DE19611986A1 - Elektronisches Schloß mit kontaktfreier Leseeinheit - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektronisches Schloß der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.

Bei elektronischen Schlössern mit codierten Magnetstreifen, bei denen dieser Magnetstreifen auf einer Karte (Magnetkarte) ange­ ordnet ist, erfolgt das Lesen der auf diesem Magnetstreifen gespeicherten Informationen zu dem Zeitpunkt, zu dem die Karte in mechanische Berührung mit einem Lesekopf gebracht wird. Bei dieser Technik von Schlössern ist es lediglich möglich, eine feste und permanente Information zu lesen, die vorher auf die Magnetkarte aufcodiert wurde, und die zu jedem Zeitpunkt lesbar ist, weil dies nicht anders erforderlich ist.

Diese Art von Technik von Magnetkarten ist heute in weit ver­ breitetem Gebrauch in Hotels und ähnlichen Einrichtungen. Der­ artige Schlösser werden autonom betrieben, wobei sie mit einer elektrischen Batterie und einem elektrischen Schalter versehen sind, so daß beim Einschieben der Karte der Schalter betätigt wird und die Batterie die elektrische Speiseleistung liefert, die zum Lesen des Magnetstreifens erforderlich ist, wobei die Vorrichtung beim Herausziehen der Karte wieder in die Bereit­ schaftsstellung versetzt wird. Während der funktionsfreien Perioden liefert die Batterie den geringen Leistungsverbrauch, den die digitalen Schaltungen des Lesers im Ruhezustand in Erwartung des Empfangs eines Aktivierungssignals von dem Schalter benötigen.

Eine weitere modernere Technik bei elektronischen Schlössern ist die Verwendung von kontaktfreien Leseeinheiten, die so genannt werden, weil die Übertragung von Daten zwischen der Leseeinheit und der Karte ("kontaktfreie Karte") oder einem anderen äquiva­ lenten codierten Träger (beispielsweise einem Schlüsselbund) ohne die Notwendigkeit eines körperlichen Kontaktes über Hoch­ frequenzsignale erfolgt. Bei dieser Technik enthält die Karte einen programmierbaren Chip, der in der Lage ist, ein mit co­ dierter Information moduliertes Signal auszusenden, das von der kontaktfreien Leseeinheit demoduliert und gelesen wird, wobei die Karte zu diesem Zweck mit Energie versorgt werden muß. Diese Energieversorgung erfolgt über die kontaktfreie Leseeinheit selbst über ein Hochfrequenzsignal, das dauernd ausgesandt wird. Allgemein enthält die kontaktfreie Leseeinheit eine Antenne in Form einer ebenen Spule, die unter einer aus Kunststoff beste­ henden Schutzabdeckung angeordnet ist, die für elektromagneti­ sche hochfrequente Wellen durchlässig ist, wobei die Leseeinheit weiterhin eine elektronische Schaltung aufweist, die diese Spule elektrisch über eine Verbindung der beiden Anschlußleitungen ansteuert.

Bei dieser kontaktfreien Technik ist es möglich, daß der Daten­ fluß bidirektional (interaktiv) zwischen der Karte (oder ggf. dem Träger) und der Leseeinheit erfolgt, was einen weiten Bereich von interessanten Möglichkeiten bei der Anwendung auf elektronische Schlösser ergibt.

Die Tatsache, daß die kontaktfreie Leseeinheit dauernd ein Signal aussenden muß und deshalb Betriebsenergie verbraucht, stellt den Grund dafür dar, daß derzeit keine elektronischen Schlösser mit einer kontaktfreien Leseeinheit existieren, die autonom sind (d. h. aus elektrischen Batterien gespeist werden), so daß ihre Anwendung auf Anlagen beschränkt ist, die aus Sicherheitsgründen oder anderen Gründen eine dauernde Zuführung elektrischer Energie aufweisen.

Entsprechend besteht ein großer Markt beispielsweise für Hotels und andere auch private Anwendungen an dieser vorteilhaften technischen Möglichkeit, wobei jedoch keine hohen Einbaukosten entstehen sollen, die nur für Neuinstallationen gerechtfertigt sind, nicht jedoch für den Austausch und den Ersatz üblicher Schlösser von Hotels, wobei die neuartige Betriebsweise durch die Modernisierung auf diesem Gebiet erforderlich wird.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich in keiner Weise auf Neuerungen hinsichtlich der Technik, die bei der Übertragung oder beim Empfang von Hochfrequenzsignalen verwendet wird, und auch nicht auf die integrierten Schaltungen (wie beispielsweise den Chip, mit dem die kontaktfreie Karte versehen ist), die durch eine derart geringe elektrische Speiseleistung aktiviert werden können, wie sie von dem elektromagnetischen Feld gelie­ fert wird, das von der kontaktfreien Leseeinheit erzeugt wird. Die Erfindung befaßt sich auch nicht mit den Techniken der Inte­ gration einer Antenne und den elektronischen Schaltungen, die zur Speicherung der codierten Information und den Austausch dieser Information mit dem Lesegerät über Hochfrequenz erforder­ lich sind, im Inneren der Karte vom Typ einer Kreditkarte.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht andererseits darin, eine Möglichkeit zu schaffen, ein elektronisches Schloß mit einer kontaktfreien Leseeinheit auszubilden, wobei das Schloß autonom arbeiten kann und aus einer elektrischen Batterie gespeist wird, wobei dieses Schloß eine technische und formelle Konstruktion aufweisen soll, die in der Lage ist, nicht nur für Neuinstallation verwendet zu werden, sondern auch mit minimalen Modifikationen Schlösser ersetzen kann, die bereits vorhanden sind und mit Leseeinheiten für Magnetkarten oder perforierte Karten versehen sind.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Das erfindungsgemäße elektronische Schloß ist insbesondere für diejenigen Anwendungen geeignet, bei denen eine autonome Be­ triebsweise an jeder Einbaustelle erforderlich ist, d. h. daß keine dauernde elektrische Stromzuführung erforderlich ist, sondern die Speiseleistung von elektrischen Batterien geliefert werden kann. Ein typisches Anwendungsbeispiel dieser autonomen Betriebsweise ergibt sich bei Schlössern an Zimmertüren von Hotels, wobei die Anwendung des erfindungsgemäßen Schlosses jedoch in keiner Weise hierauf beschränkt ist.

Das erfindungsgemäße elektronische Schloß wird über elektro­ magnetische hochfrequente Wellen durch eine kontaktfreie Karte mit einem ggf. inaktiven programmierbaren Chip betätigt, wobei die entsprechende kontaktfreie Leseeinheit autonom durch elek­ trische Batterien gespeist wird, die die erforderliche Energie für die Betriebsweise und für die Speisung der digitalen Schaltungen im Ruhezustand liefern, in dem sie einen minimalen Energieverbrauch in Bereitschaft für den Betriebszustand auf­ weisen. Andererseits weist diese Leseeinheit einen elektrischen Schalter auf, der bei der Zuführung der kontaktfreien Karte mechanisch betätigt wird und die Aktivierung der im Ruhezustand befindlichen digitalen Schaltungen hervorruft, worauf dann von der Antennenspule der Leseeinheit ein Hochfrequenzsignal ausge­ sandt wird, das den Chip der Karte speist, die dann über ihre eigene Antennenspule ihre codierte Information an die Leseein­ heit liefert, und zwar ggf. in Wechselwirkung mit dieser.

Damit ist es nicht mehr erforderlich, daß sich die kontaktfreie Leseeinheit dauernd im aktiven Zustand befindet und Hochfrequenz aus sendet und damit dauernd den Betriebsstrom für eine normale Betriebsweise verbraucht, sondern es wird dieser Betriebsstrom lediglich in den verkürzten Zeitperioden benötigt, in denen der Öffnungsvorgang des Schlosses ausgeführt wird. Damit werden wie im Fall mit Lesegeräten mit Magnetkarten die digitalen Schaltun­ gen der kontaktfreien Leseeinheit in einen Ruhezustand versetzt (ohne Aussendung von Hochfrequenz), in den sie einen minimalen Speisestrom aus der elektrischen Batterie entnehmen. Erst wenn der Schalter betätigt wird, was mit dem Zeitpunkt zusammenfällt, zu dem sich der Chip der Karte in dem elektromagnetischen Feld befindet, das von der kontaktfreien Leseeinheit erzeugt wird und die Speiseleistung für den Chip liefert, damit dieser sein Datenübertragungsprotokoll für Daten mit diesem kontaktfreien Lesegerät ausführt, wird der normale Betriebszustand hergestellt (der beendet wird, wenn die Karte herausgezogen wird, worauf die Leseeinheit auf den Ruhezustand mit geringem Energieverbrauch zurückkehrt). Dieser Energieverbrauch kann wiederholt von einer Batterie über ein oder mehrere Jahre geliefert werden, ohne daß es erforderlich ist, die Batterie auszutauschen. Andererseits ermöglicht die einfache Konstruktion des erfindungsgemäßen Schlosses dessen Integration in funktionelle Formen, Abmessungen und Geometrien von elektronischen Schlössern, die bereits vorhanden sind.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Zuführung der kontaktfreien Karte in das Innere einer Nut oder eines Schlitzes, der im Gehäuse des Schlosses ausgebildet ist, wobei benachbart zu diesem Schlitz die Antennenspule der kontaktfreien Leseeinheit angeordnet ist. In diesem Schlitz ist ein elektrischer Schalter angeordnet, dessen Betätigungs­ hebel im Inneren der Nut angeordnet ist und in die Bewegungs­ bahn der kontaktfreien Karte vorspringt, wobei es andererseits auch möglich ist, daß der Betätigungshebel aus dem Gehäuse heraus vorspringt und an einer Stelle angeordnet ist, die ergonomisch so angeordnet ist, daß er von dem Benutzer mit der gleichen Hand betätigt wird, die die Karte hält, wobei diese Betätigung beim Vorgang der Einführung der Karte erfolgt.

Diese bevorzugte Lösung ergibt die Möglichkeit, daß die Anten­ nenspule des Chips der Karte sehr nahe an der Antennenspule der kontaktfreien Leseeinheit angeordnet wird, wodurch ein hoher Wirkungsgrad beim Austausch von Energie zwischen diesen beiden Teilen erzielt wird, weil das Lesen der Karte unter Verwendung eines sehr schwachen Signals in dem Lesegerät erfolgen kann und es ermöglicht, daß die Erregungsschaltung für die Antennenspule des Lesegerätes sehr einfach aufgebaut wird, wodurch die Lebens­ dauer der Batterie vergrößert wird.

Ein weiterer Vorteil dieser Lösung besteht darin, daß in Ver­ bindung mit der Verwendung einer geringen Hochfrequenzleistung und der Tatsache, daß die Datenübertragung im Inneren des Gehäu­ ses erfolgt, sich von Natur aus eine wesentlich größere Sicher­ heit als bei Leseeinheiten ergibt, die nach außen hin frei liegen, wodurch die Möglichkeit der Ausspähung des Datenaus­ tausches zwischen der Leseeinheit und der Karte selbst mit Hilfe von hochentwickelten Empfängern unmöglich gemacht wird.

Konstruktiv ergibt diese Lösung den weiteren wesentlichen Vorteil, daß es möglich wird, in einfacher Weise ein Schloß mit Magnetkarten durch ein Schloß für kontaktfreie Karten zu ersetzen. Mechanisch reicht es aus, den magnetischen Lesekopf durch die ebene Spule zu ersetzen, die eine ähnliche Position einnimmt. Elektrisch ist es lediglich erforderlich, die elektronischen Schaltungen so auszubilden, daß sie die Hoch­ frequenzsignale in der Spule erzeugen, wobei die Drähte, die den magnetischen Lesekopf mit ihrer Steuerschaltung verbinden, die gleichen sind, die dann die Spule mit ihrer Hochfrequenz­ oszillatorschaltung verbinden.

Weiterhin ist es vorteilhaft, daß die Art der Handhabung, näm­ lich des Einschiebens der Karte in eine Nut, dem Benutzer ver­ traut ist.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Zuführung der Karte auf der Außenseite des Gehäuses über die Betätigung einer vorspringenden Taste, die in die Vor­ derseite des Gehäuses eingebaut ist und die auf den Betätigungs­ hebel des elektrischen Schalters einwirkt. Diese Taste enthält in ihrem Inneren die Antennenspule der Leseeinheit. Zum Öffnen des Schlosses ist es erforderlich, in irgendeiner Weise auf die Taste zu drücken, und zwar entweder direkt mit einer Seite der kontaktfreien Karte oder mit der Hand, die die Karte hält, oder mit einer anderen Hand, als der, die die Karte hält.

Ein Vorteil dieser zweiten Lösung besteht darin, daß diese Lösung nicht dadurch unbrauchbar gemacht werden kann, daß irgendwelche Fremdkörper in den Schlitz der Leseeinheit einge­ führt werden, weil ein derartiger Schlitz nicht vorhanden ist. Weiterhin ergibt sich hierbei die Möglichkeit, daß Träger oder Halter für den Chip ausgelesen werden, die von Karten verschie­ den sind und beispielsweise die Form eines Etiketts oder Aufkle­ bers aufweisen, der an einem Schlüsselbund angebracht ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen noch näher erläutert.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines elektronischen Schlosses gemäß der Erfindung, das in eine Tür 9 eingebaut ist,

Fig. 2 eine schematische und vergrößerte Vorderansicht der in Fig. 1 mit einem Kreis umgebenen Einzelheit 10, die einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung entspricht,

Fig. 3 eine schematische Schnittansicht entlang der Linie 11 nach Fig. 2, wobei eine Karte 2 in einer Position ge­ zeigt ist, in der sie zum Einschieben bereit ist,

Fig. 4 eine der Fig. 3 ähnliche Ansicht, bei der die Karte 2 jedoch in ihre Betriebsstellung eingeschoben wurde,

Fig. 5 eine der Fig. 1 entsprechende Ansicht, die sich jedoch auf eine zweite bevorzugte Ausführungsform der Erfindung bezieht,

Fig. 6 eine schematische Ansicht, die dem Schnitt ent­ lang der Linie 12 nach Fig. 5 entspricht, wobei die Karte 2 in eine Lesestellung gebracht wurde,

Fig. 7 und 8 eine dritte bevorzugte Ausführungsform.

Bei diesen Figuren wurden die folgenden Bezugsziffern verwendet:

Bezugszeichenliste

 1 elektronisches Schloß
 1a Gehäuse des Schlosses 1
 2 kontaktfreie Karte
 2a programmierbarer Chip der Karte 2
 3 kontaktfreie Leseeinheit
 3a digitale Schaltungen der Leseeinheit 3
 3b Antennenspule der Leseeinheit 3
 4 elektrische Speisebatterieeinheit
 5 Schalter
 5a Betätigungshebel des Schalters 5
 6 Nut oder Schlitz
 7 Taste
 8 Anzeigelampen
 9 Tür
10 vergrößerte Einzelheit
11 Schnittlinie
12 Schnittlinie
13 Tastatur
14 feste Halterung

In den Zeichnungen sind bevorzugte Ausführungsformen eines elektronischen Schlosses dargestellt, die einerseits einen kontaktfreien Leser verwenden, andererseits jedoch autonom betriebsfähig sind und eine formelle und funktionelle Kon­ struktion aufweisen, die mit elektronischen Schlössern mit Magnetkarten kompatibel ist.

Ein wesentliches Merkmal des neuartigen elektronischen Schlos­ ses mit kontaktfreiem Leser besteht darin, daß ein Schalter 5 in einer derartigen Weise angeordnet ist, daß beim Vorgang der Zuführung der kontaktfreien Karte 2 an den Leser des elektro­ nischen Schlosses die Betätigung dieses Schalters dann und nur dann eine Aktivierung der digitalen Schaltungen 3a der kontakt­ freien Leseeinheit 3 hervorruft, so daß dessen Antennenspule 3b ein Hochfrequenzsignal aussendet, das die (nicht dargestellte) Antennenspule speist, die mit dem Chip 2a der Karte 2 verbunden ist, wobei diese Karte ihre codierte Information aussendet, damit diese von der Leseeinheit 3 verarbeitet wird. Wenn diese codierte Information als gültig erkannt wird, so liefert die Leseeinheit einen Befehl für das Öffnen des Schloßmechanismus, wobei die Leseeinheit bei Verwendung eines interaktiven Chips 2a außerdem einen Datenfluß in umgekehrter Richtung bewirken kann, der Informationen von der Leseeinheit 3 an den Chip 2a liefert. Die für diese Öffnungsvorgänge (und selbstverständlich auch für den geringen Verbrauch der digitalen Schaltungen 3a im Ruhezustand) erforderliche Energie wird von der elektrischen Batterieeinheit 4 geliefert, die unter diesen Umständen eine Energie zur Verfügung stellt, die über ein oder mehrere Jahre für einen autonomen Betrieb ausreicht.

Die Fig. 2 bis 4 zeigen den Aufbau und die Betriebsweise für eine Ausführungsform, bei der die Karte 2 in das Innere einer Nut 6 eingeführt wird, in der die Karte den Betätigungshebel 5a des Schalters 5 betätigt, wobei der Chip 2a gegenüberliegend und in der Nähe der Antennenspule 3b angeordnet wird. Eine abgeänderte Ausführungsform dieser Lösung besteht darin, daß der Betätigungshebel 5a aus dem Gehäuse 1a heraus vorspringt und mit der gleichen Hand des Benutzers betätigt wird, wie die, die die Karte 2 hält, um diese Karte in das Schloß einzuschieben.

Die Fig. 5 und 6 beziehen sich andererseits auf eine Ausfüh­ rungsform, bei der Betätigung des Hebels 5a des Schalters 5 durch eine Taste 7 hervorgerufen wird, in der die Antennenspule 3b angeordnet ist und die bei der Zuführung der Karte 2 durch die Ebene der Karte selbst, durch die Hand, die diese Karte hält oder durch die freie Hand betätigt werden kann. Bei dieser Ausführungsform kann der Chip 2a anstelle seiner Anbringung an einer Karte 2 in Form eines "Etiketts" an einem Schlüsselbund angebracht werden. Bei beiden Lösungen ist die Verwendung von Anzeigelampen 8 für die Betriebsweise vorgesehen, die auf dem Gehäuse 1a oder bei der zweiten Ausführungsform auf der Taste 7 selbst angeordnet sind.

In den Fig. 7 und 8 ist eine dritte bevorzugte Ausführungsform gezeigt, in der zusätzlich zu der Leseeinheit 3 eine Tastatur 13 vorgesehen ist, wobei sich die Möglichkeit einer Doppelfunk­ tion ergibt, bei der die Betätigung irgendeiner Taste die Akti­ vierung der im Ruhezustand befindlichen digitalen Schaltungen 3a hervorruft, wobei diese Aktivierung mit oder ohne Eingabe eines bestimmten persönlichen Codes durch geeignete Betätigung der Tasten zur Validierung möglich ist, wodurch dann von den integrierten digitalen Schaltungen 3a die Aussendung eines geeigneten Signals über die Antennenspule 3 hervorgerufen wird, um die Karte 2 zu speisen.

Wenn die Karte 2 das Speisesignal empfangen hat, kann die Betätigung oder eine wechselseitige Betätigung erfolgen, wie dies zweckmäßig ist.

Bei dieser Ausführungsform kann die Tastatur 13 die Form einer Folientastatur aufweisen und auf einer festen Kunststoffhalte­ rung 14 angeordnet sein, die in ihrem Inneren die Antennenspule 3b aufnimmt.

Hierbei ergeben sich vorfältige Betriebsmöglichkeiten, bei denen die einfache Betätigung der Tasten der Tastatur 13 einem bestimmten Code entspricht und in Kombination mit der Betätigung der Tastatur und einer Leseeinheit für die kontaktfreie Karte verwendet wird.

Claims (5)

1. Elektronisches Schloß mit autonomer Betriebsleistungsver­ sorgung und einer kontaktfreien Leseeinheit, wobei das elektro­ nische Schloß vorzugsweise über hochfrequente elektromagnetische Wellen durch eine kontaktfreie Karte betätigbar ist, die einen gegebenenfalls interaktiv programmierbaren Chip aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die kontaktfreie Leseeinheit (3) einerseits mit einer autonomen Speiseleistungseinheit in Form von elektrischen Batterien (4) versehen ist, die zur Lieferung der elektrischen Energie bestimmt ist, die die Leistung für die Funktion des elektronischen Schlosses (1) liefert sowie dazu bestimmt ist, die digitalen Schaltungen (3a) der Leseeinheit (3) in einem Ruhezustand mit minimalem Stromverbrauch in Erwartung der Funktionsweise zu halten, daß die Leseeinheit (3) weiterhin mit einem elektrischen Schalter (5) versehen ist, der bei der Zuführung der kontaktfreien Karte (2) mechanisch betätigt wird und die Aktivierung der im Ruhezustand befindlichen digitalen Schaltungen (3a) und die sich daraus ergebende Aussendung von Hochfrequenzleistung durch eine Antennenspule (3b) der Leseein­ heit (3) hervorruft, wobei die Hochfrequenzleistung den Chip (2a) der Karte (2) speist, damit diese Karte über ihre eigene Antennenspule ihre codierte Information an die Leseeinheit (3) aussendet und gegebenenfalls mit dieser in Wechselwirkung tritt.

2. Elektronisches Schloß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung der kontaktfreien Karte (2) im Inneren einer Nut oder eines Schlitzes (6) in dem Gehäuse (1a) des Schlosses (1) erfolgt, daß benachbart zu einer Seite des Schlitzes die Antennenspule (3b) der Leseeinheit (3) angeordnet ist, und daß ein Betätigungshebel (5a) des elektri­ schen Schalters im Inneren der Nut (6) angeordnet ist und in die Bewegungsbahn der Karte (2) bei deren Einführen vorspringt.

3. Elektronisches Schloß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Betätigungshebel des elektri­ schen Schalters (5) auf der Außenseite des Gehäuses (1a) des elektronischen Schlosses (1) vorspringt und an einer Stelle angeordnet ist, die eine ergonomische Betätigung des Schalters durch den Benutzer mit der gleichen Hand, die die Karte hält, ermöglicht, so daß die Betätigung beim Einführen der Karte erfolgt.

4. Elektronisches Schloß nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung der Karte (2) von der Außenseite des Gehäuses (1a) aus erfolgt, wobei eine Taste (7) betätigt wird, die auf der Vorderfläche des Gehäuses (1a) ange­ ordnet ist und auf den Betätigungshebel (5a) des elektrischen Schalters (5) einwirkt, und daß die Antennenspule (3b) der Leseeinheit (3) im Inneren der Taste (7) angeordnet ist.

5. Elektronisches Schloß nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leseeinheit (3) zusätzlich mit einer Tastatur (13) verbunden ist, daß die Betätigung irgend­ einer Taste der Tastatur die Aktivierung der im Ruhezustand befindlichen digitalen Schaltungen (3a) hervorruft, daß über die Tastatur die Eingabe eines persönlichen Codes durch Betäti­ gung der Tasten möglich ist, wobei dieser Code durch die inte­ grierten digitalen Schaltungen (3a) ausgewertet wird, und daß bei der Aktivierung der digitalen Schaltungen die Antennenspule (3b) der Leseeinheit ein Signal aussendet, das den Chip der Karte (2) speist, die dann mit der Leseeinheit zusammenwirkt.