DE19639704C2 - Kontaktiersystem insbesondere zum Kontaktieren von auf Chipkarten vorgesehenen Kontaktstellen in einer Chipkarten-Lesevorrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kontaktiersystem gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, d. h. ein Kontaktier­ system insbesondere zum Kontaktieren von auf Chipkarten vor­ gesehenen Kontaktstellen in einer Chipkarten-Lesevorrichtung, mit Kontaktelementen, welche mit jeweils zugeordneten Kontaktstellen in Kontakt bringbar sind, wobei zumindest teilweise pro Kontaktstelle zwei oder mehr Kontaktelemente vorgesehen sind, welche derart angeordnet und ausgebildet sind, daß sie durch die jeweils zugeordnete Kontaktstelle elektrisch miteinander verbindbar sind.

Ein derartiges Kontaktiersystem ist aus der DE 295 10 948 U1 bekannt.

In der DE 295 10 948 U1 ist ein Kontaktiersystem beschrieben, bei dem einem Oberflächenkontakt einer zu kontaktierenden Chipkarte mehrere Kontaktelemente zugeordnet sind. Das Vor­ sehen mehrerer Kontaktelemente pro Oberflächenkontakt ermög­ licht es, zu ermitteln, ob die zu lesende Chipkarte ihre Lesestellung erreicht hat.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kontaktiersystem gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, durch welches die Ermittlung, ob die zu lesende Chipkarte die Lesestellung erreicht hat, mit besonders gerin­ gem Aufwand erfolgen kann.

Diese Aufgabe wird durch Vorsehen des im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 beanspruchten Merkmals gelöst.

Demnach ist eine Potentialvergleichseinrichtung vorgesehen, die dazu ausgelegt ist, die Potentiale der einer Kontakt­ stelle zugeordneten Kontaktelemente zu vergleichen.

Sind die Potentiale gleich, so läßt sich daraus folgern, daß die einer Kontaktstelle zugeordneten Kontaktelemente über die Kontaktstelle miteinander verbunden sind, die Chipkarte sich also in der Lesestellung befindet; unterscheiden sich die Potentiale, so ist nur eines oder keines der Kontaktelemente mit der zugeordneten Kontaktstelle verbunden und die Chip­ karte befindet sich noch nicht oder nicht mehr in der Lese­ stellung. Dies trifft selbst dann zu, wenn weder über die Kontaktelemente noch über die Kontaktstelle eine Spannung eingeprägt wird.

Die Ermittlung, ob sich eine zu lesende Chipkarte in der Lesestellung befindet, ist mithin ohne Anlegen einer Meß­ spannung, also jederzeit und denkbar einfach durchführbar.

Weil die Kontaktelemente zur Lesepositions-Ermittlung nicht mit einer Spannung beaufschlagt werden müssen, kann von der Kontaktstelle der Chipkarte eine vorbestimmte Spannung oder Impulsfolge ausgegeben werden. Dies erweist sich als vorteil­ haft, weil dann einhergehend mit der Ermittlung, ob sich eine zu lesende Chipkarte in der Lesestellung befindet, eine Iden­ tifizierung der Chipkarte erfolgen kann. D.h., es kann nicht nur überprüft werden, ob sich die zu lesende Chipkarte in der Lesestellung befindet, sondern auch, ob es eine ganz bestimm­ te (zugelassene) Chipkarte ist, die sich in der Lesestellung befindet.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unter­ ansprüchen, der folgenden Beschreibung und den Zeichnungen entnehmbar.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbei­ spiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Draufsicht auf den die Kontaktstellen (Ober­ flächenkontakte) enthaltenden Abschnitt einer Chip­ karte im durch jeweils zugeordnete Kontaktelemente einer Chipkarten-Lesevorrichtung kontaktierten Zu­ stand, und

Fig. 2 eine ausschnittsweise Schnittansicht der in der Fig. 1 gezeigten Anordnung (Querschnitt längs der in der Fig. 1 eingezeichneten Linie II-II.

Das im folgenden beschriebene Kontaktiersystem ist Teil einer Chipkarten-Lesevorrichtung. Die Chipkarten-Lesevorrichtung wiederum kann Bestandteil beliebiger, die Verwendung von Chipkarten erfordernder Geräte, beispielsweise von Karten­ telefonen, Mobiltelefonen, Systemen zur Überprüfung der Zutrittsberechtigung etc. sein.

Es sei jedoch bereits an dieser Stelle darauf hingewiesen, daß das beschriebene Kontaktiersystem nicht nur zur Kontak­ tierung von Chipkarten bzw. Chips enthaltenden Karten oder Modulen, sondern grundsätzlich zur Kontaktierung von Vorrich­ tungen jeder Art (insbesondere von Oberflächenkontakten auf­ weisenden Vorrichtungen) geeignet ist.

Die Chipkarte, die es, genauer gesagt deren Kontaktstellen es im betrachteten Ausführungsbeispiel zu kontaktieren gilt, ist in den Figuren mit dem Bezugszeichen 2 bezeichnet. Die zu kontaktierenden Kontaktstellen (Oberflächenkontakte) der Chipkarte 2 sind mit dem Bezugszeichen 21 bezeichnet. Wie aus der Fig. 1 ersichtlich ist, sind auf der betrachteten Chip­ karte sechs Kontaktstellen 21 vorgesehen, die in zwei aus je­ weils drei Kontaktstellen bestehenden Reihen angeordnet sind. Die Kontaktstellen-Reihen sind bezüglich einer Einschub­ richtung E, längs welcher die Chipkarte 2 in die betrachtete Chipkarten-Lesevorrichtung bzw. einen dafür vorgesehenen Schacht derselben einzuschieben ist, hintereinander liegend angeordnet.

Die in den Figuren gezeigte Stellung der Chipkarte 2 sei de­ ren Lesestellung, also diejenige Stellung, im welcher die Chipkarte bestimmungsgemäß ansprechbar ist. In dieser Stel­ lung sind die Kontaktstellen 21 der Chipkarte 2 wie in den Figuren gezeigt durch zugeordnete Kontaktelemente 1 der Chip­ karten-Lesevorrichtung kontaktiert.

Wie aus der Fig. 1 ersichtlich ist, sind fünf der sechs Kon­ taktstellen 21 jeweils durch ein Kontaktelement 1 kontak­ tiert. Eine der Kontaktstellen 21, nämlich die gemäß der Dar­ stellung in der Fig. 1 links unten angeordnete Kontaktstelle 21 ist durch zwei Kontaktelemente 1 kontaktiert; diese eine, durch zwei Kontaktelemente 1 kontaktierte Kontaktstelle 21 und die diese kontaktierenden Kontaktelemente 1 sind in der Fig. 2 im Querschnitt dargestellt.

Die Kontaktelemente 1 einschließlich der Zuleitungen zu den­ selben sind im betrachteten Ausführungsbeispiel durch eine flexible Leiterplatte realisiert. Die im betrachteten Bei­ spiel verwendete flexible Leiterplatte weist den üblichen Schichtaufbau auf; sie besteht, wie aus der Fig. 2 ersicht­ lich ist, aus einer oberen (elektrisch isolierenden) Deck­ folie 11, einer unteren (ebenfalls elektrisch isolierenden) Deckfolie 12 und einer zwischen diesen angeordneten (elektrisch leitenden) Leiterbahnschicht.

Die Leiterbahnschicht enthält eine Vielzahl von im wesent­ lichen parallel zur Einschubrichtung E verlaufenden Leiter­ bahnen 13. Diese Leiterbahnen 13 bilden die Kontaktelemente 1 und die Zuleitungen zu denselben, wobei die die Kontakt­ elemente 1 bildenden Leiterbahnabschnitte verbreitert aus­ gebildet sind. Ein praktisches Beispiel für den Verlauf und die Form der Leiterbahnen 13 ist aus der Fig. 1 ersichtlich.

Die den zu kontaktierenden Kontaktstellen 21 der Chipkarte 2 zugewandte Deckfolie, d. h. die gemäß der Darstellung in der Fig. 2 untere Deckfolie 12 ist in denjenigen Bereichen der Leiterbahnen 13, welche mit den Kontaktstellen 21 der Chip­ karte 2 in Kontakt kommen (können) sollen, lokal unterbrochen bzw. entfernt. Dieses Unterbrechen bzw. Entfernen kann bei­ spielsweise durch ein lokales Wegätzen der ursprünglich dort vorhandenen Deckfolienabschnitte erfolgen.

Nach einem derartigen lokalen Entfernen der Deckfolie 12 sind die vormals durch die Deckfolie bedeckten Abschnitte der Lei­ terbahnen frei zugänglich. Diese freigelegten Leiterbahn­ abschnitte der flexiblen Leiterplatte können als Kontakt­ elemente der Chipkarten-Lesevorrichtung zum Kontaktieren von zugeordneten Kontaktstellen der Chipkarte verwendet werden.

Zur Kontaktierung der Kontaktstellen 21 werden die von der Deckfolie 12 befreiten Abschnitte der flexiblen Leiterplatte jeweils mittels einer (in den Figuren nicht gezeigten) Feder oder eines Federabschnittes (bei Vorsehen von einer einzigen Feder für mehrere Kontaktelemente) gegen die zu kontaktie­ rende Kontaktstelle 21 gedrückt. Die (von der besagten Feder oder dem Federabschnitt aufgebrachte) Kraft, durch welche das Andrücken bewerkstelligt wird, ist in der Fig. 2 schematisch durch einen mit F bezeichneten Pfeil veranschaulicht.

Im gegen die Chipkarte 2 gedrückten Zustand der flexiblen Leiterplatte 1 können - sofern sich die Chipkarte in der Lesestellung befindet - die freigelegten Abschnitte der Leiterbahnen 13 mit den jeweils zugeordneten Kontaktstellen 21 der Chipkarte 2 in Kontakt kommen.

Um dauerhaft einen qualitativ hochwertigen Kontakt zu erhal­ ten, sind die freigelegten Abschnitte der Leiterbahnen 13 der flexiblen Leiterplatte 1 veredelt (beispielsweise vergoldet). Die Veredelung erfolgt vorzugsweise durch Galvanisieren.

Wie vorstehend bereits erwähnt wurde, sind einer der Kontakt­ stellen 21 der Chipkarte 2 zwei Kontaktelemente 1 zugeordnet. Diese Kontaktelemente 1 und deren Zuleitungen werden durch zwei mit geringem Abstand parallel nebeneinander verlaufende Leiterbahnen 13 gebildet; zwischen den besagten Leiterbahnen, insbesondere zwischen deren die Kontaktelemente 1 bildenden Abschnitte ist ein relativ schmaler Spalt 14 vorgesehen, durch welchen diese voneinander elektrisch isoliert sind.

Dieser Spalt 14 wird wahlweise entweder bereits bei der Her­ stellung der flexiblen Leiterplatte vorgesehen oder aber erst nach dem lokalen Entfernen der Deckfolie 12 beispielsweise durch selektives Ätzen gebildet.

Die Form und die Größe der Kontaktelemente, welche ein- und derselben Kontaktstelle zugeordnet sind, und des dazwischen vorgesehenen Spalts 14 sind so gewählt, daß die Kontaktstelle durch beide Kontaktelemente gleichzeitig kontaktiert werden kann.

Der Zustand, in welchem eine Kontaktstelle durch zwei wie be­ schrieben ausgebildete Kontaktelemente 1 kontaktiert ist, ist insbesondere aus der Fig. 2 ersichtlich. Die Darstellung in der Fig. 2 repräsentiert jedoch nur eine von vielen mögli­ chen Varianten des Aufeinandertreffens von Kontaktstelle und Kontaktelementen; die von den Kontaktelementen 1 relativ zur Kontaktstelle 21 eingenommenen Stellungen hängen insbesondere von der Form der Feder bzw. des Federabschnittes ab, durch welche die Kontaktelemente gegen die Kontaktstellen gedrückt werden und können demgemäß nahezu beliebig variieren.

Die ein- und derselben Kontaktstelle 21 zugeordneten Kontakt­ elemente 1 sind derart angeordnet und ausgebildet, daß sie dann und nur dann mit der zugeordneten Kontaktstelle in Kon­ takt kommen, wenn sich die diese enthaltende Chipkarte in der Lesestellung befindet. Durch das Inkontaktkommen der beiden Kontaktelemente mit der zugeordneten Kontaktstelle werden die jeweiligen Kontaktelemente nicht nur mit der zu kontaktieren­ den Kontaktstelle 21, sondern automatisch auch untereinander elektrisch verbunden.

Befindet sich die Chipkarte nicht in der Lesestellung, kommt deren Kontaktstelle 21 mit den Kontaktelementen nicht in Kon­ takt. Die der Kontaktstelle 21 zugeordneten Kontaktelemente sind in diesem Zustand nicht über die Kontaktstelle 21 mit­ einander verbunden.

Der Effekt, daß die einer bestimmten Kontaktstelle zugeordne­ ten mehreren Kontaktelemente in Abhängigkeit von der Position der Chipkarte miteinander verbunden sind oder nicht, kann zur Erkennung der Position der Chipkarte ausgenutzt werden.

Sind die einer Kontaktstelle zugeordneten Kontaktelemente elektrisch miteinander verbunden, so befindet sich die Chip­ karte in der Lesestellung und kann durch die Chipkarten-Lese­ vorrichtung bestimmungsgemäß angesprochen werden; sind die einer Kontaktstelle zugeordneten Kontaktelemente nicht elek­ trisch miteinander verbunden, befindet sich die Chipkarte außerhalb der Lesestellung und sollte durch die Chipkarten-Le­ sevorrichtung tunlichst noch nicht oder nicht mehr an­ gesprochen werden.

Ob die ein- und derselben Kontaktstelle zugeordneten Kontakt­ elemente elektrisch miteinander verbunden sind, kann durch eine Messung des elektrischen Widerstandes zwischen diesen oder der elektrischen Potentiale derselben ermittelt werden.

Sind die Potentiale identisch, liegt eine elektrische Verbin­ dung vor; unterscheiden sich die Potentiale, so sind die Kontaktelemente nicht miteinander verbunden. In diesem Zu­ sammenhang sei angemerkt, daß die Potentiale der Kontakt­ elemente - solange sie nicht mit einer ganz bestimmten Span­ nung beaufschlagt werden - floaten und aus diesem Grund in der Regel stets zumindest geringfügig unterschiedliche Poten­ tiale oder Potentialverläufe aufweisen.

Zur Erhöhung der Erkennungssicherheit kann vorgesehen werden, eines der Kontaktelemente mit einer von Null verschiedenen Spannung oder einer Impulsfolge zu beaufschlagen, welche einerseits bei der Chipkarte kein verändertes Verhalten der­ selben hervorrufen kann, andererseits aber dafür sorgt, daß die Potentiale oder Potentialverläufe der Kontaktelemente im nicht miteinander verbundenen Zustand auch nicht durch Zufall identisch sein können.

Das Anlegen einer geringfügig von Null verschiedenen Spannung durch das Chipkarten-Lesegerät an eines der Kontaktelemente kann unter anderem dann relativ problemlos vorgesehen werden, wenn das betreffende Kontaktelement der mit Masse zu verbin­ denden Kontaktstelle zugeordnet ist.

Um das Risiko unerwünschter Nebeneffekte durch das Einprägen der besagten Meß-Spannung oder Meß-Impulsfolge weiter zu re­ duzieren, kann es sich als vorteilhaft erweisen, wenn die die Meß-Spannung oder Meß-Impulsfolge erzeugende Spannungsquelle sehr leistungsschwach ausgebildet, also mit einem hohen Innenwiderstand versehen ist. Dadurch kann verhindert werden, daß die Meß-Spannung oder Meß-Impulsfolge über die Kontakt­ elemente übertragene Nutzsignale verfälscht.

Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen werden, daß die Chipkarte im Ansprechen auf ein bestimmtes Ereignis (bei­ spielsweise im Ansprechen auf die Versorgung der Chipkarte mit der Versorgungsspannung) über eine bestimmte Kontakt­ stelle eine vorbestimmte Spannung-oder Impulsfolge ausgibt. Wird diese Impulsfolge über diejenige Kontaktstelle oder eine derjenigen Kontaktstellen ausgegeben, welche mit mehreren Kontaktelementen verbunden ist bzw. sind, so kann die von der Chipkarte ausgegebene Spannung oder Impulsfolge als die be­ sagte Meß-Spannung oder Meß-Impulsfolge zum Vergleich der Kontaktelement-Potentiale verwendet werden.

Eine derartige, von der Chipkarte ausgegebene Spannung oder Impulsfolge kann zugleich auch zur Identifizierung der Chip­ karte verwendet werden. Die Chipkarten-Lesevorrichtung kann in diesem Fall so ausgebildet werden, daß sie nur solche Chipkarten akzeptiert, welche sich durch einen vorbestimmten Identifikationscode als für die Chipkarten-Lesevorrichtung zugelassene Chipkarte identifizieren.

Der Empfang eines bestimmten Identifikationscodes kann als eine zusätzlich Bedingung dafür verwendet werden, daß die Chipkarte als in ihrer bestimmungsgemäßen Lesestellung be­ findlich eingestuft wird. Anders ausgedrückt ist auf diese Weise nicht nur überprüfbar, ob die in die Chipkarten-Lese­ vorrichtung eingeführte Chipkarte in der Leseposition ist, sondern auch, ob es eine ganz bestimmte (zugelassene) Chip­ karte ist, die sich in der Lesestellung befindet.

Als vorteilhaft kann es sich ferner erweisen, wenn die ein- und derselben Kontaktstelle zugeordneten Kontaktelemente der­ art (versetzt) angeordnet sind, daß sie mit der zugeordneten Kontaktstelle nicht genau zeitgleich in Kontakt kommen. Da­ durch kann erreicht werden, daß die Chipkarte nicht schon dann als in der Leseposition befindlich eingestuft wird, wenn gerade erst der Rand der Kontaktstelle die zugeordneten Kon­ taktelemente erreicht hat.

Zusammenfassend kann festgestellt werden, daß durch die be­ schriebene Ausbildung des Kontaktiersystems auf die bislang als Chipkartenpositions-Erkennungseinrichtungen verwendeten Mikroschalter und dergleichen ohne jede Inkaufnahme von Nach­ teilen verzichtet werden kann. Der durch das Vorsehen von mehreren Kontaktelementen pro ausgewählter Kontaktstelle ge­ schaffene alternative Chipkartenpositions-Erkennungsmechanis­ mus ist den herkömmlichen Chipkartenpositions-Erkennungs­ einrichtungen sowohl hinsichtlich der Leistungsfähigkeit (zusätzliche Berücksichtigbarkeit eines Chipkarten-Identi­ fikationscodes) als auch hinsichtlich der Größe und Montier­ barkeit überlegen.

Dies gilt unabhängig von der praktischen Realisierung der Kontaktelemente. D.h., die Kontaktelemente müssen nicht wie vorstehend beschrieben durch eine flexible Leiterplatte ge­ bildet werden, sondern können auch separate herkömmliche Kon­ taktfedern sein, welche entsprechend klein ausgebildet und entsprechend nahe nebeneinander oder hintereinander angeord­ net sind.

Sofern die zu lesende Chipkarte wie üblich mehrere in Ein­ schubrichtung hintereinander angeordnete Reihen von Kontakt­ stellen aufweist, kann es sich (insbesondere wenn kein Chip­ karten-Identifikationscode erzeugt und/oder ausgewertet wird) als vorteilhaft erweisen, wenn die ein- und derselben Kon­ taktstelle der Chipkarte zugeordneten Kontaktelemente einer solchen Kontaktstelle zugeordnet sind, für deren Kontaktie­ rung sie so angeordnet werden können, daß sie zumindest nicht beide gleichzeitig mit anderen als der zugeordneten Kontakt­ stelle in Kontakt kommen (können).

Die Anzahl der Kontaktstellen, denen mehr als ein Kontakt­ element zugeordnet ist, ist nicht auf eins beschränkt, son­ dern kann beliebig höher sein. Ferner ist die Anzahl der meh­ reren Kontaktelemente, die ein- und derselben Kontaktstelle zugeordnet sind, nicht auf zwei beschränkt, sondern kann ebenfalls beliebig höher sein.

Bezugszeichenliste

1

Kontaktelement

2

Chipkarte

11

obere Deckfolie

12

untere Deckfolie

13

Leiterbahn

14

Spalt

21

Kontaktstelle

Claims (4)

1. Kontaktiersystem insbesondere zum Kontaktieren von auf Chipkarten (2) vorgesehenen Kontaktstellen (21) in einer Chipkarten-Lesevorrichtung, mit Kontaktelementen (1), welche mit jeweils zugeordneten Kontaktstellen in Kontakt bringbar sind, wobei zumindest teilweise pro Kontaktstelle zwei oder mehr Kontaktelemente vorgesehen sind, welche derart angeord­ net und ausgebildet sind, daß sie durch die jeweils zugeord­ nete Kontaktstelle elektrisch miteinander verbindbar sind, gekennzeichnet durch eine Potentialvergleichseinrichtung, die dazu ausgelegt ist, die Potentiale der einer Kontaktstelle zugeordneten Kontakt­ elemente zu vergleichen.

2. Kontaktiersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktelemente (1) durch freigelegte Abschnitte von Leiterbahnen (13) einer flexiblen Leiterplatte gebildet wer­ den.

3. Kontaktiersystem nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die einer Kontaktstelle (21) zugeordneten Kontaktelemente (1) derart angeordnet sind, daß sie zeitlich versetzt mit der Kontaktstelle in Kontakt kommen.

4. Kontaktiersystem nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ein- und derselben Kontaktstelle (21) zugeordneten Kontaktelemente (1) einer solchen Kontaktstelle zugeordnet sind, für deren Kontaktierung sie so angeordnet werden kön­ nen, daß sie zumindest nicht alle gleichzeitig mit anderen als der zugeordneten Kontaktstelle in Kontakt kommen können.