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Die Erfindung betrifft eine Chipkarten-Zubehörvorrichtung und ein Verfahren zum Betreiben einer Chipkarte.
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Bei Chipkarten, insbesondere Chipkarten mit einem biometrischen Sensor (z.B. einem Fingerabdrucksensor), kann es erforderlich sein, zumindest für eine Initialisierung der Chipkarte den biometrischen Sensor mit einer Betriebsspannung zu versorgen, ohne ihn mit einem Chipkarten-Lesegerät zu bedienen.
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Im Stand der Technik kann eine sehr kostengünstige Zubehörvorrichtung zum Einsatz kommen, die eine Leiterplatte in einem Gehäuse, eine eingelötete Spannungsquelle (typischerweise eine Knopfzelle), lichtemittierende Dioden (LEDs) mit ihren Widerständen und einen Verbinder zum elektrisch leitenden Verbinden der Zubehörvorrichtung mit der Chipkarte aufweist.
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Allerdings kann sich die Batterie nach einem Einstecken der Karte in die Zubehörvorrichtung möglicherweise schnell entleeren, beispielsweise trotz lediglich einmaliger Nutzung unmittelbar nach dem Einstecken innerhalb weniger Wochen entladen sein kann (bei einer Knopfzelle mit einer gespeicherten Ladung von etwa 100 mAh beispielsweise innerhalb etwa eines Monats bei 30°C erfolgen).
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Da die Knopfzelle vom Nutzer nicht ausgetauscht werden kann, weist die Zubehörvorrichtung eine kürzere Lebensdauer auf als die Chipkarte, und falls beispielsweise eine erneute Initialisierung nötig wäre, müsste eine neue Zubehörvorrichtung angefordert werden.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
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Es zeigen
- 1 eine schematische Draufsicht auf eine Chipkarte mit einer Chipkarten-Zubehörvorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen;
- 2A eine schematische Querschnittsansicht einer Chipkarten-Zubehörvorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen, die an einer Chipkarte montiert ist;
- 2B eine schematische Querschnittsansicht einer Chipkarten-Zubehörvorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen, die an einer Chipkarte montiert ist; und
- 3 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben einer Chipkarte gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.
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In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. In dieser Hinsicht wird Richtungsterminologie wie etwa „oben“, „unten“, „vorne“, „hinten“, „vorderes“, „hinteres“, usw. mit Bezug auf die Orientierung der beschriebenen Figur(en) verwendet. Da Komponenten von Ausführungsformen in einer Anzahl verschiedener Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert.
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Im Rahmen dieser Beschreibung werden die Begriffe „verbunden“, „angeschlossen“ sowie „gekoppelt“ verwendet zum Beschreiben sowohl einer direkten als auch einer indirekten Verbindung, eines direkten oder indirekten Anschlusses sowie einer direkten oder indirekten Kopplung. In den Figuren werden identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.
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In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird eine Chipkarten-Zubehörvorrichtung bereitgestellt, die eine Lebensdauer aufweist, die etwa derjenigen der Chipkarte selbst, für die sie vorgesehen ist, entspricht (wobei von einer Aufbewahrung bei Zimmertemperatur ausgegangen wird). Dabei kann eine Spannungsversorgung der Chipkarte mittels einer in der Chipkarten-Zubehörvorrichtung integrierten Batterie, z.B. einer Knopfzelle, bereitgestellt werden.
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Für einen Initialisierungsvorgang, für welchen die Chipkarten-Zubehörvorrichtung eingesetzt werden kann, verbraucht üblicherweise etwa 10% der in einer typischen Batterie, z.B. Knopfzelle, gespeicherten Ladung. Die restlichen 90% sind für Selbstentladung und Leckströme in der Isolierung. Je geringer die Leckströme sind, die auftreten, desto kleiner kann die Spannungsversorgung dimensioniert sein, was die Herstellungskosten verringert, und/oder die Chipkarten-Zubehörvorrichtung kann dafür eingerichtet sein, einen zusätzlichen Initialisierungsvorgang auszuführen.
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Die Chipkarten-Zubehörvorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen kann leicht herzustellen sein. Sie kann eine Taster- bzw. Druckschalterstruktur (allgemein: ein Rückstellelement) aufweisen, die eingerichtet ist, eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der Taster- bzw. Schalterstruktur und der Chipkarte zu erzeugen und in einem Ruhezustand die elektrisch leitende Verbindung zu unterbrechen.
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Mittels des Rückstellelements (z.B. des Tasters bzw. Druckschalters) kann eine ausgezeichnete Isolierung der Spannungsquelle gegenüber der Chipkarte (z.B. gegenüber einem darin enthaltenen integrierten Schaltkreis, z.B. einem Chip, und gegenüber dem Sensor, bereitgestellt werden, so dass Leckströme verhindert, verringert oder minimiert werden.
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Die elektrisch leitende Verbindung kann eine in der Chipkarten-Zubehörvorrichtung integrierte Spannungsquelle (z.B. eine Batterie) mit der Chipkarte verbinden.
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Die Chipkarten-Zubehörvorrichtung kann lösbar an der Chipkarte befestigbar sein.
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Die Chipkarte kann einen biometrischen Sensor (auch als Biometrie-Sensor oder einfach als Sensor bezeichnet) und eine kontaktbasiert-Schnittstelle aufweisen, die einander benachbart sein können. Die Chipkarten-Zubehörvorrichtung kann eine Öffnung aufweisen, die so eingerichtet ist, dass im an der Chipkarte montierten Zustand der biometrische Sensor freigelegt ist. Damit kann erreicht werden, dass beim Kontaktieren des biometrischen Sensors mit einem Körperteil (z.B. einem Berühren mit einem Finger) eine Rückstellkraft des Rückstellelements überwunden wird.
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In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann mittels des Rückstellelements eine Mehrzahl von elektrisch leitenden Verbindungen zwischen der Spannungsquelle und der Chipkarte erzeugbar sein. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann mindestens eine elektrisch leitende Verbindung bereits mit dem Befestigen der Chipkarten-Zubehörvorrichtung an der Chipkarte erzeugt werden, und lediglich eine der elektrisch leitenden Verbindungen kann mittels des Rückstellelements erzeugbar sein. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann eine beliebige Anzahl von elektrisch leitenden Verbindungen beim Befestigen der Chipkarten-Zubehörvorrichtung an der Chipkarte erzeugt werden, und eine weitere beliebige Anzahl von elektrisch leitenden Verbindungen kann mittels des Rückstellelements erzeugbar sein.
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In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Chipkarten-Zubehörvorrichtung ferner mit mindestens einer Leuchtquelle, beispielsweise einer LED, ausgestattet sein. Die Leuchtquelle kann eingerichtet sein, ein Betreiben der Chipkarte mittels der Chipkarten-Zubehörvorrichtung zu unterstützen, beispielsweise bei hergestelltem Kontakt und/oder bei einem erfolgreich registrierten biometrischen Signal aufzuleuchten.
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1 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein System 100, das gebildet ist aus einer Chipkarte 102 mit einer Chipkarten-Zubehörvorrichtung 104 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.
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2A zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer Chipkarten-Zubehörvorrichtung 104 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen, die an einer Chipkarte 102 montiert ist. Gemeinsam bilden sie das System 100.
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2B zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer Chipkarten-Zubehörvorrichtung 104 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen, die an einer Chipkarte 102 montiert ist. Gemeinsam bilden sie das System 100.
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Die Chipkarten-Zubehörvorrichtung 104 weist einen an einer Chipkarte 102 lösbar befestigbaren Träger 112 auf mit einer Öffnung 118, die so eingerichtet ist, dass durch die Öffnung 118 ein biometrischer Sensor 108 der Chipkarte 102 freigelegt ist, wenn der Träger 112 an der Chipkarte 102 befestigt ist.
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Die Chipkarten-Zubehörvorrichtung 104 weist ferner eine Spannungsversorgung 114 auf, die mindestens einen Spannungsversorgungskontakt 220T aufweist, und ein Rückstellelement 120, welches eingerichtet ist, einen elektrisch leitenden Kontakt zwischen dem mindestens einen Spannungsversorgungskontakt 220T und einem Kontaktpad 220B der Chipkarte 102 (welches beispielsweise Teil einer Kontaktbasiert-Schnittstelle 110 gemäß ISO 7816 sein kann) nur dann bereitzustellen, wenn die Chipkarten-Zubehörvorrichtung 104 an der Chipkarte 102 befestigt ist und ein der Öffnung 118 benachbarter Trägerbereich in Richtung der Chipkarte 102 gedrückt wird (das ist in 1 bis 2B als Kraft F veranschaulicht).
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Der Träger 112 kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen ein elektrisch isolierendes Material aufweisen, beispielsweise ein Kunststoffmaterial, beispielsweise ein typischerweise für Chipkarten-Zubehörvorrichtungen 104 genutztes Material.
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Der Träger 112 kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen so gestaltet sein, dass er selbst als Rückstellelement 120 dient. Das ist in 1 bis 2B dadurch veranschaulicht, dass ein sich über ein Chipkartenmodul 106 der Chipkarte 102 erstreckender Bereich in seiner Ruheposition freischwebend (d.h. nicht auf der Chipkarte aufliegend) gestaltet ist, und zum Erzeugen des elektrisch leitenden Kontakts in Richtung zur Chipkarte 102 entgegen der Federkraft, die mittels der Verbindung des freischwebenden Teils mit einem (in diesem Fall sich entlang des Kartenrands erstreckenden) an der Chipkarte 102 anliegenden Teil der Chipkarten-Zubehörvorrichtung 104 erzeugt wird, zu bewegen ist. Je nach Gestaltung (z.B. Dicke des Trägers im freischwebenden Bereich) kann der freischwebende Bereich dabei im Wesentlichen seine Form beibehalten und um den Befestigungsbereich wie ein Hebel schwenkbar sein, und/oder der freischwebende Bereich kann selbst elastisch verformbar sein, beispielsweise im Bereich, in welchem die Kraft aufgebracht wird, in Richtung zur Chipkarte 102 hin verformbar sein.
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Das Rückstellelement 120 kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen auf jede beliebige zweckdienliche Weise gestaltet sein, beispielsweise alternativ oder zusätzlich zu dem freischwebenden Bereich als zwischen dem Träger 112 und der Chipkarte angeordnetes Federelement 120.
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Die Rückstellkraft F kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen so dimensioniert sein, dass bei einer regulären Nutzung des biometrischen Sensors 108, beispielsweise bei einem Berühren einer durch die Öffnung 118 freigelegten Sensorfläche des Sensors 108 mit einem Finger (z.B. während des Initialisierungsvorgangs), bei welchem der Finger auch einen der Öffnung 118 benachbarten Bereich des Trägers 112 berührt, die Rückstellkraft F überwunden wird.
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Anders ausgedrückt kann die Rückstellkraft F so klein sein, dass sie bereits von einem locker aufgelegten Finger überwunden wird, andererseits groß genug, um ein Zurückfedern in die Ruheposition sicherzustellen.
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In verschiedenen Ausführungsbeispielen können sämtliche elektrisch leitenden Verbindungen zwischen den Spannungsversorgungskontakten 220T und den Kontaktpads 220B mittels des Rückstellelements 120 erzeugbar sein. Anders ausgedrückt sind alle Spannungsversorgungskontakte 220T bewegbare Spannungsversorgungskontakte 220TM. Beispielhaft ist das in 2A veranschaulicht, insbesondere im unteren Teil der 2A.
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In verschiedenen Ausführungsbeispielen können manche der elektrisch leitenden Verbindungen zwischen den Spannungsversorgungskontakten 220T und den Kontaktpads 220B bereits bei einem Montieren der Chipkarten-Zubehörvorrichtung 104 erzeugt werden, beispielsweise indem beim Montieren die Spannungsversorgungskontakte 220TF auf die Kontaktpads 220B gepresst werden. In einem solchen Fall kann es ausreichend sein, wenn lediglich einer oder ein Teil der elektrisch leitenden Verbindungen mittels des Rückstellelements 120 erzeugbar ist. Beispielhaft ist das in 2B veranschaulicht, insbesondere im unteren Teil der 2B, der zeigt, dass nur eine der fünf elektrisch leitenden Verbindungen mittels Betätigen des Rückstellelements 120 erzeugbar ist, indem der Spannungsversorgungskontakt 220TM in Richtung des Kontaktpads 220B bewegt wird.
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Somit wird eine Chipkarten-Zubehörvorrichtung 104 bereitgestellt, bei welcher mittels eines Rückstellelements 120 (z.B. Druckknopfs) die Chipkarte 102 bzw. der darin integrierte Sensor 108 (und ggf. ein den Sensor 108 betreibender Steuerschaltkreis usw.) nur dann aktiviert wird, wenn ein zu erfassendes Körperteil (z.B. ein Finger) das Rückstellelement 120 betätigt, d.h. in Richtung zur Chipkarte 102 bzw. zum Chipkartenmodul 106.
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In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann es nötig oder erwünscht sein, eine Mehrzahl von Fingern mittels des Sensors 108 zu erfassen. Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die elektrisch leitende Verbindung zwischen der Spannungsversorgung 114 und der Chipkarte 102 zwischen zwei Scans unterbrochen sein.
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Ein Steuerschaltkreis, z.B. ein Chip mit Software, kann eingerichtet sein, eine unerwartet oder erwartet unterbrochene Spannungsversorgung ohne Fehlfunktion zu handhaben.
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In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Chipkarten-Zubehörvorrichtung 104 mindestens ein auf oder in dem Träger 112 angeordnetes Leuchtmittel 116 aufweisen, beispielsweise mindestens eine LED.
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Das mindestens eine Leuchtmittel 116 kann beispielsweise eingerichtet sein, aufzuleuchten, wenn der elektrisch leitende Kontakt hergestellt ist.
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Das mindestens eine Leuchtmittel 116 kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen ein zweites Leuchtmittel 116 (oder allgemein eine beliebige Anzahl von Leuchtmitteln) aufweisen, das eingerichtet ist, mittels mindestens eines vorbestimmten Leuchtmusters eine kodierte Information bereitzustellen. Beispielsweise können die Leuchtmittel 116 Licht unterschiedlicher Farben emittieren, um eine ordungsgemäße bzw. eine fehlerhafte Funktion anzuzeigen, oder eine der Leuchtmittel 116 kann eingerichtet sein, aufzuleuchten oder mit einer vorgegebenen Frequenz zu blinken, wenn ein nachfolgender Finger aufzulegen ist, anders ausgedrückt eingerichtet sein, einen Initialisierungsvorgang anzuleiten, usw.
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3 zeigt ein Flussdiagramm 300 eines Verfahrens zum Betreiben einer Chipkarte mittels einer Chipkarten-Zubehörvorrichtung, die einen Träger mit einer Öffnung aufweist.
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Das Verfahren weist ein Befestigen des Trägers an der Chipkarte auf, derart, dass durch die Öffnung ein biometrischer Sensor der Chipkarte freigelegt ist (310), und ein Drücken eines der Öffnung benachbarten Trägerbereichs in Richtung der Chipkarte, um eine Rückstellkraft eines Rückstellelements zu überwinden und mindestens einen Spannungsversorgungskontakt einer Spannungsversorgung, die auf oder im Träger angebracht ist, mit einem Kontaktpad der Chipkarte zu verbinden (320).
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Im Folgenden werden zusammenfassend einige Ausführungsbeispiele angegeben.
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Ausführungsbeispiel 1 ist eine Chipkarten-Zubehörvorrichtung, die einen an einer Chipkarte lösbar befestigbaren Träger aufweist mit einer Öffnung, die so eingerichtet ist, dass durch die Öffnung ein biometrischer Sensor der Chipkarte freigelegt ist, wenn der Träger an der Chipkarte befestigt ist, eine Spannungsversorgung, die mindestens einen geöffneten Spannungsversorgungskontakt aufweist, und ein Rückstellelement, welches eingerichtet ist, einen elektrisch leitenden Kontakt zwischen dem mindestens einen geöffneten Spannungsversorgungskontakt und einem Kontaktpad der Chipkarte nur dann bereitzustellen, wenn die Chipkarten-Zubehörvorrichtung an der Chipkarte befestigt ist und ein der Öffnung benachbarter Trägerbereich in Richtung der Chipkarte durch eine Fingerkraft gedrückt wird.
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Ausführungsbeispiel 2 ist eine Chipkarten-Zubehörvorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 1, wobei eine Rückstellkraft des Rückstellelements so eingerichtet ist, dass diese beim Berühren des biometrischen Sensors überwunden wird, wobei die Chipkarte nicht mit Spannung versorgt wird, wenn keine Kraft oder eine zu geringe Kraft ausgeübt wird.
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Ausführungsbeispiel 2 ist eine Chipkarten-Zubehörvorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 1 oder 2, die ferner mindestens ein auf oder in dem Träger angeordnetes Leuchtmittel aufweist.
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Ausführungsbeispiel 4 ist eine Chipkarten-Zubehörvorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 3, wobei das mindestens eine Leuchtmittel eingerichtet ist, aufzuleuchten, wenn der elektrisch leitende Kontakt hergestellt ist.
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Ausführungsbeispiel 5 ist eine Chipkarten-Zubehörvorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 3 oder 4, wobei das mindestens eine Leuchtmittel ein zweites Leuchtmittel aufweist, das eingerichtet ist, mittels mindestens eines vorbestimmten Leuchtmusters eine kodierte Information bereitzustellen.
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Ausführungsbeispiel 6 ist eine Chipkarten-Zubehörvorrichtung gemäß einem der Ausführungsbeispiele 1 bis 5, wobei der mindestens eine Spannungsversorgungskontakt eine Mehrzahl von Spannungsversorgungskontakten aufweist, und das Rückstellelement eingerichtet ist, den elektrisch leitenden Kontakt zwischen jedem der Mehrzahl von Spannungsversorgungskontakten und jeweils einem zugeordneten Kontaktpad der Chipkarte nur dann bereitzustellen, wenn der der Öffnung benachbarte Trägerbereich in Richtung der Chipkarte gedrückt wird.
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Ausführungsbeispiel 7 ist eine Chipkarten-Zubehörvorrichtung gemäß einem der Ausführungsbeispiele 1 bis 6, welche ferner mindestens einen zusätzlichen Spannungsversorgungskontakt aufweist, der einen permanenten elektrisch leitenden Kontakt zu mindestens einem Kontaktpad der Chipkarte aufweist, wenn die Chipkarten-Zubehörvorrichtung an der Chipkarte befestigt ist.
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Ausführungsbeispiel 8 ist eine Chipkarten-Zubehörvorrichtung gemäß einem der Ausführungsbeispiele 1 bis 7, wobei das Rückstellelement als Teil des Trägers gebildet ist.
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Ausführungsbeispiel 9 ist eine Chipkarten-Zubehörvorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 8, wobei das Rückstellelement als an einer Seite frei über der Chipkarte angeordneter Hebel gebildet ist.
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Ausführungsbeispiel 10 ist ein Verfahren zum Betreiben einer Chipkarte mittels einer Chipkarten-Zubehörvorrichtung, die einen Träger mit einer Öffnung aufweist, wobei das Verfahren ein Befestigen des Trägers an der Chipkarte aufweist, derart, dass durch die Öffnung ein biometrischer Sensor der Chipkarte freigelegt ist, und ein Drücken, mit einem Finger, eines der Öffnung benachbarten Trägerbereichs in Richtung der Chipkarte, um eine Rückstellkraft eines Rückstellelements zu überwinden und mindestens einen geöffneten Spannungsversorgungskontakt einer Spannungsversorgung, die auf oder im Träger angebracht ist, mit einem Kontaktpad der Chipkarte zu verbinden, aufweist.
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Ausführungsbeispiel 11 ist ein Verfahren gemäß Ausführungsbeispiel 10, wobei eine Rückstellkraft des Rückstellelements so eingerichtet ist, dass diese beim Berühren des biometrischen Sensors überwunden wird, wobei die Chipkarte nicht mit Spannung versorgt wird, wenn keine Kraft oder eine zu geringe Kraft ausgeübt wird.
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Ausführungsbeispiel 12 ist ein Verfahren gemäß Ausführungsbeispiel 10 oder 11, wobei die Chipkarten-Zubehörvorrichtung mindestens ein auf oder in dem Träger angeordnetes Leuchtmittel aufweist.
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Ausführungsbeispiel 13 ist ein Verfahren gemäß Ausführungsbeispiel 12, wobei das mindestens eine Leuchtmittel eingerichtet ist, aufzuleuchten, wenn der mindestens eine Spannungsversorgungskontakt mit dem Kontaktpad der Chipkarte verbunden ist.
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Ausführungsbeispiel 14 ist ein Verfahren gemäß Ausführungsbeispiel 12 oder 13, wobei das mindestens eine Leuchtmittel ein zweites Leuchtmittel aufweist und das Verfahren ferner ein Bereitstellen einer kodierten Information mittels mindestens eines vorbestimmten Leuchtmusters mittels des zweiten Leuchtmittels aufweist.
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Ausführungsbeispiel 15 ist ein Verfahren gemäß einem der Ausführungsbeispiele 10 bis 14, wobei der mindestens eine Spannungsversorgungskontakt eine Mehrzahl von Spannungsversorgungskontakten aufweist, wobei das Verfahren ferner beim Drücken des Trägerbereichs ein Verbinden der Mehrzahl von Spannungsversorgungskontakten und jeweils einem zugeordneten Kontaktpad der Chipkarte aufweist.
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Ausführungsbeispiel 16 ist ein Verfahren gemäß einem der Ausführungsbeispiele 10 bis 15, wobei die Chipkarten-Zubehörvorrichtung ferner mindestens einen zusätzlichen Spannungsversorgungskontakt aufweist, der einen permanenten elektrisch leitenden Kontakt zu mindestens einem Kontaktpad der Chipkarte aufweist, wenn die Chipkarten-Zubehörvorrichtung an der Chipkarte befestigt ist.
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Ausführungsbeispiel 17 ist ein Verfahren gemäß einem der Ausführungsbeispiele 10 bis 16, wobei das Rückstellelement als Teil des Trägers gebildet ist.
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Ausführungsbeispiel 18 ist ein Verfahren gemäß Ausführungsbeispiel 17, wobei das Rückstellelement als an einer Seite frei über der Chipkarte angeordneter Hebel gebildet ist.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung ergeben sich aus der Beschreibung des Verfahrens und umgekehrt.
