiden Schwellenwertschalter miteinander derart verknüpft werden, dass ein Betätigen des Tasters erkannt werden kann. Vorzugsweise werden diese Signale mit Hilfe einer XOR-Schaltung verknüpft. Dazu werden die Parameter der Taktversorgung und der Auswerteeinrichtung, insbesondere die Dauer des Taktsignals, die Kapazität der Kondensatoren und die oberen und unteren Schwellenwerte der Schwellenwertschalter geeignet gewählt, so dass die logische Verknüpfung der verknüpften Signale ein Ausgangssignal erzeugt, das nur bei Betätigung des Tasters eine charakteristische Eigenschaft aufweist. Vorzugswiese nimmt das durch die logische Verknüpfung entstandene Ausgangssignal ohne Betätigung des Tasters zu allen Zeiten den Wert logisch Null, während dieses Signal bei Betätigung des Tasters zumindest abschnittsweise den Wert logisch Eins annimmt.In a further advantageous refinement, the evaluation device comprises a logic circuit in which the output signals of the first and second threshold switches or the clock signal and the output signal of one of the two threshold value switches are linked to one another such that actuation of the pushbutton can be detected. Preferably, these signals are linked by means of an XOR circuit. For this purpose, the parameters of the clock supply and the evaluation device, in particular the duration of the clock signal, the capacitance of the capacitors and the upper and lower thresholds of the threshold value switches are suitably selected, so that the logical combination of the linked signals produces an output signal which only upon actuation of the button having characteristic property. Preferably, the output signal produced by the logic operation takes the value logical zero without pressing the key at all times, while this signal assumes the value logic one at least in sections when the key is actuated.

Ausführungsbeispiele und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend beispielhaft anhand der begleitenden Figuren erläutert. Die Beispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen dar, die die Erfindung in keiner Weise beschränken. Die gezeigten Figuren sind schematische Darstellungen, die die realen Proportionen nicht widerspiegeln, sondern einer verbesserten Anschaulichkeit der verschiedenen Ausführungsbeispiele dienen.Exemplary embodiments and advantages of the invention are explained below by way of example with reference to the accompanying figures. The examples represent preferred embodiments which in no way limit the invention. The figures shown are schematic representations that do not reflect the real proportions, but serve an improved clarity of the various embodiments.

Die Figuren zeigen:The figures show:

1 eine Chipkarte mit einem Taster; 1 a chip card with a button;

2a eine Draufsicht auf ein erstes Ausführungsbeispiel eines Tasters; 2a a plan view of a first embodiment of a button;

2b bis 2e' vier Ausführungsbeispiele für den Schichtaufbau eines Tasters; 2 B to 2e ' four embodiments of the layer structure of a probe;

3a und 3b weitere Ausführungsbeispiele mit verschiedenen räumlichen Ausgestaltungen der Dehnungsmessstreifen; 3a and 3b further embodiments with different spatial configurations of the strain gauges;

4 eine Messeinrichtung mit einer Vollbrücke; 4 a measuring device with a full bridge;

5 bis 8 verschiedene Ausführungsbeispiele einer Messeinrichtung auf Basis eines RC-Glieds. 5 to 8th Various embodiments of a measuring device based on an RC element.

In 1 ist ein portabler Datenträger 1 in Form einer Chipkarte dargestellt. Die Chipkarte umfasst eine Anzeigevorrichtung 2 und einen Taster 3, mit dessen Hilfe die Anzeigevorrichtung aktiviert werden kann. Der Taster 3 ist kreisscheibenförmig ausgebildet. Alternativ kann der Taster 3 auch zum Auslösen anderweitiger Aktionen vorgesehen sein, beispielsweise zur Freigabe eines Bezahlvorgangs, womit sich beispielsweise sogenannte Relay-Angriffe verhindern lassen.In 1 is a portable volume 1 represented in the form of a chip card. The chip card comprises a display device 2 and a button 3 , with the help of the display device can be activated. The button 3 is formed circular disk-shaped. Alternatively, the button 3 also be provided for triggering other actions, for example, to release a payment process, which can be prevented, for example, so-called relay attacks.

In 2a ist der kreisscheibenförmige Taster 3 in Draufsicht dargestellt. Er umfasst einen äußeren Dehnungsmessstreifen, der aus zwei Segmenten A1 und A2 besteht. Der Taster umfasst weiterhin einen inneren Dehnungsmessstreifen, der ebenfalls aus zwei Segmenten B1 und B2 besteht. Die Dehnungsmessstreifen sind konzentrisch um den Mittelpunkt des kreisscheibenförmigen Tasters 3 angeordnet, wobei die vier Segmente A1, A2, B1 und B2 jeweils Kreissegmente bzw. Kreisbogenabschnitte darstellen. Die Segmente A1 und A2 des äußeren Dehnungsmessstreifens sind identisch aufgebaut.In 2a is the circular disc-shaped button 3 shown in plan view. It comprises an outer strain gauge consisting of two segments A1 and A2. The probe also includes an internal strain gauge, which also consists of two segments B1 and B2. The strain gauges are concentric around the center of the circular disc-shaped stylus 3 arranged, wherein the four segments A1, A2, B1 and B2 each represent circle segments or circular arc sections. The segments A1 and A2 of the outer strain gauge are identically constructed.

Ebenso sind die Segmente B1 und B2 des inneren Dehnungsmessstreifens identisch aufgebaut. Beide Dehnungsmessstreifen sind gegenüber einer Dehnung und Stauchung in radialer Richtung bezüglich des Mittelpunkts des Tasters empfindlich.Likewise, the segments B1 and B2 of the inner strain gauge are constructed identically. Both strain gauges are sensitive to stretching and compression in the radial direction with respect to the center of the probe.

In 2b ist ein Querschnitt durch den Aufbau des Datenträgers 1 entlang der Linie X-X in 2a dargestellt. Die Chipkarte 1 umfasst eine Deckschicht 4, die deformierbar ausgebildet ist. Unterhalb der deformierbaren Deckschicht 4 ist in einer angrenzenden Schicht 5 eine Aussparung 6 ausgebildet. Die angrenzende Schicht 5 sowie eine weitere darunter liegende Schicht 7 sind starr ausgebildet. Die Segmente A1, A2, B1, B2 der Dehnungsmessstreifen sind auf der innen liegenden Oberfläche, das heißt der der Aussparung 6 zugewandten Oberfläche der Deckschicht 4 angeordnet.In 2 B is a cross section through the structure of the disk 1 along the line XX in 2a shown. The chip card 1 includes a cover layer 4 formed deformable. Below the deformable cover layer 4 is in an adjacent layer 5 a recess 6 educated. The adjacent layer 5 and another layer underneath 7 are rigid. The segments A1, A2, B1, B2 of the strain gauges are on the inner surface, that is the recess 6 facing surface of the cover layer 4 arranged.

In dem in 2b dargestellten Ausführungsbeispiel sind alle Segmente A1, A2, B1, B2 der Dehnungsmessstreifen vollständig oberhalb der Aussparung 6 der angrenzenden Schicht 5 angeordnet. Das Betätigen des Tasters 3 geschieht durch Einwirken einer Kraft F derart, dass die Deckschicht 4 in Richtung der Aussparung 6 deformiert wird, wie dies in 2b' schematisch dargestellt ist. Im verformten, deformierten Zustand der Deckschicht 4 biegt sich diese in einem äußeren Bereich 8 der Aussparung 6 in den Hohlraum hinein, wodurch auf der der Aussparung 6 zugewandten Oberfläche der deformierbaren Deckschicht 4 eine konkave Krümmung gebildet wird. Entsprechend werden die in diesem äußeren Bereich 8 der Aussparung 6 angeordneten Segmente A1 und A2 des Dehnungsmessstreifens gestaucht, womit deren elektrischer Widerstand sinkt. In einem inneren, zentralen Bereich 9 entsteht durch die Deformation der deformierbaren Deckschicht 4 beim Betätigen des Tasters 3 auf der der Aussparung 6 zugewandten Oberfläche der deformierbaren Deckschicht 4 eine konvexe Krümmung. Die in diesem Bereich 9 angeordneten Segmente B1 und B2 des inneren Dehnungsmessstreifens werden daher bei Betätigung des Tasters gedehnt, womit sich deren elektrischer Widerstand erhöht. Das Betätigen des Tasters kann somit nicht nur anhand der Änderung des Widerstandes eines der Segmente des Dehnungsmessstreifens bestimmt werden, sondern auch anhand der Differenz der Veränderung der Widerstandswerte der Segmente, welche einerseits in dem Außenbereich 8 angeordnet sind und andererseits an dem Innenbereich 9 angeordnet sind.In the in 2 B illustrated embodiment, all segments A1, A2, B1, B2 of the strain gauges are completely above the recess 6 the adjacent layer 5 arranged. Pressing the button 3 happens by the action of a force F such that the cover layer 4 in the direction of the recess 6 is deformed, as in 2 B' is shown schematically. In the deformed, deformed state of the cover layer 4 this bends in an outer area 8th the recess 6 into the cavity, creating on the recess 6 facing surface of the deformable cover layer 4 a concave curvature is formed. Accordingly, those in this outer area 8th the recess 6 arranged segments A1 and A2 of the strain gauge compressed, whereby their electrical resistance decreases. In an inner, central area 9 arises from the deformation of the deformable cover layer 4 when pressing the button 3 on the recess 6 facing surface of the deformable cover layer 4 a convex curvature. The in this area 9 arranged segments B1 and B2 of the inner strain gauge are therefore stretched when the button is pressed, which increases their electrical resistance. The actuation of the probe can thus be determined not only on the basis of the change in the resistance of one of the segments of the strain gauge, but also on the difference of the change in the resistance values of the segments, which on the one hand in the outdoor area 8th are arranged and on the other hand on the inner area 9 are arranged.

In 2c ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen Schichtaufbau einer Chipkarte im Bereich des Tasters 3, wie er in 2a in Draufsicht gezeigt ist, dargestellt. Das in 2c dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in 2b dargestellten Ausführungsbeispiel darin, dass die Segmente A1 und A2 des äußeren Dehnungsmessstreifens oberhalb des äußeren Randes der Aussparung 6 angeordnet sind. In dem Ausführungsbeispiel verläuft der äußere Rand der Aussparung 6 mittig unterhalb der Segmente A1 und A2 des äußeren Dehnungsmessstreifens. Wie in 2c dargestellt, ergibt sich auch in diesem Ausführungsbeispiel in dem Außenbereich 8 eine konkave Krümmung der innen liegenden Oberfläche der Deckschicht 4 bei Betätigung des Tasters 3 und entsprechend ein Verstauchen der Segmente A1 und A2 des äußeren Dehnungsmessstreifens. Dabei fällt die Verstauchung dieser Segmente bei Betätigung des Tasters 3 umso geringer aus, je weiter die Segmente A1 und A2 des äußeren Dehnungsmessstreifens direkt auf der Schicht 5, das heißt außerhalb der Aussparung 6 angeordnet sind. Entsprechend lässt sich durch geeignete Positionierung der Segmente A1, A2 des äußeren Dehnungsmessstreifens oberhalb des äußeren Randes der Aussparung 6, der Grad der Verstauchung der Segmente A1 und A2 des äußeren Dehnungsmessstreifens bei Betätigung des Tasters 3 einstellen. Dabei kann der Grad der Verstauchung derart gewählt werden, dass sich der elektrische Widerstand der Segmente B1 und B2 des inneren Dehnungsmessstreifens und der elektrische Widerstand der Segmente A1 und A2 des äußeren Dehnungsmessstreifens bei Betätigung des Tasters vom absoluten Betrag her identisch verändert.In 2c is another embodiment of a layer structure of a smart card in the region of the button 3 as he is in 2a shown in plan view shown. This in 2c illustrated embodiment differs from the in 2 B illustrated embodiment in that the segments A1 and A2 of the outer strain gauge above the outer edge of the recess 6 are arranged. In the embodiment, the outer edge of the recess extends 6 centrally below the segments A1 and A2 of the outer strain gauge. As in 2c shown, results also in this embodiment in the outdoor area 8th a concave curvature of the inner surface of the cover layer 4 when the button is pressed 3 and accordingly an upsetting of segments A1 and A2 of the outer strain gauge. The sprain of these segments falls when the button is pressed 3 the lower the further the segments A1 and A2 of the outer strain gauge directly on the layer 5 that is, outside the recess 6 are arranged. Accordingly, by suitable positioning of the segments A1, A2 of the outer strain gauge above the outer edge of the recess 6 , the degree of sprain of segments A1 and A2 of the outer strain gauge when the button is pressed 3 to adjust. In this case, the degree of the sprain can be selected such that the electrical resistance of the segments B1 and B2 of the inner strain gauge and the electrical resistance of the segments A1 and A2 of the outer strain gauge changes identically when the push button is actuated.

In 2d ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen Schichtenaufbau des in 2a in Draufsicht gezeigten Tasters 3 dargestellt. Das in 2d dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in 2b dargestellten Ausführungsbeispiel darin, dass die Aussparung 6 zusätzlich eine oder eine Mehrzahl von Auflagestützen 10 umfasst. Die Position und Form der Auflagestützen 10 ist derart gewählt, dass sie bei Betätigung des Tasters den Innenbereich 9, in welchem auf der der Aussparung 6 zugewandten Oberfläche der deformierbaren Deckschicht 4 eine konvexe Krümmung auftritt, von dem Außenbereich 8, in welchem auf der der Aussparung 6 zugewandten Oberfläche der deformierbaren Deckschicht 4 eine konkave Krümmung auftritt, abgrenzt. Das Vorsehen einer oder mehrerer Auflagestützen 10 unterstützt die Ausbildung der Bereiche 8 und 9, in denen bei Betätigung des Tasters eine gegenläufige Oberflächenkrümmung entsteht. Entsprechend sind die Segmente A1 und A2 des äußeren Dehnungsmessstreifens und die Segmente B1 und B2 des inneren Dehnungsmessstreifens jeweils auf verschiedenen Seiten der Auflagestützen 10 angeordnet. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Auflagestützen 10 als Kreissegmente ausgebildet und konzentrisch zu den Segmenten A1, A2, B1 und B2 der Dehnungsmessstreifen angeordnet.In 2d is another embodiment of a layer structure of in 2a shown in plan view buttons 3 shown. This in 2d illustrated embodiment differs from the in 2 B illustrated embodiment in that the recess 6 additionally one or a plurality of support posts 10 includes. The position and shape of the support columns 10 is chosen so that when you press the button, the interior 9 in which on the recess 6 facing surface of the deformable cover layer 4 a convex curvature occurs from the outside area 8th in which on the recess 6 facing surface of the deformable cover layer 4 a concave curvature occurs, delimits. The provision of one or more support columns 10 supports the education of the areas 8th and 9 in which an opposite surface curvature arises when the button is pressed. Correspondingly, the segments A1 and A2 of the outer strain gauge and the segments B1 and B2 of the inner strain gauge are respectively on different sides of the support pillars 10 arranged. In the illustrated embodiment, the support posts 10 formed as a circle segments and arranged concentrically to the segments A1, A2, B1 and B2 of the strain gauges.

In 2e ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Tasters dargestellt. Das in der 2e dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in der 2b dargestellten Ausführungsbeispiel darin, dass ein Hohlraum 11 nicht durch die Aussparung 6, sondern durch eine konvexe Vorformung der deformierbaren Deckschicht 4 gebildet wird. Der Hohlraum 11 befindet sich zwischen der deformierbaren Deckschicht 4 und einer daran angrenzenden starren Schicht 7 des Datenträgers, das heißt auf der Innenseite der konvexen Vorformung. Auf die Schicht 5 kann dabei verzichtet werden, was den Schichtaufbau des Datenträgers 1 im Bereich des Tasters 3 vereinfacht. Die räumliche Ausdehnung des Hohlraums 11, der unterhalb der konvexen Vorformung entsteht, bestimmt die räumliche Ausdehnung des deformierbaren Bereichs des Tasters 3. Die flexible Deckschicht 4 weist dabei eine geeignete Stabilität auf, die bewirkt, dass der Taster 3 nach einer Betätigung wieder in die in 2e dargestellte Ruhelage zurückkehrt. Da in dem in 2e dargestellten Ausführungsbeispiel der Bereich des Tasters 3 konvex vorgeformt ist, kann diese Erhöhung von einem Benutzer leicht ertastet werden und somit haptisch erkannt werden. Die dem Hohlraum 11 zugewandte Oberfläche der deformierbaren Deckschicht 4 weist aufgrund der konvexen Vorformung in der Ruhelage eine konkave Krümmung auf.In 2e another embodiment of a button is shown. That in the 2e illustrated embodiment differs from that in the 2 B illustrated embodiment in that a cavity 11 not through the recess 6 but by a convex preforming of the deformable cover layer 4 is formed. The cavity 11 is located between the deformable cover layer 4 and an adjacent rigid layer 7 of the data carrier, that is on the inside of the convex preforming. On the shift 5 can be omitted, what the layer structure of the disk 1 in the area of the button 3 simplified. The spatial extent of the cavity 11 , which arises below the convex preform, determines the spatial extent of the deformable area of the probe 3 , The flexible cover layer 4 has a suitable stability, which causes the button 3 after an operation again in the in 2e shown rest position returns. As in the in 2e illustrated embodiment of the area of the button 3 convex preformed, this increase can be easily felt by a user and thus be recognized haptically. The the cavity 11 facing surface of the deformable cover layer 4 has a concave curvature due to the convex preforming in the rest position.

In 2e ist die Deformation dargestellt, wie sie bei Betätigung des Tasters auftritt. Durch die bei der Betätigung ausgeübte Kraft F wird die deformierbare Deckschicht 4 vornehmlich in einem zentralen Bereich des Hohlraums 11 verformt. Dadurch wird die bereits in der Ruhelage des Tasters 3 vorhandene konkave Krümmung der dem Hohlraum 11 zugewandten Oberfläche der deformierbaren Deckschicht 4 in einem Außenbereich 8 verstärkt, wodurch die an dieser Stelle angeordneten Segmente A1 und A2 des äußeren Dehnungsmessstreifens gestaucht werden. In einem zentralen Innenbereich 9 verringert sich die konkave Krümmung der dem Hohlraum 11 zugewandten Oberfläche der deformierbaren Deckschicht 4 und diese kann gegebenenfalls sogar eine konvexe Krümmung annehmen, wodurch die in diesen Bereich angeordneten Segmente B1 und B2 des inneren Dehnungsmessstreifens gestreckt werden.In 2e the deformation is shown as it occurs when the button is pressed. The force F exerted on actuation causes the deformable covering layer 4 primarily in a central region of the cavity 11 deformed. As a result, the already in the rest position of the button 3 existing concave curvature of the cavity 11 facing surface of the deformable cover layer 4 in an outdoor area 8th reinforced, whereby the arranged at this point segments A1 and A2 of the outer strain gauge are upset. In a central interior area 9 the concave curvature of the cavity decreases 11 facing surface of the deformable cover layer 4 and this may possibly even assume a convex curvature, whereby the arranged in this area segments B1 and B2 of the inner strain gauge are stretched.

Neben den in den 2b bis 2e' gezeigten Aussparungen 6 und Hohlräumen 11 können auch weitere Aussparungen in dem Datenträger vorgesehen werden, die ein geeignetes gegenläufiges Stauchen und Dehnen der verschiedenen Dehnungsmessstreifen unterstützen. Ebenso können diese Aussparungen oder die in den 2b bis 2e gezeigten Aussparungen 6 und Hohlräume 11 mit einem geeigneten Material, beispielsweise einem kompressiblen Material, ganz oder teilweise gefüllt werden, um das gewünschte Verhalten der Dehnungsmessstreifen bei Betätigung des Tasters zu erhalten.In addition to those in the 2 B to 2e ' shown recesses 6 and cavities 11 It is also possible to provide further recesses in the data carrier, which support a suitable opposite upsetting and stretching of the various strain gauges. Likewise, these recesses or those in the 2 B to 2e shown recesses 6 and cavities 11 be filled with a suitable material, such as a compressible material, in whole or in part, to obtain the desired behavior of the strain gauges on actuation of the probe.

In 2a ist der Taster 3 kreisscheibenförmig dargestellt. Je nach Anwendung kann der Taster jedoch auch eine davon verschiedene Form annehmen. In 3a ist ein Ausführungsbeispiel eines elliptischen Tasters dargestellt. In 3b ist ein Ausführungsbeispiel eines rechteckigen Tasters 3 dargestellt. Beide Taster weisen ein Symmetriezentrum S auf, und bei Betätigung des Tasters ergeben sich wiederum ein Innenbereich 9 und ein Außenbereich 8, in dem bei Betätigung des Tasters eine gegenläufige Krümmung der Oberfläche der Deckschicht 4 auftritt. Entsprechend werden die Segmente des äußeren und des inneren Dehnungsmessstreifens geeignet auf der deformierbaren Deckschicht 4 angeordnet.In 2a is the button 3 shown circular disk-shaped. Depending on the application, however, the button may also assume a different form. In 3a an embodiment of an elliptical button is shown. In 3b is an embodiment of a rectangular button 3 shown. Both buttons have a center of symmetry S, and on actuation of the button again result in an interior area 9 and an outdoor area 8th in which, upon actuation of the probe, an opposite curvature of the surface of the cover layer 4 occurs. Accordingly, the segments of the outer and inner strain gauges become suitable on the deformable covering layer 4 arranged.

In den gezeigten Ausführungsbeispielen sind die Dehnungsmessstreifen aufgedruckt. Sie können jedoch alternativ auch geätzt oder durch ähnliche Verfahren aufgebracht werden. Entsprechend können die Dehnungsmessstreifen auf der Schicht, die in dem Datenträger 1 die flexible Deckschicht 4 bildet, bereits vor dem Zusammenfügen der verschiedenen Schichten des Datenträgers zu dessen Herstellung darauf erzeugt werden.In the embodiments shown, the strain gauges are printed. Alternatively, they may be etched or applied by similar methods. Accordingly, the strain gauges on the layer that are in the disk 1 the flexible cover layer 4 forms already produced before joining the various layers of the disk for its production.

Die in den 2a, 3a und 2b dargestellten Ausführungsbeispiele eines Tasters 3 weisen jeweils zwei Segmente für den inneren und den äußeren Dehnungsmessstreifen auf. Somit weisen diese Taster 3 insgesamt vier Segmente auf, deren elektrischer Widerstand zum Erkennen der Betätigung des Tasters herangezogen werden kann. Dabei werden die beiden Segmente A1 und A2 des äußeren Dehnungsmessstreifens identisch ausgebildet, so dass beide Segmente in der Ruhelage des Tasters 3, das heißt, wenn der Taster nicht betätigt ist, einen identischen elektrischen Widerstand aufweisen. Weiterhin sind die Segmente A1 und A2 des äußeren Dehnungsmessstreifens räumlich in dem Taster 3 derart angeordnet, dass bei Betätigung des Tasters eine identische Verformung der Segmente A1 und A2 des äußeren Dehnungsmessstreifens auftritt, wodurch auch die Veränderung des elektrischen Widerstandes der beiden Segmente A1 und A2 des äußeren Dehnungsmessstreifens bei Betätigung des Tasters identisch ist. Entsprechend werden die Segmente B1 und B2 des inneren Dehnungsmessstreifens ebenfalls derart ausgestaltet, dass beide Segmente B1 und B2 in der Ruhelage des Tasters 3 den gleichen elektrischen Widerstand aufweisen und ebenfalls eine identische Veränderung des elektrischen Widerstandes bei Betätigung des Tasters zeigen.The in the 2a . 3a and 2 B illustrated embodiments of a button 3 each have two segments for the inner and outer strain gauges. Thus, these buttons have 3 a total of four segments whose electrical resistance can be used to detect the operation of the probe. In this case, the two segments A1 and A2 of the outer strain gauge are formed identically, so that both segments in the rest position of the button 3 that is, when the button is not operated, have an identical electrical resistance. Furthermore, the segments A1 and A2 of the outer strain gauge are spatially in the button 3 arranged such that upon actuation of the probe an identical deformation of the segments A1 and A2 of the outer strain gauge occurs, whereby the change in the electrical resistance of the two segments A1 and A2 of the outer strain gauge is identical upon actuation of the probe. Accordingly, the segments B1 and B2 of the inner strain gauge are also designed such that both segments B1 and B2 in the rest position of the probe 3 have the same electrical resistance and also show an identical change in the electrical resistance when the button is pressed.

Derart ausgestaltete Segmente können leicht mit Hilfe einer Brückenschaltung ausgelesen werden, insbesondere mit Hilfe einer Vollbrücke, wie sie in 4 dargestellt ist. In den beiden Zweigen der Vollbrücke befindet sich jeweils ein Segment des inneren und des äußeren Dehnungsmessstreifens. Die in den verschiedenen Zweigen auftretende Spannungsdifferenz wird mit Hilfe eines nachgeschalteten Operationsverstärkers 12 verarbeitet. Das Signal des Operationsverstärkers 12' kann durch einen einfachen Schwellenwertschalter 13 ausgewertet werden. Eine aufwendige A/D-Wandlung ist nicht notwendig. Der Schwellenwertschalter 13 ist in dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel einer Messeinrichtung für einen Taster 3 als Schmitt-Trigger ausgebildet. Der Schwellenwertschalter 13 besitzt eine Hysterese und durch geeignete Wahl des oberen und unteren Schwellenwertes des Schwellenwertschalters 13 kann beispielsweise erkannt werden, ob der Taster 3 gedrückt ist oder nicht. Mit Hilfe der Vollbrücke kann jedoch auch leicht detektiert werden, von welcher Seite des Datenträgers der Taster betätigt wurde, insbesondere wenn sich die Veränderung der elektrischen Widerstände der Segmente der Dehnungsmessstreifen bei Betätigung des Tasters von verschiedenen Seiten des Datenträgers her gegenläufig verhält.Such designed segments can be easily read by means of a bridge circuit, in particular by means of a full bridge, as in 4 is shown. In each of the two branches of the full bridge, there is a segment of the inner and outer strain gauges. The voltage difference occurring in the various branches is achieved by means of a downstream operational amplifier 12 processed. The signal of the operational amplifier 12 ' can through a simple threshold switch 13 be evaluated. A complex A / D conversion is not necessary. The threshold switch 13 is in the in 4 illustrated embodiment of a measuring device for a button 3 trained as a Schmitt trigger. The threshold switch 13 has a hysteresis and by appropriate choice of the upper and lower threshold of the threshold switch 13 For example, it can be detected if the button 3 is pressed or not. With the help of the full bridge, however, it can also be easily detected, from which side of the data carrier the button was actuated, in particular if the change in the electrical resistances of the segments of the strain gauges acts in opposite directions when the button is actuated from different sides of the data carrier.

Bei der in 4 dargestellten Schaltung mit Hilfe einer Vollbrücke tritt eine Spannungsdifferenz an den Eingängen des nachgeschalteten Operationsverstärkers 12 nur dann auf, wenn sich die elektrischen Widerstände der Segmente des inneren und des äußeren Dehnungsmessstreifens unterschiedlich verändern, wie dies bei einer Betätigung des Tasters von Vorder- oder Rückseite her der Fall ist. Dagegen verformen sich die verschiedenen Segmente A1, A2, B1, B2 der Dehnungsmessstreifen bei einer Verformung des gesamten Datenträgers 1 gleichförmig. Durch eine geeignete Ausgestaltung der Dehnungsmessstreifen und/oder der Auswerteeinrichtung kann sichergestellt werden, dass bei einer solchen Verformung des gesamten Datenträgers 1 sich auch die Widerstände der verschiedenen Segmente A1, A2, B1, B2 der Dehnungsmessstreifen gleichförmig, im Idealfall identisch, verändern. Somit entsteht an den Eingängen des Operationsverstärkers bei einem Verformen des gesamten Datenträgers 1 im Idealfall keine Spannungsdifferenz, wodurch klar zwischen einer Verformung des Datenträgers 1 und einem Betätigen des Tasters 3 unterschieden werden kann. Ein irrtümliches Interpretieren einer Verformung des gesamten Datenträgers 1 als Betätigen des Tasters 3 kann somit vermieden werden.At the in 4 shown circuit using a full bridge occurs a voltage difference at the inputs of the downstream operational amplifier 12 only if the electrical resistances of the segments of the inner and outer strain gauges change differently, as is the case when the pushbutton is actuated from the front or the rear. By contrast, the various segments A1, A2, B1, B2 of the strain gauges deform during a deformation of the entire data carrier 1 uniform. By a suitable embodiment of the strain gauges and / or the evaluation device can be ensured that in such a deformation of the entire data carrier 1 Also, the resistances of the various segments A1, A2, B1, B2 of the strain gauges uniform, ideally identical change. Thus arises at the inputs of the operational amplifier in a deformation of the entire data carrier 1 Ideally, no voltage difference, making it clear between a deformation of the disk 1 and pressing the button 3 can be distinguished. An erroneous interpretation of a deformation of the entire volume 1 as pressing the button 3 can thus be avoided.

In dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel werden die Versorgungsspannung VCC und die Masse GND für die Vollbrücke von einem Chipkartencontroller 14 bereitgestellt. Ebenso wird der Ausgang des Schwellenwertschalters 13 durch einen Eingang 101 des Chipkartencontrollers 14 ausgelesen.In the in 4 illustrated embodiment, the supply voltage VCC and the ground GND for the full bridge of a smart card controller 14 provided. Likewise, the output of the threshold switch 13 through an entrance 101 of the chip card controller 14 read.

Der elektrische Widerstand der Dehnungsmessstreifen eines Tasters 3 kann nur dann mit Hilfe einer Vollbrücke erfasst werden, wenn diese Dehnungsmessstreifen insgesamt vier Segmente umfassen, wie dies in den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen der Fall war. Umfasst der Taster dagegen nur zwei Dehnungsmessstreifen mit jeweils einem Segment, so kann deren elektrischer Widerstand nicht mit Hilfe einer Vollbrücke erfasst werden. Die Auswertung der zwei Dehnungsmessstreifen D– und D+ kann beispielsweise mit Hilfe zweier RC-Glieder geschehen, wie dies in der 5 skizziert ist.The electrical resistance of the strain gauges of a button 3 can only be detected by means of a full bridge, if these strain gauges comprise a total of four segments, as was the case in the previously described embodiments. On the other hand, if the probe only has two strain gauges, each with one segment, its electrical resistance can not be detected by means of a full bridge. The evaluation of the two strain gauges D and D + can for example be done with the help of two RC elements, as in the 5 outlined.

Dazu wird ein Chipkartencontroller 14 mit drei frei programmierbaren IO-Anschlüssen verwendet. Anschluss 101 wird als Ausgang und die Anschlüsse IO2 und IO3 als Eingange betrieben. Die Eingänge IO2 und IO3 besitzen eine Hysterese, deren oberer und unterer Schwellenwert veränderbar, beispielsweise programmierbar sind. Über den Ausgang 101 wird ein Taktsignal 15 an die Kondensatoren C– und C+ angelegt. Alternativ kann die Versorgung über einen separaten Schwingkreis erfolgen, der zum Beispiel ein ti/T-Verhältnis von 0,0001/1 hat, wobei in diesem Fall ti 100 μs beträgt. Die Dehnungsmessstreifen D– und D+, deren elektrischer Widerstand erfasst werden soll, bilden die Widerstände der RC-Glieder. An den Eingängen 102 und 103 wird die zwischen Kondensator und Widerstand der RC-Glieder anliegende Spannung abgegriffen. Auf der rechten Seite der 5 ist der zeitliche Verlauf des Taktsignals 15, der zwischen Kondensator C+ und Widerstand D+ des RC-Glieds anliegenden Spannung 16, sowie der obere S1 und untere S2 Schwellenwert der Hysterese des Eingangs IO2 dargestellt. Überschreitet die Spannung 16 bei steigender Flanke des Taktsignals 15 den oberen Schwellenwert S1, so wird im Chipkartencontroller 14 ein Timer gestartet. Dieser Timer wird gestoppt, wenn die Spannung 16 den unteren Schwellenwert S0 der Hysterese unterschreitet. Somit wird anhand der Zeitdauer des Lade- bzw. Entladevorgangs des Kondensators des RC-Glieds der elektrische Widerstand des Dehnungsmessstreifens D+ erfasst. Dies geschieht analog mit dem Kondensator C–, dem Dehnungsmessstreifen D– und dem zeitlichen Verlauf der Spannung 16a.This is a smart card controller 14 used with three freely programmable IO ports. connection 101 is operated as an output and the terminals IO2 and IO3 as inputs. The inputs IO2 and IO3 have a hysteresis whose upper and lower threshold values can be changed, for example, be programmed. About the exit 101 becomes a clock signal 15 applied to the capacitors C- and C +. Alternatively, the supply can take place via a separate resonant circuit having, for example, a ti / T ratio of 0.0001 / 1, in which case ti is 100 μs. The strain gauges D- and D +, whose electrical resistance is to be detected, form the resistors of the RC elements. At the entrances 102 and 103 the voltage applied between the capacitor and the resistance of the RC elements is tapped off. On the right side of the 5 is the time course of the clock signal 15 , the voltage applied between capacitor C + and resistor D + of the RC element 16 , as well as the upper S1 and lower S2 thresholds of the hysteresis of the IO2 input. Exceeds the voltage 16 at rising edge of the clock signal 15 the upper threshold S1, so in the smart card controller 14 a timer started. This timer is stopped when the voltage 16 falls below the lower threshold S0 of the hysteresis. Thus, the electrical resistance of the strain gauge D + is detected based on the time duration of the charging or discharging of the capacitor of the RC element. This is done analogously with the capacitor C-, the strain gauge D- and the time course of the voltage 16a ,

Auf der rechten Seite der 5 sind drei verschiedene Fälle I, II und III dargestellt, die verschiedene Verformungen der Dehnungsmessstreifen D– und D+ repräsentieren. Fall I zeigt den Fall, in dem die Dehnungsmessstreifen jeweils unverformt sind (mittelgroßer Widerstand), im Fall II ist die Chipkarten gekrümmt, so daß die Dehnungsmessstreifen D– und D+ gedehnt sind (kleiner Widerstand) und im Fall III ist der Taster gedrückt und dadurch D+ gedehnt und D– gestaucht. Entsprechend werden anhand des oben beschriebenen Verfahrens jeweils mittellange, kurze und lange Zeitdauern gemessen. In dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Taktsignal 15 ein Rechtecksignal. Der Zeitverlauf des Taktsignals wird geeignet gewählt, so dass die Zeitdauer zwischen Überschreiten des oberen Schwellenwertes S1 und Unterschreiten des unteren Schwellenwertes S0 auch dann gemessen werden kann, wenn der elektrische Widerstand des Dehnungsmessstreifens D+ groß ist (Fall III). Eine isolierte Messung des Dehnungsmessstreifens D+ alleine würde nicht ausreichen, eine gedrückte Taste von einer in ihrer Gesamtheit gekrümmten Karte zu unterscheiden. Durch die parallele Erfassung der Spannung an D– werden die gegensätzlich an D+ und D– wirkenden Biegekräfte sichtbar und eine Unterscheidung wird möglich.On the right side of the 5 Three different cases I, II and III are shown, representing different deformations of the strain gauges D- and D +. Case I shows the case where the strain gauges are each undeformed (medium resistance), in case II the smart cards are curved so that the strain gauges D and D + are stretched (small resistance) and in case III the button is pressed and thereby D + stretched and D-compressed. Accordingly, medium-length, short and long periods of time are measured using the method described above. In the in 5 illustrated embodiment is the clock signal 15 a square wave signal. The timing of the clock signal is suitably selected so that the time between exceeding the upper threshold value S1 and falling below the lower threshold value S0 can be measured even when the electrical resistance of the strain gauge D + is large (case III). An isolated measurement of the strain gauge D + alone would not be sufficient to distinguish a depressed key from a card that is curved in its entirety. Due to the parallel detection of the voltage at D-, the opposing bending forces acting on D + and D- are visible and a distinction becomes possible.

In dem in 6 dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Kondensator C durch den Widerstand des Dehnungsmessstreifens D– geladen und durch D+ entladen. Hierzu werden zwei Dioden mit der in 6 dargestellten Polung eingesetzt. Mit dem Schalten des Taktsignals 15 wird gleichzeitig im Microcontroller ein Timer gestartet. Wenn die Spannung 16 die Schwelle S1 des Schmitt-Triggers 13 erreicht, wird der Timer ausgelesen, zurückgesetzt und neu gestartet. Das Taktsignal wird auf 0 gesetzt und der Kondensator wird über den Widerstand des Dehnungsmessstreifens D+ entladen. Wenn die Spannung 16 die Schwelle S0 des Schmitt-Triggers 13 erreicht, wird der Timer ausgelesen.In the in 6 illustrated embodiment, the capacitor C is charged by the resistance of the strain gauge D- and discharged by D +. For this purpose, two diodes with the in 6 shown polarity used. With the switching of the clock signal 15 At the same time, a timer is started in the microcontroller. When the tension 16 the threshold S1 of the Schmitt trigger 13 reached, the timer is read, reset and restarted. The clock signal is set to 0 and the capacitor is discharged via the resistance of the strain gauge D +. When the tension 16 the threshold S0 of the Schmitt trigger 13 reached, the timer is read.

In einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel kann der Schwellenwertschalter 13 Teil des Chipkartencontrollers 14 sein.In an embodiment, not shown, the threshold switch 13 Part of the chip card controller 14 be.

In 7 ist eine alternative Beschaltung zur Erfassung der elektrischen Widerstände von Dehnungsmessstreifen D+ und D– dargestellt, die anstelle von zwei IO-Eingängen nur einen benötigt.In 7 is an alternative wiring for detecting the electrical resistances of strain gauges D + and D- shown, which requires only one instead of two IO inputs.

In dem in 8 dargestellten Ausführungsbeispiel wird der elektrische Widerstand von zwei Dehnungsmessstreifen D– und D+ mit Hilfe zweier RC-Glieder erfasst. Ein Ausgang des Chipkartencontrollers 14 gibt wiederum ein Taktsignal 15 an beide RC-Glieder ab. In beiden RC-Gliedern wird die zwischen Kondensator und Widerstand anliegende Spannung abgegriffen und auf jeweils einen Schwellenwertschalter 13 in Form eines nichtinvertierenden Schmitt-Triggers gegeben. Die Ausgangssignale der beiden Schwellenwertschalter 13 bilden die Eingangssignale einer XOR-Schaltung 17, während das Ausgangssignal der XOR-Schaltung 17 wiederum einen Transistor 18 sperrt (logisch Null) oder durchschaltet (logisch Eins). In dem Ausführungsbeispiel sind die RC-Glieder derart gewählt, dass sich beide RC-Glieder ohne Deformation der Dehnungsmessstreifen D– und D+, beispielsweise wenn sich der zugehörige Taster in seiner Ruhelage befindet und nicht betätigt wird, derart verhalten, dass die Zeitkonstante aus dem Widerstand des Dehnungsmessstreifens D– und C– größer ist als die entsprechende Zeitkonstante aus dem Widerstand des Dehnungsmessstreifens D+ und C+. Dies wird entweder dadurch erreicht, dass beide Dehnungsmessstreifen D– und D+ im undeformierten Zustand den gleichen elektrischen Widerstand und C– eine größere Kapazität aufweist als C+ oder dass der Widerstand des Dehnungsmessstreifens D– größer ist als der Widerstand des Dehnungsmessstreifens D+ und die Kapazitäten C– und C+ den gleichen Wert aufweisen. Weiterhin sind die oberen und unteren Schwellenwerte der beiden Schwellenwertschalter 13 identisch gewählt. Auf diese Weise erreicht im Ruhezustand oder bei gleichförmiger Biegung der Karte der Spannungspegel an D+ immer vor dem Spannungspegel an D+ immer vor dem Spannungspegel an D– die Schwelle S0, weswegen das Ausgangssignal der XOR-Schaltung 17 im undeformierten Zustand des Tasters durchgehend den Wert logisch Null annimmt.In the in 8th illustrated embodiment, the electrical resistance of two strain gauges D and D + is detected by means of two RC elements. An output of the smart card controller 14 again gives a clock signal 15 to both RC elements. In both RC elements, the voltage applied between capacitor and resistor voltage is tapped and each a threshold switch 13 in the form of a noninverting Schmitt trigger. The output signals of the two threshold switches 13 form the input signals of an XOR circuit 17 while the output of the XOR circuit 17 turn a transistor 18 locks (logical zero) or turns on (logical one). In the exemplary embodiment, the RC elements are selected such that both RC elements without deformation of the strain gauges D and D +, for example, when the associated button is in its rest position and is not operated behave so that the time constant of the resistor of the strain gauge D- and C- is greater than the corresponding time constant from the resistance of the strain gauge D + and C +. This is achieved either in that both strain gauges D and D + have the same electrical resistance in the undeformed state and C- has a greater capacitance than C + or that the resistance of the strain gauge D- is greater than the resistance of the strain gauge D + and the capacitances C- and C + have the same value. Furthermore, the upper and lower thresholds of the two threshold switches 13 chosen identically. In this way, in the quiescent state or with uniform bending of the card, the voltage level at D + always reaches the threshold S0 before the voltage level at D + before the voltage level at D-, therefore the output signal of the XOR circuit 17 continuously in the undeformed state of the button assumes the value of logic zero.

Die Dehnungsmessstreifen D– und D+ sind derart in einem Taster angeordnet, dass sich beim Betätigen der Taster der elektrische Widerstand des Dehnungsmessstreifens D– verringert und der elektrische Widerstand des Dehnungsmessstreifens D+ erhöht. Entsprechend verkürzt sich die Ladezeit des RC-Glieds mit dem Dehnungsmessstreifen D– und die Ladezeit des RC-Glieds mit dem Dehnungsmessstreifen D+ verlängert sich. Entsprechend werden auch die unteren Schwellenwerte in den beiden Schwellenwertschaltern zu unterschiedlichen Zeitpunkten erreicht. In dieser Zeitspanne weisen die Eingangssignale der XOR-Schaltung in dieser Zeit voneinander verschiedene logische Signale auf und entsprechend nimmt der Ausgang der XOR-Schaltung 17 den Wert logisch Eins an. Dadurch schaltet der Transistor 18 durch und es fließt ein zusätzlicher Strom zwischen dem Anschluss IO1 und Masse GND, der in dem Chipkartencontroller 14 detektiert werden kann.The strain gauges D- and D + are arranged in such a button that when you press the button, the electrical resistance of the strain gauge D- decreases and increases the electrical resistance of the strain gauge D +. Accordingly, the charging time of the RC element with the strain gauge D- and the charging time of the RC element with the strain gauge D + is extended. Accordingly, the lower thresholds in the two threshold switches are also achieved at different times. In this period, the input signals of the XOR circuit at this time have different logical signals from each other and, accordingly, the output of the XOR circuit decreases 17 the value logical one. This will turn on the transistor 18 and an additional current flows between the terminal IO1 and ground GND in the chip card controller 14 can be detected.

In einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel können die XOR-Schalter 17 aus 8 und gegebenenfalls auch die Schwellwertschalter 13 Teil des Chipkartencontrollers 14 sein.In an embodiment not shown, the XOR switches 17 out 8th and optionally also the threshold value switches 13 Part of the chip card controller 14 be.

Claims

Portable disk ( 1 ), which has a deformable region which acts as a button ( 3 ) is formed and deformed upon actuation of the probe, comprising a first strain gauge (A1, A2) whose electrical resistance decreases upon actuation of the probe, a second strain gauge (B1, B2), the electrical resistance of which is on actuation of the probe increased, and a measuring device ( 12 . 13 . 14 . 15 . 17 . 18 . 19 ), which is adapted to detect the actuation of the probe on the basis of the electrical resistance of the first and second strain gauges.

Disk ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the first and second strain gauges (A1, A2, B1, B2) are printed or etched.

Disk ( 1 ) according to one of claims 1 or 2, characterized in that the data carrier is a deformable layer ( 4 ), on which the first and the second strain gauges (A1, A2, B1, B2) are applied in such a way that upon actuation of the button ( 3 ) the first strain gauge (A1, A2) is compressed and the second strain gauge (B1, B2) is stretched.

Disk ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the data carrier has a multilayer structure and the deformable layer ( 4 ) is convexly preformed in the deformable region and / or a rigid layer adjacent to the deformable layer (US Pat. 5 ) in the deformable region a recess ( 6 ), which is preferably formed as a cavity or comprises a compressible material, wherein preferably the deformable layer is formed as a cover layer of the data carrier.

Disk ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the deformable region has a center of symmetry (S) and the first and second strain gauges (A1, A2, B1, B2) have mutually different distances from the center of symmetry, wherein the deformable region is preferably circular disk-shaped is formed and the first and second strain gauges are arranged concentrically.

Disk ( 1 ) according to claims 4 and 5, characterized in that the adjacent rigid layer ( 5 ) between the first and second strain gauges (A1, A2, B1, B2) incompressible support supports ( 10 ) for the deformable layer ( 4 ) having.

Disk ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the data carrier is designed flat and has a front and a back, wherein the first and second strain gauges (A1, A2, B1, B2) are arranged in the deformable region such that the first Strain gauges (A1, A2) when the button is pressed ( 3 ) is compressed from the front and is stretched from the back when the button is pressed, and that the second strain gauge (B1, B2) is stretched from the front when the button is pressed and is compressed from the back when the button is pressed ,

Disk ( 1 ) according to one of claims 5 to 7, characterized in that the first and second strain gauges (A1, A2, B1, B2) each comprise first (A1, B1) and second (A2, B2) segments, wherein preferably the two segments of a Strain gauge strip are each arranged symmetrically with respect to the center of symmetry (S).

Disk ( 1 ) according to claim 8, characterized in that the first and second segments of the first and second strain gauges (A1, A2, B1, B2) are connected as a full bridge.

Disk ( 1 ) according to one of claims 1 to 8, characterized in that the first and the second strain gauges (A1, A2, B1, B2, D +, D-) are each part of a first and a second RC element, wherein the measuring device ( 12 . 13 . 14 . 15 . 17 . 18 . 19 ) a clock supply ( 14 ), which is set up a clock signal ( 15 ) to the first and second RC element, and an evaluation device ( 12 . 13 . 14 . 15 . 17 . 18 . 19 ), the voltages applied between the resistor and the capacitor of the first and second RC elements ( 16 ) and in each case a first and a second threshold value switch ( 13 ) with respective upper and lower threshold values (S0, S1) and is set up, an actuation of the button ( 3 ) to recognize.

Disk ( 1 ) according to claim 10, characterized in that the evaluation device ( 12 . 13 . 14 . 15 . 17 . 18 . 19 ), the time duration between exceeding the upper threshold (S1) and falling below the lower threshold (SO) in at least one of the threshold switches ( 13 ) and, on the basis of the specific time duration, pressing the button ( 3 ) to recognize.

Disk ( 1 ) according to claim 10, characterized in that the evaluation device ( 12 . 13 . 14 . 15 . 17 . 18 . 19 ) is set up on the basis of a logical link, in particular by means of an XOR link ( 17 ), by clock signal ( 15 ) and output of a threshold switch ( 13 ) or from the output signals of the first and second threshold switches ( 13 ) pressing the button ( 3 ) to recognize.

Method for producing a portable data carrier ( 1 ) according to one of claims 1 to 12, comprising the step: - forming a strain gauge (A1, A2, B1, B2) and / or the measuring device ( 12 . 13 . 14 . 15 . 17 . 18 . 19 ) by printing, in particular by maskless printing, an electrically conductive material, in particular a metal or an alloy, or by etching an electrically conductive layer.

Method for detecting the actuation of the button ( 3 ) of a portable data carrier ( 1 ) according to one of claims 1 to 12, wherein at least the first or second strain gauge (A1, A2, B1, B2) is part of an RC element, comprising the steps of: - outputting a clock signal ( 15 ) to the RC element, and - tapping the voltage applied between capacitor and resistor of the RC element ( 16 ) with a threshold switch ( 13 ) with upper and lower thresholds (S0, S1).

The method of claim 14, comprising the further step: Determining the time duration between exceeding the upper threshold value (S1) and undershooting the lower threshold value (S0) in the threshold value switch.

The method of claim 14, comprising the further step of: - combining the clock signal ( 15 ) and the output of a threshold switch ( 13 ) in a logic circuit, preferably in an XOR circuit ( 17 ).

The method of claim 14, wherein the first and second strain gauges (A1, A2, B1, B2) are each part of a first and a second RC element, the clock signal ( 15 ) is delivered to the first and second RC element and the voltage between capacitor and resistor of the first and second RC element respectively applied voltage ( 16 ) each having a first and a second threshold switch ( 13 ) with each upper and lower Threshold value (S0, S1) is tapped, comprising the further step of: - combining the output signals of the first and second threshold value switches ( 13 ) in a logic circuit, preferably in an XOR circuit ( 17 ).