DE102012105411B4 - Use of a signature resistor element in a backup loop - Google Patents

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Abstract

Verwendung eines Signatur-Widerstandselements in einer Sicherungsschleife, wobei das Signatur-Widerstandselement einen elektrisch leitenden Körper (K) umfasst, der für eine vorbestimmte Gesamtlänge (Lges) einen vorbestimmten ohmschen Gesamtwiderstand (RK) aufweist, wobei der elektrisch leitende Körper (K) über seine Gesamtlänge (Lges) eine nicht-lineare Widerstands-Längen-Kennlinie aufweist.Use of a signature resistance element in a security loop, the signature resistance element comprising an electrically conductive body (K) which has a predetermined total ohmic resistance (RK) for a predetermined total length (Lges), the electrically conductive body (K) across its Total length (Lges) has a non-linear resistance-length characteristic.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Verwendung eines Signatur-Widerstandselements in einer Sicherungsschleife und insbesondere auf die Verwendung eines Signatur-Widerstandselements, wie es im Bereich der Sicherheitstechnik als Teil eines elektronischen Siegels zur Überwachung von Verschlüssen gegen unbefugtes Öffnen zum Einsatz kommt.The present invention relates to the use of a signature resistive element in a fuse loop and, more particularly, to the use of a signature resistive element as used in the field of safety engineering as part of an electronic seal for monitoring closures against unauthorized opening.
  • In der Einbruchmeldetechnik sind beispielsweise Schleifenüberwachungen bekannt, welche mit Abschlusswiderständen ausgeführt sind. Diese Abschlusswiderstände besitzen jedoch feste Widerstandswerte und sind somit bekannt bzw. leicht zu ermitteln. Da die Abschlusswiderstände darüber hinaus am Ende der Schleife eingebaut werden, können sie bei Kenntnis des Widerstandswertes bei Manipulation leicht in die Schleife eingefügt werden, um beim Auftrennen der Schleife einen Alarm zu verhindern.In burglar alarm technology, for example, loop monitoring are known, which are designed with terminating resistors. However, these terminators have fixed resistance values and are thus known or easy to determine. Moreover, because the terminators are installed at the end of the loop, they can easily be inserted into the loop knowing the resistance value during manipulation to prevent an alarm when disconnecting the loop.
  • Ferner sind in der Sicherheitstechnik elektronische Markierungen, Siegel oder Plomben bekannt, die an einem Objekt angebracht und überwacht werden können, um einen Diebstahl, ein unbefugtes Öffnen eines Verschlusses oder eine Manipulation des Objektes zu verhindern. Derartige herkömmliche elektronische Plomben oder Siegel umfassen üblicherweise einen Widerstandsdraht und eine Auswerteschaltung, welche den ohmschen Widerstand des Widerstandsdrahtes erfasst und bei einer Änderung des Widerstands einen Alarm auslöst.Further, in security engineering, electronic tags, seals, or seals are known which can be mounted on an object and monitored to prevent theft, unauthorized opening of a closure, or manipulation of the object. Such conventional electronic seals or seals usually comprise a resistance wire and an evaluation circuit, which detects the ohmic resistance of the resistance wire and triggers an alarm when the resistance changes.
  • Nachteilig ist hierbei, dass entweder die Möglichkeit der Überbrückung des Widerstandsdrahtes durch einen Ersatzwiderstand besteht, wodurch eine Manipulation am elektronischen Siegel unerkannt bleibt, oder eine vermehrte Auslösung von Fehlalarmen auftritt, da die Auswerteschaltung in eine höhere Empfindlichkeit geschaltet werden muss, um bereits auf geringste Widerstandsänderungen am Widerstandsdraht anzusprechen.The disadvantage here is that either the possibility of bridging the resistance wire consists of an equivalent resistance, whereby a manipulation on the electronic seal remains undetected, or an increased triggering false alarms occurs because the evaluation must be switched to a higher sensitivity to even the slightest resistance changes to address the resistance wire.
  • Aus der Druckschrift DE 403204 A ist ein Hochspannungswiderstand bekannt, welcher zur Vermeidung von Überspannungsphänomenen und damit verbundenen Beschädigungen aufgrund von Lichtbögen eine Widerstandsstaffelung pro Längeneinheit aufweist. Hierbei kann der Widerstand aus einem Schniewindt-Band bestehen, wobei ein gewisser Prozentsatz des gesamten Bandes eine gegenüber dem restlichen Band verstärkte Querschnittsfläche aufweist.From the publication DE 403204 A For example, a high-voltage resistor is known which has a resistance graduation per unit length in order to avoid overvoltage phenomena and associated damage due to arcing. Here, the resistor may consist of a Schniewindt band, wherein a certain percentage of the entire band has a cross-sectional area which is reinforced compared to the rest of the band.
  • Die Druckschrift US 2004/0075520 A1 offenbart eine Streifen-Leitbahn, wobei die Leitbahn zur Vereinheitlichung einer Stromverteilung, insbesondere für die an einer Kurven-Innenseite der Leitbahn auftretenden erhöhten Stromdichten, unterschiedliche Widerstandswerte aufweist. Insbesondere können die Kurvenbereiche der Leitbahn durch zusätzliche Schichten verstärkt werden und jeweilige Abschnitte der Kurvenbereiche können Materialien mit unterschiedlichen Widerstandswerten aufweisen.The publication US 2004/0075520 A1 discloses a strip interconnect, wherein the interconnect to standardize a current distribution, in particular for the occurring at a curve inside the interconnect increased current densities, different resistance values. In particular, the curve regions of the interconnect can be reinforced by additional layers, and respective sections of the curve regions can have materials with different resistance values.
  • Ferner ist aus der Druckschrift DE 6609710 U ein regelbarer Schleifwiderstand bekannt, wobei ein Widerstandswert nicht-linear und insbesondere exponentiell veränderbar ist. Hierbei wird entlang einer Widerstandsschicht deren Breite oder Dicke und somit der Ohm'sche Flächenwiderstand stufenlos oder stufenförmig verändert.Furthermore, from the document DE 6609710 U a controllable grinding resistance known, wherein a resistance value is non-linear and in particular exponentially variable. Here, the width or thickness and thus the ohmic sheet resistance is continuously or stepwise changed along a resistance layer.
  • Aus der Druckschrift DE 6610047 U ist ein weiterer herkömmlicher veränderbarer Schleifwiderstand bekannt, bei dem ein Widerstandselement durch eine Vielzahl von Wicklungen realisiert ist und zumindest ein Teil der Windungen durch eine Widerstandsmasse überbrückt wird.From the publication DE 6610047 U Another conventional variable sliding resistance is known in which a resistance element is realized by a plurality of windings and at least a part of the windings is bridged by a resistance mass.
  • Die Druckschrift JP 2011119392 A offenbart einen veränderbaren Widerstand, wobei auf einem Substrat eine elektrisch leitende Schicht und darauf eine Vielzahl von elektrisch leitenden Pasten bandförmig aufgedruckt sind. Dadurch erhält man einen kompakten Aufbau, selbst wenn der Abstand zwischen einem kleinsten und größten elektrischen Widerstand vergrößert wird.The publication JP 2011119392 A discloses a variable resistor, wherein on a substrate, an electrically conductive layer and thereon a plurality of electrically conductive pastes are printed tape-shaped. This gives a compact construction, even if the distance between a smallest and largest electrical resistance is increased.
  • Schließlich ist aus der Druckschrift DE 1465535 A ein Nebenschlusswiderstand für Sicherheitsanlagen bekannt, wobei der Nebenschlusswiderstand parallel zu einem Empfangsrelais angeordnet ist. Der Nebenschlusswiderstand besteht aus einer Widerstandsplatte sowie darauf angeordneten zickzackförmigen Bändern und hat hierbei vier Anschlüsse, die mit jeweils zwei Speiseklemmen und zwei Klemmen des Empfangsrelais verbunden sind. Der Strom durch den Nebenschlusswiderstand kann demzufolge sowohl durch die Widerstandsplatte als auch durch die Bänder fließen, wodurch ein fehlerhaftes Auslösen eines Alarms zuverlässig verhindert wird.Finally, from the publication DE 1465535 A a shunt resistor for security systems known, wherein the shunt resistor is arranged in parallel with a receiving relay. The shunt resistor consists of a resistance plate and arranged on it zigzag bands and has four terminals, which are connected to two supply terminals and two terminals of the receiving relay. Accordingly, the current through the shunt resistor can flow through both the resistance plate and the tapes, thereby reliably preventing erroneous triggering of an alarm.
  • Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine fälschungssichere Versiegelung von Verschlüssen einfach und zuverlässig zu ermöglichen.The invention is the object of a forgery-proof sealing of closures easy and reliable to allow.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.According to the invention, this object is solved by the features of patent claim 1.
  • Demzufolge wird ein Signatur-Widerstandselement in einer Sicherungsschleife verwendet, wobei das Signatur-Widerstandselement einen elektrisch leitenden Körper umfasst, der für eine vorbestimmte Gesamtlänge einen vorbestimmten ohmschen Gesamtwiderstand besitzt, wobei der elektrisch leitende Körper über seine Gesamtlänge eine nicht-lineare Widerstands-Längen-Kennlinie aufweist. Aufgrund der nicht-linearen Verteilung des Widerstands über den elektrisch leitenden Körper ist es nicht möglich einen entsprechenden Teil-Widerstand an einer Manipulationsstelle zu erkennen und zu überbrücken. Die Auswerteschaltung kann demzufolge einfach und robust aufgebaut sein, wobei dennoch jegliche Manipulation zuverlässig erkannt wird.Accordingly, a signature resistive element is used in a fuse loop, wherein the signature resistive element comprises an electrically conductive body having a predetermined total resistive resistance for a predetermined total length, the electrically conductive body being over its entire length has a non-linear resistance-length characteristic. Due to the non-linear distribution of the resistance across the electrically conductive body, it is not possible to detect and bridge a corresponding partial resistance at a manipulation point. The evaluation circuit can therefore be constructed simple and robust, yet any manipulation is reliably detected.
  • Beispielsweise kann der elektrisch leitende Körper über die Gesamtlänge eine nicht-lineare Querschnittsflächenverteilung aufweisen, wodurch eine zufällige Widerstandsverteilung besonders kostengünstig realisiert werden kann.For example, the electrically conductive body over the entire length have a non-linear cross-sectional area distribution, whereby a random resistance distribution can be realized particularly cost.
  • Vorzugsweise kann der elektrisch leitende Körper zumindest zwei Längenabschnitte mit jeweils konstanten und zueinander verschiedenen Querschnittsflächen aufweisen, wobei die zueinander verschiedenen Querschnittsflächen durch unterschiedliche Außenabmessungen und/oder durch Aussparungen ausgebildet sind. Die zufällige Widerstandsverteilung kann hierbei besonders einfach durch z. B. Hämmern, Strecken oder Stanzen realisiert werden.Preferably, the electrically conductive body may have at least two longitudinal sections each having constant and mutually different cross-sectional areas, wherein the mutually different cross-sectional areas are formed by different outer dimensions and / or by recesses. The random resistance distribution can be particularly simple by z. As hammering, stretching or punching can be realized.
  • Beispielsweise kann der elektrisch leitende Körper über die Gesamtlänge ein gleiches Material aufweisen, wodurch die Herstellungskosten weiterhin verringert sind.For example, the electrically conductive body over the entire length of a same material, whereby the manufacturing costs are further reduced.
  • Alternativ kann der elektrisch leitende Körper über die Gesamtlänge zumindest zwei Materialien mit unterschiedlichem spezifischem Widerstand aufweisen, wodurch eine manipulationssicherheit weiter verbessert ist.Alternatively, the electrically conductive body over the entire length at least two materials having different resistivity, whereby a tamper-proof is further improved.
  • Hierbei kann der elektrisch leitende Körper über die Gesamtlänge ferner einen konstanten Querschnitt aufweisen, wodurch eine Erfassung eines Widerstandswertes an einer Manipulationsstelle weiter erschwert ist.In this case, the electrically conductive body may further have a constant cross-section over the entire length, whereby further detection of a resistance value at a manipulation point is made more difficult.
  • Vorzugsweise weist der elektrisch leitende Körper ein Material mit einem geringen Temperaturkoeffizienten kleiner 200 × 10–6/K und insbesondere KonstantanTM auf, wodurch die Anforderungen an eine Auswerteschaltung weiter verringert sind.Preferably, the electrically conductive body has a material with a low temperature coefficient less than 200 × 10 -6 / K and in particular Konstantan , whereby the requirements for an evaluation circuit are further reduced.
  • Vorzugsweise weist der elektrisch leitende Körper ein Material mit einem hohen spezifischen Widerstand größer 4,0 × 10–7 Ωm auf, wodurch auch bei relativ geringer Gesamtlänge des Signatur-Widerstandselements eine relativ große Widerstandsänderung pro Längeneinheit realisiert wird.Preferably, the electrically conductive body has a material having a high resistivity greater than 4.0 × 10 -7 Ωm, whereby a relatively large change in resistance per unit length is realized even with a relatively small overall length of the signature resistor element.
  • Beispielsweise kann der elektrisch leitende Körper in einem Sicherungsdraht, Sicherungskabel, Sicherungsbügel oder Sicherungsbolzen ausgebildet sein, wodurch für die unterschiedlichsten Anwendungsfälle geeignete elektronische Siegel bzw. Plomben realisiert werden können.For example, the electrically conductive body may be formed in a fuse wire, fuse cable, circlip or safety pin, whereby suitable electronic seals or seals can be realized for a variety of applications.
  • In den weiteren Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gekennzeichnet.In the further subclaims further advantageous embodiments of the invention are characterized.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben.The invention will be described below with reference to embodiments with reference to the drawings.
  • Es zeigen:Show it:
  • 1 eine vereinfachte Seitenansicht eines Signatur-Widerstandselements gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel; 1 a simplified side view of a signature resistor element according to a first embodiment;
  • 2 einen Querschnitt des Signatur-Widerstandselements gemäß 1; 2 a cross section of the signature resistor element according to 1 ;
  • 3 eine vereinfachte Ansicht einer Widerstands-Längen-Kennlinie des Signatur-Widerstandselements gemäß 1; 3 a simplified view of a resistance-length characteristic of the signature resistance element according to 1 ;
  • 4 eine vereinfachte Seitenansicht eines Signatur-Widerstandselements gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel; 4 a simplified side view of a signature resistor element according to a second embodiment;
  • 5 einen Querschnitt des Signatur-Widerstandselements gemäß 4; 5 a cross section of the signature resistor element according to 4 ;
  • 6 eine vereinfachte Seitenansicht eines Signatur-Widerstandselements gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel; 6 a simplified side view of a signature resistor element according to a third embodiment;
  • 7 einen Querschnitt des Signatur-Widerstandselements gemäß 6; und 7 a cross section of the signature resistor element according to 6 ; and
  • 8 ein vereinfachtes Ersatzschaltbild einer Auswerteschaltung zur Überwachung des Signatur-Widerstandselements. 8th a simplified equivalent circuit diagram of an evaluation circuit for monitoring the signature resistance element.
  • 1 bis 3 zeigen eine vereinfachte Seitenansicht, einen zugehörigen Querschnitt sowie eine zugehörige Widerstands-Längen-Kennlinie eines Signatur-Widerstandselements gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Das Signatur-Widerstandselement weist hierbei einen elektrisch leitenden Körper auf, der eine zufällige, nicht-lineare Widerstands-Längen-Kennlinie R-L besitzt. 1 to 3 show a simplified side view, an associated cross-section and an associated resistance-length characteristic of a signature-resistance element according to a first embodiment. The signature resistance element in this case has an electrically conductive body which has a random, non-linear resistance-length characteristic RL.
  • Gemäß 1 kann der elektrisch leitende Körper K über seine Gesamtlänge Lges ein gleiches elektrisch leitendes Material und insbesondere eine Legierung aufweisen, weshalb der spezifische elektrische Widerstand ρ des Materials für jeden Längenabschnitt L1, L2, L3 und L4 gleich groß ist. Da sich der ohmsche Widerstand R für einen elektrischen Leiter aus der Formel: R = ρ × L/A ergibt, wobei ρ der spezifische elektrische Widerstand des elektrischen Leiters, L die Länge des elektrischen Leiters und A die Querschnittsfläche des elektrischen Leiters ist, kann zur Realisierung einer nicht-linearen Widerstands-Längen-Kennlinie der elektrisch leitende Körper K unterschiedliche Querschnittsflächen aufweisen.According to 1 the electrically conductive body K may have over its total length L ges a similar electrically conductive material, and particularly an alloy, which is why the electric resistivity ρ of the material for each section length L1, L2, L3 and L4 are equal. Since the resistance R for an electrical conductor results from the formula: R = ρ × L / A, where ρ is the electrical resistivity of the electrical conductor, L is the length of the electrical conductor and A is the cross-sectional area of the electrical conductor can have different cross-sectional areas to realize a non-linear resistance-length characteristic of the electrically conductive body K.
  • 2 zeigt eine vereinfachte Querschnittansicht des elektrisch leitenden Körpers K gemäß 1 für einen ersten Längenabschnitt L1. Der elektrisch leitende Körper K kann beispielsweise eine Zylinderform aufweisen und in seinem ersten Längenabschnitt L1 einen ersten Durchmesser D1 besitzen. Damit ergibt sich für den ersten Längenabschnitt L1 ein erster Widerstand R1. In ähnlicher Weise könne die weiteren Längenabschnitte L2 bis L4 weitere voneinander unterschiedliche Durchmesser und damit unterschiedliche Querschnittsflächen aufweisen. Die unterschiedlichen Querschnittsflächen gehen gemäß vorstehend genannter Formel indirekt proportional in die jeweiligen Teilwiderstände R2 bis R4 ein und realisieren dadurch die in 3 dargestellte nicht-lineare Widerstands-Längen-Kennlinie R-L. 2 shows a simplified cross-sectional view of the electrically conductive body K according to 1 for a first length L1. The electrically conductive body K may, for example, have a cylindrical shape and have a first diameter D1 in its first longitudinal section L1. This results in a first resistor R1 for the first longitudinal section L1. Similarly, the further longitudinal sections L2 to L4 may have further different diameters and thus different cross-sectional areas. The different cross-sectional areas are in accordance with the above-mentioned formula indirectly proportional to the respective partial resistors R2 to R4 and thereby realize the in 3 illustrated non-linear resistance-length characteristic RL.
  • Gemäß 3 können die unterschiedlichen Steigungen in den jeweiligen Längenabschnitten der R-L-Kennlinie durch die unterschiedlichen Querschnittsflächen bestimmt werden, wobei eine kleine Querschnittsfläche eine große Steigung und eine große Querschnittsfläche eine geringe Steigung verursacht. Durch die nicht-lineare Verteilung des Widerstands auf der zu überwachenden Sicherungsschleife bzw. dem elektrisch leitenden Körper K ist es nicht möglich den entsprechenden Teilwiderstand an einer Manipulationsstelle zu erkennen. Somit kann die Sicherungsschleife nicht unbemerkt überbrückt und geöffnet werden.According to 3 For example, the different slopes in the respective lengths of the RL characteristic can be determined by the different cross-sectional areas, where a small cross-sectional area causes a large slope and a large cross-sectional area causes a small slope. Due to the non-linear distribution of the resistance on the monitoring loop to be monitored or the electrically conductive body K, it is not possible to detect the corresponding partial resistance at a manipulation point. Thus, the backup loop can not be bypassed and opened unnoticed.
  • Ein Verfahren zur Herstellung des Signatur-Widerstandselements gemäß 1 bis 3 ist beispielsweise ein Drahtziehverfahren, bei dem ein Querschnitt des elektrischen leitenden Körpers K durch unregelmäßiges Ziehen zufällig verändert wird. In ähnlicher Weise kann auch durch ein unregelmäßiges Walzen ein Widerstandsdraht bzw. der elektrisch leitende Körper K eine nicht-lineare Querschnittsflächenverteilung über der Gesamtlänge Lges erhalten.A method of manufacturing the signature resistive element according to 1 to 3 is, for example, a wire drawing method in which a cross section of the electric conductive body K is randomly changed by irregular pulling. Similarly, even by an irregular rolling, a resistance wire or the electrically conductive body K can be given a non-linear cross-sectional area distribution over the entire length L tot .
  • Ferner kann anschließend ein unregelmäßiges Hämmern des gezogenen oder gewalzten Drahtes bzw. elektrisch leitenden Körpers K durchgeführt werden, wodurch eine nicht-lineare Widerstandsverteilung über die Länge weiter erhöht werden kann.Further, then, an irregular hammering of the drawn or rolled wire or electrically conductive body K can be performed, whereby a non-linear resistance distribution over the length can be further increased.
  • Beim unregelmäßigen Ziehen oder Walzen werden beispielsweise eine Vielzahl von Längenabschnitten Lx mit jeweils konstanten aber zueinander verschiedenen Querschnittsflächen erzeugt. Die Querschnittsflächen können hierbei eine Kreisfläche, eine Rechteckfläche oder sonstige Flächenformen aufweisen. Die jeweiligen Flächeninhalte der Längenabschnitte Lx und somit die zugehörigen Steigungen in der Widerstands-Längen-Kennlinie können demzufolge durch die unterschiedlichen Außenabmessungen des elektrisch leitenden Körpers K festgelegt werden.In the case of irregular drawing or rolling, for example, a multiplicity of length sections Lx are produced, each having constant but mutually different cross-sectional areas. The cross-sectional areas may in this case have a circular area, a rectangular area or other surface shapes. The respective area contents of the length sections Lx and thus the associated slopes in the resistance-length characteristic can therefore be determined by the different outer dimensions of the electrically conductive body K.
  • Vorzugsweise können beim Herstellen des Signatur-Widerstandselements auch manuelle oder teil-manuelle Zieh-, Walz- oder Hämmerverfahren angewendet werden, wodurch eine Zufälligkeit der Querschnittsflächenänderungen noch erhöht werden kann und das Signatur-Widerstandselement somit die „Handschrift” des Bearbeiters trägt und ein unverwechselbares Unikat darstellt. Jedoch ist auch eine rein automatische Herstellung möglich, bei der wiederkehrende Muster entstehen können. Werden nämlich die zum Erzeugen der Muster entsprechenden Bearbeitungszyklen ausreichend lang gewählt und dann die benötigten Teilabschnitte von einer Endlosrolle geschnitten, so ergeben sich auch für diese vollautomatische Herstellung hinsichtlich der Widerstandverteilung unverwechselbare Sicherungsschleifen-Unikate.It is also possible to use manual or partially manual drawing, rolling or hammering methods in producing the signature resistance element, whereby a randomness of the cross-sectional surface changes can still be increased and the signature resistance element thus bears the "handwriting" of the processor and an unmistakable one-off represents. However, a purely automatic production is possible in which recurring patterns can arise. Namely, if the processing cycles corresponding to the production of the pattern are selected to be sufficiently long and then the required sections are cut by an endless roll, then unique security loop uniques result for this fully automatic production with regard to the distribution of resistance.
  • Aufgrund der unregelmäßigen nicht-linearen Verteilung der Teilwiderstände Rx pro jeweiligen Längenabschnitt Lx lässt sich somit durch Messen der Länge des Sicherungsdrahtes bzw. -bügels, -kabels, oder -bolzens kein Rückschluss auf den entsprechenden Gesamtwiderstand RK des elektrisch leitenden Körpers K oder Teilwiderstand eines Teilabschitts des elektrisch leitenden Körpers K machen. Eine Manipulation durch Überbrücken der durch den elektrisch leitenden Körper K gebildeten Sicherungsschleife ist daher stark erschwert.Due to the irregular non-linear distribution of the partial resistors Rx per respective length Lx can thus be determined by measuring the length of the fuse wire or -bügels, -kabels, or bolt no inference to the corresponding total resistance R K of the electrically conductive body K or partial resistance of Make Teilabschitts the electrically conductive body K. A manipulation by bridging the fuse loop formed by the electrically conductive body K is therefore much more difficult.
  • Beispielsweise werden für den elektrisch leitenden Körper K Materialien und insbesondere Metall-Legierungen mit einem sehr kleinen Temperaturkoeffizienten α ausgewählt. Obwohl dies nicht unbedingt erforderlich ist, ermöglicht es eine starke Vereinfachung einer zugehörigen Auswerteschaltung, da temperaturbedingte Widerstandsschwankungen im elektrisch leitenden Körper K sehr gering sind und in der Auswerteschaltung nicht berücksichtigt oder kompensiert werden müssen. Vorzugsweise werden für den elektrisch leitenden Körper K Materialien verwendet, die einen Temperaturkoeffizienten α < 200 × 10–6/K aufweisen. Neben KonstantanTM, welches bevorzugt als Material mit geringem Temperaturkoeffizienten (α = 10 × 10–6 /K) verwendet werden kann, können auch weitere Materialien wie z. B. ManganinTM (α = 40 × 10–6/K) oder NikelinTM (α = 150 × 10–6/K) verwendet werden.For example, for the electrically conductive body K materials and in particular metal alloys are selected with a very small temperature coefficient α. Although this is not absolutely necessary, it allows a great simplification of an associated evaluation circuit, since temperature-induced resistance fluctuations in the electrically conductive body K are very low and must not be considered or compensated in the evaluation circuit. Preferably, materials which have a temperature coefficient α <200 × 10 -6 / K are used for the electrically conductive body K. In addition to Konstantan TM , which can preferably be used as a material with a low temperature coefficient (α = 10 × 10 -6 / K), other materials such. Manganin (α = 40 × 10 -6 / K) or Nikelin (α = 150 × 10 -6 / K) can be used.
  • Ferner können für den elektrisch leitenden Körper K Materialien und insbesondere Metall-Legierungen mit einem großen spezifischen elektrischen Widerstand ρ verwendet werden, da sie bei relativ geringer Länge der Sicherungsschleife bzw. des elektrisch leitenden Körpers K einen relativ großen Widerstand und somit großen Spannungsabfall aufweisen, der wiederum leichter und störunanfälliger in der zugehörigen Auswerteschaltung ausgewertet werden kann. Vorzugsweise können diesbezüglich für den elektrisch leitenden Körper Materialien verwendet werden, die einen spezifischen elektrischen Widerstand ρ > 4,0 × 10–7 Ωm aufweisen. Als Materialien mit hohem spezifischen elektrischen Widerstand ρ können beispielsweise ISAOHMTM (ρ = 13,2 × 10–7 Ωm) oder ISA-CHROMTM (ρ ca. 11 × 10–7 Ωm) verwendet werden.Further, for the electrically conductive body K materials and in particular metal alloys can be used with a high electrical resistivity ρ, since they at relatively small length of the securing loop or the electrically conductive body K have a relatively large resistance and thus large voltage drop, which in turn can be evaluated easily and störunanfälliger in the associated evaluation circuit. Preferably, materials having a specific electrical resistance ρ> 4.0 × 10 -7 Ωm can be used for the electrically conductive body in this regard. As materials with high electrical resistivity ρ, for example, ISAOHM (ρ = 13.2 × 10 -7 Ωm) or ISA-CHROM (ρ ca. 11 × 10 -7 Ωm) can be used.
  • Der elektrisch leitende Körper K kann z. B. als Sicherungsschleife eine Tür eines Transportcontainers vor unbefugtem Öffnen sichern. Vorzugsweise kann der elektrisch leitende Körper hierbei in einem Sicherungsdraht, einem Sicherungskabel, einem Sicherungsbügel oder einem Sicherungsbolzen integriert sein. Der elektrisch leitende Körper kann ferner von einem elektrisch isolierenden Material umgeben sein. Insbesondere kann der elektrisch leitende Körper durch ein (nicht dargestelltes) isolierendes Material derart beschichtet werden, dass seine äußeren Konturen nicht mehr sichtbar sind und somit eine Analyse der Widerstandsverteilung erschwert ist.The electrically conductive body K can, for. B. secure a door of a transport container from unauthorized opening as a backup loop. In this case, the electrically conductive body may preferably be integrated in a safety wire, a safety cable, a securing bracket or a securing bolt. The electrically conductive body may further be surrounded by an electrically insulating material. In particular, the electrically conductive body can be coated by an insulating material (not shown) in such a way that its outer contours are no longer visible and thus an analysis of the resistance distribution is made more difficult.
  • 4 und 5 zeigen eine vereinfachte Seitenansicht und einen zugehörigen Querschnitt eines Signatur-Widerstandselements gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, wobei gleiche Bezugszeiche gleiche oder ähnliche Elemente beschreiben wie in 1 und 2, weshalb zur Vermeidung von Wiederholungen auf eine erneute Beschreibung nachfolgend verzichtet wird. Das Signatur-Widerstandselement weist hierbei wiederum einen elektrisch leitenden Körper K auf, der eine zufällige, nicht-lineare Widerstands-Längen-Kennlinie R-L besitzt. 4 and 5 show a simplified side view and an associated cross section of a signature resistor element according to a second embodiment, wherein like reference numerals describe the same or similar elements as in 1 and 2 Therefore, to avoid repetition of a new description is omitted below. The signature resistance element in this case again has an electrically conductive body K, which has a random, non-linear resistance-length characteristic RL.
  • Gemäß 4 sind jedoch nicht die Außenabmessungen der jeweiligen Längenabschnitte Lx zur Erzeugung von unterschiedlichen Querschnittsflächen variiert, sondern es werden unterschiedliche Aussparungen bzw. Öffnungen O im elektrisch leitenden Körper K ausgebildet, welche ebenso die Querschnittsflächen variieren und somit zur gewünschten zufälligen und nicht-linearen Widerstands-Längen-Kennlinie R-L führen.According to 4 However, the outer dimensions of the respective lengths Lx are not varied to produce different cross-sectional areas, but different recesses or openings O are formed in the electrically conductive body K, which also vary the cross-sectional areas and thus to the desired random and non-linear resistance length Characteristic RL lead.
  • 5 zeigt einen Querschnitt des elektrisch leitenden Körpers K gemäß 4. Gemäß 5 kann der elektrisch leitende Körper K ein flaches Band mit einer Breite B und einer Höhe H darstellen, in das die unregelmäßigen Öffnungen O eingebracht sind. 5 shows a cross section of the electrically conductive body K according to 4 , According to 5 For example, the electrically conductive body K may be a flat band having a width B and a height H into which the irregular openings O are made.
  • Als Herstellungsverfahren kann beispielsweise ein unregelmäßiges Stanzen der Öffnungen O aus dem Band automatisch und/oder manuell durchgeführt werden. Die Öffnungen O können hierbei vorzugsweise rechteckförmig und in der Mitte des Bandes zentriert ausgebildet werden, wobei jedoch auch andere Formen und Positionierungen möglich sind. Wie beim ersten Ausführungsbeispiel können dadurch die Querschnittsflächen pro Längenabschnitt variiert werden, wodurch sich eine nicht-lineare Widerstands-Längen-Kennlinie für den elektrisch leitenden Körper K ergibt.As a manufacturing method, for example, an irregular punching of the openings O from the belt can be performed automatically and / or manually. The openings O can in this case preferably be formed rectangular and centered in the middle of the band, although other shapes and positions are possible. As in the first embodiment, the cross-sectional areas per length can thereby be varied, resulting in a non-linear resistance-length characteristic for the electrically conductive body K.
  • Als Materialien können hierbei die gleichen Materialien wie im ersten Ausführungsbeispiel gemäß 1 verwendet werden. Obwohl gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel vorzugsweise bandförmige elektrisch leitende Körper K verwendet werden, die einen Querschnitt gemäß 5 aufweisen, können grundsätzlich auch andere Querschnittsformen und insbesondere zylinderförmige Körper, wie in 2 dargestellt, verwendet werden.As materials in this case, the same materials as in the first embodiment according to 1 be used. Although, according to the second embodiment, it is preferable to use band-shaped electrically conductive bodies K having a cross section according to FIG 5 may in principle also other cross-sectional shapes and in particular cylindrical body, as in 2 shown used.
  • Darüberhinaus kann das zweite Ausführungsbeispiel auch mit dem ersten Ausführungsbeispiel kombiniert werden, wobei z. B. ein elektrisch leitender Körper K gemäß 4 zusätzlich, wie in 1 dargestellt, an seinen Außenabmessungen verändert wird.Moreover, the second embodiment can also be combined with the first embodiment, wherein z. B. an electrically conductive body K according to 4 in addition, as in 1 shown, is changed in its outer dimensions.
  • 6 und 7 zeigen eine vereinfachte Seitenansicht und einen zugehörigen Querschnitt eines Signatur-Widerstandselements gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel, wobei gleiche Bezugszeiche gleiche oder ähnliche Elemente beschreiben wie in den 1 bis 5, weshalb zur Vermeidung von Wiederholungen auf eine erneute Beschreibung nachfolgend verzichtet wird. Das Signatur-Widerstandselement weist hierbei wiederum einen elektrisch leitenden Körper K auf, der eine zufällige, nicht-lineare Widerstands-Längen-Kennlinie R-L besitzt. 6 and 7 show a simplified side view and an associated cross section of a signature resistor element according to a third embodiment, wherein like reference numerals describe the same or similar elements as in the 1 to 5 Therefore, to avoid repetition of a new description is omitted below. The signature resistance element in this case again has an electrically conductive body K, which has a random, non-linear resistance-length characteristic RL.
  • Im dritten Ausführungsbeispiel werden nunmehr nicht länger ein gleiches Material für den elektrisch leitenden Körper K sondern zumindest zwei Materialien mit unterschiedlichem spezifischen elektrischen Widerstand ρ verwendet. Als Materialien können hierbei die gleichen Materialien wie im ersten Ausführungsbeispiel gemäß 1 verwendet werden.In the third embodiment, now no longer a same material for the electrically conductive body K but at least two materials with different resistivity ρ is used. As materials in this case, the same materials as in the first embodiment according to 1 be used.
  • Gemäß 6 kann der elektrisch leitende Körper K beispielsweise vier unterschiedliche Längenabschnitte L1 bis L4 aufweisen, welche vier unterschiedliche Materialien und insbesondere Metall-Legierungen besitzen. Die vier unterschiedlichen Materialien besitzen folglich jeweils unterschiedliche spezifische elektrische Widerstände ρ1 bis ρ4, wodurch die zufällige, nicht-lineare Widerstands-Längen-Kennlinie R-L (wie in 3 dargestellt) realisiert werden kann.According to 6 For example, the electrically conductive body K may have four different longitudinal sections L1 to L4, which have four different materials and in particular metal alloys. The four different materials consequently each have different specific electrical resistances ρ 1 to ρ 4 , whereby the random, non-linear resistance-length characteristic RL (as in FIG 3 shown) can be realized.
  • Gemäß 7 kann ein Querschnitt des elektrisch leitenden Körpers K eine Quadrat mit konstanter Seitenlänge a darstellen, wobei auch andere Querschnittsformen grundsätzlich möglich sind.According to 7 For example, a cross section of the electrically conductive body K may be a square represent constant side length a, with other cross-sectional shapes are possible in principle.
  • Darüberhinaus kann das dritte Ausführungsbeispiel auch mit dem ersten und/oder zweiten Ausführungsbeispiel dahingehend kombiniert werden, dass z. B. ein elektrisch leitender Körper K gemäß 6 zusätzlich, wie in 1 oder 4 dargestellt, an seinen Außenabmessungen verändert wird und/oder Aussparungen O erhält, wobei ferner für jeweilige Längenabschnitte Lx unterschiedliche Materialien mit zugehörigen spezifischen Widerständen ρx verwendet werden.Moreover, the third embodiment can also be combined with the first and / or second embodiment in such a way that z. B. an electrically conductive body K according to 6 in addition, as in 1 or 4 is shown, is changed in its outer dimensions and / or recesses O receives, and further for different lengths Lx different materials with associated resistances ρ x are used.
  • Vorzugsweise wird gemäß 6 jedoch ein elektrisch leitender Körper K mit konstantem Querschnitt und insbesondere mit konstanten Außenabmessungen verwendet, da hierbei eine Analyse der Sicherungsschleife und insbesondere der Widerstandsverteilung besonders erschwert ist.Preferably, according to 6 However, an electrically conductive body K used with a constant cross section and in particular with constant outer dimensions, since in this case an analysis of the security loop and in particular the resistance distribution is particularly difficult.
  • 8 zeigt ein vereinfachtes Ersatzschaltbild einer Auswerteschaltung zur Überwachung des Signatur-Widerstandselements, wobei mit RK der Gesamtwiderstand des elektrisch leitenden Körpers K des Signatur-Widerstandselements bezeichnet ist. 8th shows a simplified equivalent circuit diagram of an evaluation circuit for monitoring the signature-resistive element, wherein R K denotes the total resistance of the electrically conductive body K of the signature-resistive element.
  • Bei der in 8 dargestellten Auswerteschaltung handelt es sich im Wesentlichen um eine Brückenschaltung mit einem Komparator bzw. Vergleicher V, an dessen negativem Eingang (–) ein Rückkopplungswiderstand RV angeschaltet ist, der ferner mit dem Ausgang A des Komparators V verbunden ist. Der Rückkopplungswiderstand RV legt hierbei den Verstärkungsfaktor des Komparators V und damit die Empfindlichkeit der Brückenschaltung fest. Weiterhin ist am negativen Eingang (–) des Komparators V der vorstehend beschriebene elektrisch leitende Körper K mit seinem Widerstand RK verbunden, der mit seinem weiteren Ende an eine Versorgungsspannung Ub angeschaltet ist. An der Versorgungsspannung Ub ist ferner ein Abstimmwiderstand RA angeschaltet, der mit seinem weiteren Ende an den positiven Eingang (+) des Komparators V angeschaltet ist. Ferner ist am positiven Eingang (+) des Komparators V ein erster Brückenwiderstand RA1 angeschaltet, der mit seinem weiteren Ende auf Masse liegt. Ferner ist am negativen Eingang (–) des Komparators V ein zweiter Brückenwiderstand RK1 angeschaltet, der mit seinem weiteren Ende ebenfalls auf Masse liegt.At the in 8th The evaluation circuit shown is essentially a bridge circuit with a comparator or comparator V, to whose negative input (-) a feedback resistor R V is connected, which is further connected to the output A of the comparator V. In this case, the feedback resistor R V determines the amplification factor of the comparator V and thus the sensitivity of the bridge circuit. Furthermore, at the negative input (-) of the comparator V of the above-described electrically conductive body K is connected to its resistor R K , which is connected at its other end to a supply voltage Ub. At the supply voltage Ub is also a tuning resistor R A is turned on, which is connected at its other end to the positive input (+) of the comparator V. Further, at the positive input (+) of the comparator V, a first bridge resistor R A1 is turned on, which is grounded at its other end. Further, at the negative input (-) of the comparator V, a second bridge resistor R K1 is turned on, which also lies with its other end to ground.
  • In der Brückenschaltung gemäß 8 gilt: RK/RK1 = RA/RA1 Folglich können bereits kleinste Widerstandsänderungen in der Sicherungsschleife bzw. dem elektrisch leitenden Körper K erkannt werden. Der Ausgang A des Komparators V liefert in diesem Fall einen logischen Pegel, der beispielsweise von einem (nicht dargestellten) Mikrokontroller weiter verarbeitet werden kann.In the bridge circuit according to 8th The following applies: R K / R K1 = R A / R A1 Consequently, even the smallest changes in resistance in the securing loop or the electrically conductive body K can be detected. The output A of the comparator V in this case provides a logic level, which can be further processed, for example, by a (not shown) microcontroller.
  • Obwohl vorzugsweise für den elektrisch leitenden Körper Materialien verwendet werden, welche einen besonders geringen Temperaturkoeffizienten aufweisen (wie z. B. KonstantanTM) können gemäß der gezeigten Auswerteschaltung auch Materialien und insbesondere Legierungen mit schlechtem bzw. hohem Temperaturkoeffizienten verwendet werden. Wird nämlich der dem „Messwiderstand” RK gegenüberliegende Abstimmwiderstand RA aus dem gleichen Material wie der elektrisch leitende Körper K gefertigt, so heben sich die temperaturbedingten Widerstandsänderungen gegenseitig auf (sofern beide Widerstände der gleichen Umgebung und somit Temperatur ausgesetzt sind). Somit können die Anforderungen an den elektrisch leitenden Körper K hinsichtlich seiner Temperatureigenschaften wesentlich entschäft werden.Although materials are preferably used for the electrically conductive body which have a particularly low temperature coefficient (such as, for example, Konstantan ), it is also possible, according to the evaluation circuit shown, to use materials and in particular alloys with a poor or high temperature coefficient. Namely, the the "measurement resistance" R K opposing tuning resistor R A of the same material as the electrically conductive body K is made, then the temperature induced resistance changes cancel each other out (if both resistors the same environment and thus are exposed to temperature). Thus, the requirements for the electrically conductive body K can be substantially entschäft respect of its temperature characteristics.
  • Da bereits kleinste Widerstandsänderungen erfasst und ausgewertet werden müssen, wird der Abstimmwiderstand RA vorzugsweise als einstellbarer Widerstand ausgestaltet und beim erstmaligen Anschließen der Sicherungsschleife an die Auswerteschaltung entsprechend an den Gesamtwiderstand RK angepasst. Die Brückenschaltung wird dadurch abgeglichen.Since even the smallest changes in resistance must be recorded and evaluated, the tuning resistor R A is preferably designed as an adjustable resistor and adjusted when first connecting the backup loop to the evaluation corresponding to the total resistance R K. The bridge circuit is thereby adjusted.
  • Die Erfindung wurde vorstehend anhand eines Signatur-Widerstandselements beschrieben, wie es insbesondere in einem elektronischen Siegel bzw. einer elektronischen Plombe verwendet werden kann, um beispielsweise einen Transportcontainer oder ein sonstiges zu sicherndes Objekt vor unbefugtem Zutritt zu sichern. Die Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt und umfasst in gleicher Weise alle weiteren Anwendungsgebiete, in denen eine manipulationsresistente Signatur benötigt wird.
  • K
    elektrisch leitender Körper
    R1 bis Rx
    Teilwiderstände des el. leitenden Körpers
    L1 bis Lx
    Längenabschnitte des el. leitenden Körpers
    RK
    Gesamtwiderstand des el. leitenden Körpers
    Lges
    Gesamtlänge des el. leitenden Körpers
    O
    Aussparung
    H
    Höhe des Querschnitts
    B
    Breite des Querschnitts
    a
    Seitenlänge des Querschnitts
    D
    Durchmesser des Querschnitts
    Ub
    Versorgungsspannung
    RA
    Abstimmwiderstand
    RA1
    erster Brückenwiderstand
    RK1
    zweiter Brückenwiderstand
    V
    Komparator
    RV
    Rückkopplungswiderstand
    A
    Ausgang
    The invention has been described above with reference to a signature-resistance element, as it can be used in particular in an electronic seal or an electronic seal, for example, to secure a transport container or other object to be secured against unauthorized access. However, the invention is not limited thereto and equally includes all other fields of application in which a tamper-resistant signature is required.
    K
    electrically conductive body
    R1 to Rx
    Partial resistances of the el. Conductive body
    L1 to Lx
    Length sections of the el. Conductive body
    R K
    Total resistance of the el. Conductive body
    L ges
    Total length of el. Conductive body
    O
    recess
    H
    Height of the cross section
    B
    Width of the cross section
    a
    Side length of the cross section
    D
    Diameter of the cross section
    ub
    supply voltage
    R A
    tuning resistor
    R A1
    first bridge resistance
    R K1
    second bridge resistance
    V
    comparator
    R V
    Feedback resistor
    A
    output

Claims (10)

  1. Verwendung eines Signatur-Widerstandselements in einer Sicherungsschleife, wobei das Signatur-Widerstandselement einen elektrisch leitenden Körper (K) umfasst, der für eine vorbestimmte Gesamtlänge (Lges) einen vorbestimmten ohmschen Gesamtwiderstand (RK) aufweist, wobei der elektrisch leitende Körper (K) über seine Gesamtlänge (Lges) eine nicht-lineare Widerstands-Längen-Kennlinie aufweist.Use of a signature resistance element in a security loop, wherein the signature resistance element comprises an electrically conductive body (K) having a predetermined total resistance (R K ) for a predetermined total length (L tot ), the electrically conductive body (K) has a non-linear resistance-length characteristic over its entire length (L tot ).
  2. Verwendung eines Signatur-Widerstandselements nach Patentanspruch 1, wobei der elektrisch leitende Körper (K) über die Gesamtlänge (Lges) eine nicht-lineare Querschnittsflächenverteilung aufweist.Use of a signature resistance element according to claim 1, wherein the electrically conductive body (K) over the total length (L ges ) has a non-linear cross-sectional area distribution.
  3. Verwendung eines Signatur-Widerstandselements nach Patentanspruch 1 oder 2, wobei der elektrisch leitende Körper (K) zumindest zwei Längenabschnitte (Lx) mit jeweils konstanten und zueinander verschiedenen Querschnittsflächen aufweist.Use of a signature-resistance element according to claim 1 or 2, wherein the electrically conductive body (K) has at least two longitudinal sections (Lx) each having constant and mutually different cross-sectional areas.
  4. Verwendung eines Signatur-Widerstandselements nach Patentanspruch 3, wobei die zueinander verschiedenen Querschnittsflächen durch unterschiedliche Außenabmessungen und/oder durch Aussparungen (O) ausgebildet sind.Use of a signature-resistance element according to claim 3, wherein the mutually different cross-sectional areas are formed by different outer dimensions and / or by recesses (O).
  5. Verwendung eines Signatur-Widerstandselements nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, wobei der elektrisch leitende Körper (K) über die Gesamtlänge (Lges) ein gleiches Material aufweist.Use of a signature resistance element according to one of claims 1 to 4, wherein the electrically conductive body (K) over the total length (L ges ) has a same material.
  6. Verwendung eines Signatur-Widerstandselements nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, wobei der elektrisch leitende Körper (K) über die Gesamtlänge (Lges) zumindest zwei Materialien mit unterschiedlichem spezifischem Widerstand aufweist.Use of a signature resistive element according to any one of claims 1 to 4, wherein the electrically conductive body (K) over the total length (L ges ) comprises at least two materials having different resistivities.
  7. Verwendung eines Signatur-Widerstandselements nach Patentanspruch 1, wobei der elektrisch leitende Körper (K) über die Gesamtlänge (Lges) zumindest zwei Materialien mit unterschiedlichem spezifischem Widerstand und einem konstanten Querschnitt aufweist.Use of a signature resistance element according to claim 1, wherein the electrically conductive body (K) over the total length (L ges ) at least two materials having different resistivity and a constant cross-section.
  8. Verwendung eines Signatur-Widerstandselements nach einem der Patentansprüche 1 bis 7, wobei der elektrisch leitende Körper (K) ein Material mit einem Temperaturkoeffizienten kleiner 200 × 10–6/K und insbesondere KonstantanTM aufweist.Use of a signature resistor element according to one of claims 1 to 7, wherein the electrically conductive body (K) comprises a material with a temperature coefficient of less than 200 × 10 -6 / K and in particular Konstantan .
  9. Verwendung eines Signatur-Widerstandselements nach einem der Patentansprüche 1 bis 8, wobei der elektrisch leitende Körper (K) ein Material mit einem spezifischen Widerstand größer 4,0 × 10–7 Qm aufweist.Use of a signature resistive element according to any one of claims 1 to 8, wherein the electrically conductive body (K) comprises a material having a resistivity greater than 4.0 x 10 -7 Qm.
  10. Verwendung eines Signatur-Widerstandselements nach einem der Patentansprüche 1 bis 9, wobei die Sicherungsschleife einen Sicherungsdraht, ein Sicherungskabel, einen Sicherungsbügel oder einen Sicherungsbolzen darstellt.Use of a signature resistor element according to any one of claims 1 to 9, wherein the fuse loop is a fuse wire, a fuse cable, a safety clip or a safety pin.
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