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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Überwachung des Öffnens eines Gehäuses.
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Elektronische Bauelemente von elektrischen Haushaltsgeräten, Leistungselektronikschaltungen, Steuergeräte, etc. werden zum Schutz vor Umwelteinflüssen üblicherweise in Gehäusen verbaut. Diese Gehäuse werden aus Gründen der Einfachheit und aus Kostengründen üblicherweise verschraubt. Ein verschraubtes Gehäuse kann ohne ersichtliche Spuren einer permanenten Beschädigung mehrmals geöffnet und wieder verschlossen werden. Somit ist es möglich, dass elektronische Bauelemente unbemerkt manipuliert oder ausgetauscht werden können.
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Um eine solche Manipulation zu verhindern, ist es bekannt, dass einzelne elektronische Bauteile mit digitalen Fingerabdruck, Seriennummern, Traceability, etc. versehen werden. So kann der Hersteller des Bauteils mit einer höheren Wahrscheinlichkeit feststellen, ob es sich um das Original oder um eine Fälschung handelt. Die Überwachung einer Manipulation einer gesamten Schaltung bzw. einer voll bestückten Leiterplatte ist bisher nicht möglich. Zwar gibt es bereits Möglichkeiten der Manipulation vorzubeugen, z.B. dadurch, dass man das Gehäuse mit nicht zerstörungsfrei lösbaren Verbindungstechniken aufbaut (Bördeln, Nieten, Verschnappen, ...), aber in manchen Fällen ist ein verschraubtes Gehäuse erforderlich, was dann zu den genannten Manipulationsmöglichkeiten führt.
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Aus
WO 2012/072306 A1 ist ein Gehäuse für ein Computersystem bekannt, bei welchem mittels eines Schaltelements überwacht wird, ob ein Gehäuseteil des Computergehäuses geöffnet ist. Nachteil dieser Anordnung ist der komplizierte Aufbau des Schaltelements.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung umfassend ein Gehäuse, insbesondere für ein Getriebesteuergerät für ein Kraftfahrzeug, anzugeben, mit welchem die Überwachung und Registrierung des Öffnens des Gehäuses in einem einfachen Aufbau möglich ist.
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Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche 1 und 5 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.
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Die Vorrichtung dient dazu, das Öffnen eines Gehäuses zu registrieren und zu überwachen. Hierzu weist das Gehäuse einen ersten und einen zweiten Gehäuseteil auf. In dem Gehäuse sind ein Mikrocontroller und mindestens ein Kontaktgeber für den Mikrocontroller angeordnet. Der Mikrocontroller steht mit dem mindestens einen Kontaktgeber in elektrischer Verbindung und ist derart eingerichtet, dass beim Öffnen wenigstens eines Gehäuseteils eine Zustandsänderung des mindestens einen Kontaktgebers registriert und in einen Datenspeicher gespeichert wird. Der Kontaktgeber ist in einer Variante eine Schraube.
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Der Mikrocontroller und die Schraube sind in einem gemeinsamen Stromkreis angeordnet. Der Mikrocontroller und die Schraube sind dabei derart in dem Stromkreis verschaltet, dass bei geschlossenem Gehäuse der Stromkreis geschlossen und bei geöffnetem Gehäuse der Stromkreis offen ist. Beim Öffnen des Gehäuses wird somit durch das Lösen der Schraube der Stromkreis zwischen Mikrocontroller und Schraube als Kontaktgeber unterbrochen. Diese Unterbrechung wird vom Mikrocontroller als Zustandsänderung der Schraube registriert, z.B. über einen Spannungsabfall. Die Zustandsänderung der Schraube ist eindeutig auf das Öffnen des Gehäuses zurückzuführen. Diese Zustandsänderung kann z.B. in einen Datenwert umgewandelt und in einem mit dem Mikrocontroller verbundenen Datenspeicher gespeichert werden.
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Es ist aber auch möglich, dass der Mikrocontroller und die Schraube dabei derart in dem Stromkreis verschaltet sind, dass bei geschlossenem Gehäuse der Stromkreis offen und bei geöffnetem Gehäuse der Stromkreis geschlossen ist. Die Schraube könnte z.B. einen weiteren in dem Stromkreis verschalteten Kontaktgeber bei geschlossenem Gehäuse betätigen, so dass der Stromkreis offen ist. Wird die Schraube entfernt, d.h. das Gehäuse geöffnet, schließt der weitere Kontaktgeber den Stromkreis.
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Bei dem Gehäuse kann es sich um das Gehäuse eines Steuergeräts, z.B. eines Getriebesteuergeräts eines Kraftfahrzeugs handeln.
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Die Schraube kann durch wenigstens einen Gehäuseteil geführt sein. Dadurch ist es möglich, dass die Schraube einerseits als Kontaktgeber dient und andererseits eine Befestigungsschraube für die Gehäuseteile darstellt. Hierbei führt die Schraube durch ein Gehäuseteil und endet in dem anderen Gehäuseteil. Dadurch wird gewährleistet, dass die beiden Gehäuseteile zusammengeschraubt sind und das Gehäuse verschlossen ist.
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Somit ist ferner sichergestellt, dass beim Öffnen des Gehäuses, also beim Lösen der Befestigungsschrauben des geschraubten Gehäuses, der Mikrocontroller registriert, dass die Verbindung zwischen den Gehäuseteilen geöffnet wird, das Gehäuse somit geöffnet wird. Es ist somit möglich, dass auch zu einem späteren Zeitpunkt vom Hersteller festgestellt werden kann, ob das Gehäuse bereits vom Anwender oder einem Dritten geöffnet wurde. So dass bei der Analyse von ausgefallenen Steuergeräten (= Rückläufer) zumindest mit einer hohen Wahrscheinlichkeit von einer Manipulation durch einen Dritten abgesehen werden kann.
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In einer zweiten Variante ist der Kontaktgeber ein Piezoelement und der Mikrocontroller und das Piezoelement sind in einem gemeinsamen Stromkreis angeordnet. Das Piezoelement kann in dem Gehäuse derart angeordnet sein, dass bei geschlossenem Gehäuse eine mechanische Kraft auf das Piezoelement einwirkt. Das eine oder das andere Gehäuseteil können hierbei so angeordnet sein, dass bei geschlossenem Gehäuse eines der beiden Gehäuseteile mit dem Piezoelement in Verbindung steht und dadurch eine mechanische Kraft auf das Piezoelement ausübt. Beim Öffnen des Gehäuses wird diese mechanische Kraft verändert, was eine Veränderung des elektrischen Feldes in dem Piezoelement bewirkt. Diese Feldänderung wird in dem Mikrocontroller als Zustandsänderung des Piezoelements registriert und in einem Datenspeicher gespeichert. Die Zustandsänderung des Piezoelements ist eindeutig auf das Öffnen des Gehäuses zurückzuführen. Diese Zustandsänderung kann z.B. in einen Datenwert umgewandelt und in einem mit dem Mikrocontroller verbundenen Datenspeicher gespeichert werden.
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Es ist aber auch möglich, dass das Piezoelement über ein weiteres Kontaktgeberelement mit einem Federelement in Wirkverbindung steht. Bei geschlossenem Gehäuse drückt das Federelement das weitere Kontaktgeberelement vom Piezoelement weg. Bei geöffnetem Gehäuse drückt das Federelement das weitere Kontaktgeberelement auf das Piezoelement.
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Die Erfindung wird im Weiteren anhand von Figuren näher beschrieben. Es zeigen:
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1 eine beispielhafte Schnittdarstellung einer Vorrichtung gemäß einer ersten Variante der Erfindung,
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2 eine beispielhafte Schnittdarstellung einer Vorrichtung gemäß einer zweiten Variante der Erfindung.
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1 zeigt eine beispielhafte Schnittdarstellung einer Vorrichtung gemäß einer ersten Variante der Erfindung. Die Vorrichtung weist ein Gehäuse 1 auf. Bei dem Gehäuse 1 kann es sich z.B. um ein Gehäuse 1 für ein Steuergerät, insbesondere für ein Getriebesteuergerät, handeln. In dem Gehäuse 1 ist ein Schaltungsträger 4 mit elektronischen Bauelementen 12 angeordnet. Zur Kontaktierung der elektronischen Bauelemente 12 ist am Gehäuse 1 eine Schnittstelle 9, z.B. eine elektrische Kontaktierung in Form eines Steckers vorgesehen, welche mit dem Schaltungsträger 4 (Leiterplatte) über Kontaktpins 10 verbunden ist.
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Das Gehäuse 1 besteht aus einem Deckel 2 und einem Gehäuseboden 3, welche durch Gehäuseschrauben 5 verbunden sind. Diese Gehäuseschrauben 5 sind hierbei in Bereichen angeordnet, in welchen der Deckel 2 direkt auf dem Gehäuseboden 3 aufliegt. Um die Mediendichtheit im Innenraum des Gehäuses 1 zu gewährleisten, befinden sich zwischen Deckel 2 und Gehäuseboden 3 Dichtelemente 6.
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Ein Durchbiegen des Deckels 2 wird mittels eines Abstützdom 15 vermieden. Dieser Abstützdom 15 ist an dem Gehäusedeckel 2 befestigt oder an den Gehäusedeckel 2 angeformt und erstreckt sich in Richtung Gehäuseboden 3. Dabei kann sich der Abstützdom 15 entweder auf dem Schaltungsträger 4 oder dem Gehäuseboden 3 abstützen.
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Der Schaltungsträger 4 ist mittels Befestigungsschrauben 7 mit dem Gehäuseboden 3 verschraubt. Diese Befestigungsschrauben 7 verlaufen hierbei durch den Schaltungsträger 4 und enden im Gehäuseboden 3.
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Auf dem Schaltungsträger 4 ist ein Mikrocontroller 11 angeordnet, welcher einen Datenspeicher (nicht dargestellt) umfasst oder welcher mit einem Datenspeicher (nicht dargestellt) verbunden ist. Dieser Datenspeicher kann zweckmäßig ebenfalls auf dem Schaltungsträger 4 angeordnet sein. Der Mikrocontroller 11 ist an elektrische Verbindungsleitungen 13, 14 (Leiterbahnen) angeschlossen, welche auf dem Schaltungsträger 4 und/oder im Falle eines mehrlagigen Schaltungsträgers 4 innerhalb des Schaltungsträgers 4 verlaufen. Diese Verbindungsleitungen 13,14 stehen in elektrischen Kontakt mit einer Kontaktschraube 8, welche durch den Gehäusedeckel 2 und den Schaltungsträger 4 verlaufen und im Gehäuseboden 3 enden.
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Als Kontaktschraube 8 wird im Weiteren auch eine Kontaktstift oder eine Kontaktwelle verstanden. Die Kontaktschraube 8 ist aus einem elektrisch leitenden Material gefertigt. Insbesondere ist der Abschnitt der Kontaktschraube 8, der die elektrische Verbindung zwischen den Verbindungsleitungen 13, 14 herstellt, aus einem elektrisch leitenden Material gefertigt. Somit kann die Kontaktschraube 8 auch aus zwei oder mehr Materialien aufgebaut sein.
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Der Mikrocontroller 11, die Verbindungsleitungen 13, 14 und die Kontaktschraube 8 bilden einen geschlossenen Stromkreis. Bei Eindrehen der Kontaktschraube 8 in die hierfür vorgesehene Öffnung im Gehäusedeckel 2 und in die vorgesehene Durchgangsbohrung in dem Schaltungsträger 4 werden somit mindestens zwei Leiterbahnen 13, 14 des Schaltungsträgers 4 miteinander verbunden (kurzgeschlossen). Der Stromkreis wird somit mittels zumindest eines Abschnitts der Kontaktschraube 8 geschlossen. Die Durchgangsbohrung in dem Schaltungsträger 4 ist derart ausgeführt, dass beim Einbringen der Kontaktschraube 8 mindestens zwei in der Durchgangsbohrung endende Leiterbahnen 13, 14 kurzgeschlossen werden.
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Die Kontaktschraube 8 dient als Schießer für den Stromkreis. Andererseits dient die Schraube 8 als Befestigungsschraube für den Schaltungsträger 4 am Gehäuseboden 3. Damit ist es möglich, die Zahl der Befestigungsschrauben an dem Gehäuse 1 zu reduzieren.
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Zum Öffnen des Gehäuses 1 muss neben der Gehäuseverschraubung 5 zusätzlich die zumindest eine Kontaktschraube 8 mit herausgedreht werden. In 1 sind die Verbindungsleitungen 13, 14 in einem mehrlagigen Schaltungsträger 4 dargestellt. Hierbei verlaufen die Verbindungsleitungen 13, 14 beispielsweise in unterschiedlichen, z.B. übereinander liegenden Lagen. Die Kontaktschraube 8 muss daher nicht komplett aus dem Schaltungsträger 4 gedreht werden, da bereits bei einer teilweisen herausgeschraubten Kontaktschraube 8 keine Verbindung zwischen den beiden Verbindungsleitungen 13, 14 besteht.
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Es ist auch möglich mehrere, z.B. 2 oder mehr Kontaktschrauben 8 zu verwenden. Damit ist eine bessere Fixierung des Schaltungsträgers 4 möglich.
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Ist die Verbindung zwischen den beiden Verbindungsleitungen 13, 14 unterbrochen und der Stromkreis dadurch geöffnet, wird dies als Zustandsänderung der Kontaktschrauben 8 als Kontaktgeber von dem Mikrocontroller 11 registriert. Diese Zustandsänderung ist gleichbedeutend mit einem Öffnen des Gehäuses 1. Der Mikrocontroller 11 kann diese Zustandsänderung z.B. in einen Datenwert umwandeln und in einem Datenspeicher ablegen, aus welchem der Datenwert bei Bedarf über eine Schnittstelle 9 auslesbar ist.
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2 zeigt eine beispielhafte Schnittdarstellung einer Vorrichtung gemäß einer zweiten Variante der Erfindung. In dieser Variante ist der Kontaktgeber ein Piezoelement 16. Das Gehäuse 1 besteht wie in 1 aus einem Gehäusedeckel 2, welcher mit einem Gehäuseboden 3 verschraubt ist. In dem Gehäuse ist ein Schaltungsträger 4 angeordnet, welcher mittels Schrauben 7 an dem Gehäuseboden 3 befestigt ist. Beispielhaft ist in 2 ein Rahmenelement 17 dargestellt. Der Gehäusedeckel 2 ist über eine Rahmenschraube 18 mit dem Rahmen 17 verschraubt. Der Rahmen 17 ist mit dem Gehäuseboden 3 entweder verschraubt oder verklebt oder an den Gehäuseboden 3 ist ein entsprechendes Rahmenelement 17 angeformt.
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Auf dem Schaltungsträger 4 sind ein Mikrocontroller 11 mit einem Datenspeicher sowie weitere elektronische Bauelemente 12 angeordnet. Auf dem Schaltungsträger 4 ist ferner ein Piezoelement 16 angeordnet. Dieses Piezoelement 16 ist über elektrische Verbindungsleitungen (nicht dargestellt) mit dem Mikrocontroller 11 verbunden.
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Das Piezoelement 16 ist zwischen Schaltungsträger 4 und Gehäusedeckel 2 angeordnet. Insbesondere ist das Piezoelement 16 zwischen dem Schaltungsträger 4 und demjenigen Gehäuseteil 2, 3 angeordnet, welches bei Öffnen des Gehäuses 1 entfernt wird. Das Piezoelement 16 ist derart zwischen Schaltungsträger 4 und Gehäuseteil 2, 3 angeordnet, dass bei geschlossenem Gehäuse 1 das Gehäuseteil 2, 3 eine mechanische Kraft auf das Piezoelement 16 ausübt.
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Es ist aber auch möglich, dass das Piezoelement 16 zwischen zwei Gehäuseteilen 2, 3 angeordnet ist. Damit ist es möglich, dass das Layout von Schaltungsträgern 4 nicht geändert werden muss, um die Positionierung eines Piezoelements 16 vorzusehen. Die Verbindung des Piezoelements 16 und dem auf einem Schaltungsträger 4 angeordneten Mikrocontroller 11 kann in diesem Fall z.B. mittels elektrischer Kabelverbindung erfolgen.
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Wird das Gehäuse 1 geöffnet und das, die mechanische Kraft auf das Piezoelement 16 ausübende Gehäuseteil 2, 3 entfernt, so verändert sich das von dem Piezoelement 16 durch die mechanische Kraft hervorgerufene elektrische Feld. Diese Änderung wird über die Verbindungsleitungen an den Mikrocontroller 11 übermittelt, der diese Feldänderung als Zustandsänderung des Kontaktgebers 16 registriert. Diese Zustandsänderung ist gleichbedeutend mit einem Öffnen des Gehäuses 1. Der Mikrocontroller 11 kann diese Zustandsänderung z.B. in einen Datenwert umwandeln und in einem Datenspeicher (nicht dargestellt) ablegen, aus welchem der Datenwert bei Bedarf über eine Schnittstelle (nicht dargestellt) auslesbar ist.
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In einer nicht dargestellten Variante ist es möglich, dass die vorgeschlagene Vorrichtung zur Überwachung des Öffnens eines Gehäuses 1 eine Kombination der beiden oben beschriebenen Varianten beinhaltet. In diesem Fall umfasst die Vorrichtung somit Kontaktgeber in Form von mindestens einem Piezoelement 16 und mindestens einer Kontaktschraube 8. Ein Vorteil dieser Anordnung ist eine Redundanz der verschiedenen Kontaktgeber. So kann z.B. die fehlende Funktionalität einer gebrochenen Kontaktschraube 8 durch das Piezoelement 16 ausgeglichen werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gehäuse
- 2
- Gehäusedeckel
- 3
- Gehäuseboden
- 4
- Schaltungsträger
- 5
- Gehäuseschraube
- 6
- Dichtelement
- 7
- Schraube für Leiterplattenbefestigung
- 8
- Kontaktschraube
- 9
- Schnittstelle
- 10
- Kontaktpins
- 11
- Mikrocontroller
- 12
- elektronische Bauelemente
- 13
- Verbindungsleitung
- 14
- Verbindungsleitung
- 15
- Abstützdom
- 16
- Piezoelement
- 17
- Rahmenelement
- 18
- Rahmenschraube
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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