DE19823596A1 - Identifikationssystem sowie ein Verfahren zum Betreiben eines solchen - Google Patents
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Abstract
Identifikationssystem, insbesondere ein elektronisches Schloß, umfassend eine erste und eine zweite Einheit (12, 14), wobei die erste Einheit (12) ein Energiesendemittel (20) mit einer über eine Steuereinheit (26) getakteten Ansteuerschaltung (18) sowie einen Empfänger und/oder Sender (30) für Daten aufweist und wobei die zweite Einheit (14) ein Energieempfangsmittel (32) mit einer nachgeschalteten Energieversorgungseinheit (34) sowie einen Sender und/oder Empfänger (54) für Daten aufweist, der mit einer Codier- und/oder Decodierschaltung (50) verbunden ist. Um bei einfacher Schaltungsanordnung eine sichere Datenübertragung zu gewährleisten ist vorgesehen, daß die Ansteuerschaltung (18) für das Energiesenedemittel (20) mit einer elektronischen Steuereinheit (26) zur Umschaltung der Energieübertragungsfrequenz während der Übrtragung verbunden ist und daß die Codier- und/oder Decodierschaltung (50) zur Ableitung eines der Energieübertragungsfrequenz entsprechenden Taktes mit dem Energieempfangsmittel gekoppelt ist.
Description
Die Erfindung bezieht sich einerseits auf ein Identifikationssystem, insbesondere ein elek
tronisches Schloss, umfassend eine erste und eine zweite Einheit, wobei die erste Einheit ein
Energiesendemittel mit einer über eine Steuereinheit getakteten Ansteuerschaltung sowie
einen Empfänger und/oder Sender für Daten aufweist, und wobei die zweite Einheit ein
Energieempfangsmittel mit einer nachgeschalteten Energieversorgungseinheit sowie einen
Sender und/oder Empfänger für Daten aufweist, der mit einer Codier- und/oder Decodier
schaltung verbunden ist und andererseits auf ein Verfahren zum Betreiben eines Identifi
kationssystems, wobei von einer ersten Einheit berührungslos Energie mit einer bestimmten
Energieübertragungsfrequenz auf eine zweite Einheit übertragen wird und wobei durch den
Empfang der Energie ein Datenaustausch zwischen der ersten und zweiten Einheit aktiviert
wird.
Aus dem Stand der Technik sind sogenannte Transponder bekannt, bei denen die Takt
frequenz zur Übertragung der Daten zwischen der ersten und zweiten Einheit der Energie
übertragungsfrequenz entspricht und aus dieser abgeleitet wird. Dabei ist vorgesehen, dass die
Energieübertragungsfrequenz während des Übertragungsvorgangs konstant eingestellt ist.
Dadurch sind die übertragenen Datenimpulse zeitlich in einem einheitlichen Raster und
können von Unberechtigten empfangen und einfach nachgebildet werden.
Aus der DE 195 09 918 C2 ist ein elektronisches Schloss bekannt, das aus einem tragbaren
Senderteil und einem Empfängerteil besteht. Hierbei sind Energieübertragungsfrequenz und
Taktfrequenz der Datenübertragung getrennt voneinander einstellbar. Jedoch ist auch hier die
Sendetaktfrequenz während der Datenübertragung auf einen konstanten Wert eingestellt, so
dass die Daten empfangen und nachgebildet werden können.
Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zu Grunde, ein Identifikationssystem und ein
Verfahren zum Betreiben eines solchen Identifikationssystems derart weiterzubilden, dass bei
vereinfachter Schaltungsanordnung eine sichere Datenübertragung gewährleistet ist.
Das Problem wird durch ein erfindungsgemäßes Identifikationssystem dadurch gelöst, dass
die Ansteuerschaltung für das Energiesendemittel mit einer elektronischen Steuereinheit zur
Umschaltung der Energieübertragungsfrequenz während der Übertragung verbunden ist und
dass die Codier- und/oder Decodierschaltung zur Ableitung eines der Energieübertragungs
frequenz entsprechenden Taktes mit dem Energieempfangsmittel gekoppelt ist.
Zur Erzeugung der verschiedenen Energiesendefrequenzen ist die Ansteuerschaltung mit der
elektronischen Steuereinheit verbunden, in der vorzugsweise ein Taktgenerator enthalten bzw.
programmiert ist. Durch die Umschaltung der Energiesendefrequenz während der Übertragung
sind die Datenimpulse nicht mehr zeitlich korreliert, so dass der übertragene Code nur mit
Kenntnis der aktuellen Energiesendefrequenz ermittelbar ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die erste Einheit einen Emp
fänger für Daten und einen in der Steuereinheit integrierten Taktgenerator aufweist, dessen
Taktfrequenz über einen Zufallsgenerator einstellbar ist und dass die Steuereinheit eine mit
dem Taktgenerator gekoppelte Decodereinrichtung zur Decodierung der empfangenen Daten
aufweist. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die von dem Empfänger empfangenen
codierten Impulse mit der entsprechenden Taktfrequenz empfangen und decodiert werden
können.
Des Weiteren ist vorgesehen, dass das Energieempfangsmittel als Spule, vorzugsweise als
Ferritspule ausgebildet ist, und dass der Spule eine Energieversorgungseinheit für die
Codier- und/oder Decodierschaltung des Senders und/oder Empfängers nachgeschaltet ist, wobei die
Energieversorgungseinheit den als Gleichrichter ausgebildeten Wandler aufweist, dessen
Wechselspannungseingänge mit der Spule verbunden sind und dessen Gleichspannungsaus
gänge mit einer Diode und einem Kondensator beschaltet sind, wobei ein Ausgang des
Gleichrichters mit dem Takteingang der Codier- und/oder Decodierschaltung verbunden ist
und wobei ein Anschluss des Kondensators an einem Spannungsversorgungseingang der
Codier- und/oder Decodierschaltung liegt.
Am Gleichspannungsausgang des Gleichrichters liegt eine pulsierende Gleichspannung mit
einer Frequenz an, die der Energieübertragungsfrequenz entspricht und als Takt für die
Codier- und/oder Decodierschaltung verwendet wird. Der Kondensator wird über die Diode
pulsartig aufgeladen, so dass parallel zu dem Kondensator eine Versorgungsspannung für die
Codier- und/oder Decodierschaltung zur Verfügung steht. Beim Umschalten der Energieüber
tragungsfrequenz während der Energie- und/oder Datenübertragung wird auf diese Weise
gleichzeitig eine Änderung der Datenübertragungsfrequenz erreicht.
Verfahrensmäßig wird das Problem dadurch gelöst, dass die Energieübertragungsfrequenz
während der Übertragung der Daten auf verschiedene Frequenzen zufällig umgeschaltet wird.
Durch die zufällige Umschaltung zwischen mehreren Übertragungsfrequenzen ergibt sich der
Vorteil, dass die Datenimpulse zeitlich nicht korreliert sind und der gespeicherte Code nur
mit Kenntnis der aktuellen Energieübertragungsfrequenz ermittelbar ist. Da sich diese jedoch
nach dem Zufallsprinzip während der Energie- und/oder Datenübertragung ständig ändert,
wird eine sichere Datenübertragung erreicht. Somit liegt der Erfindung der Kerngedanke zu
Grunde, bei zeitlicher Korrelation der übertragenen Daten die Übertragungsfrequenz zu
ändern. Der Datenübertragungstakt wird aus der Energieübertragungsfrequenz abgeleitet. Da
sich diese während des Übertragungsvorgangs ständig ändert, ändert sich auch der Takt der
Datenübertragung.
Es ist vorgesehen, dass die Energieübertragungsfrequenz zwischen drei Frequenzen entspre
chend der Bandbreite des Systems umgeschaltet wird.
Des Weiteren ist vorgesehen, dass die Daten codiert und pulslagenmoduliert übertragen
werden.
Zur berührungslosen Datenübertragung ist vorgesehen, dass der Sender ein Infrarotsender und
der Empfänger ein Infrarotempfänger ist.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den
Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen - für sich und/oder in Kombination -,
sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines den Zeichnungen zu entnehmenden
bevorzugten Ausführungsbeispiels.
Es zeigen:
Fig. 1 eine prinzipielle Darstellung eines Identifikationssystems bestehend aus einer ersten
Einheit wie z. B. einem Lesekopf und einer zweiten Einheit wie z. B. einem Schlüs
sel,
Fig. 2 ein Prinzipschaltbild der ersten Einheit gemäß Fig. 1 und
Fig. 3 ein Prinzipschaltbild der zweiten Einheit gemäß Fig. 1.
In Fig. 1 ist ein Identifikationssystem 10 dargestellt, das aus einer ersten Einheit 12, die im
Folgenden als Lesekopf bezeichnet wird und einer zweiten Einheit 14, die im Folgenden als
Schlüssel bezeichnet wird, besteht. Ein derartiges Identifikationssystem 10 wird z. B. als
elektronische Wegfahrsperre in einem Kraftfahrzeug eingesetzt. Ein weiterer Einsatzbereich
besteht darin, dass die eine der Einheiten z. B. in Form einer Kapsel in einem Chemikalien
fass plaziert ist, um auf diese Weise Auskunft über dessen Inhalt zu erhalten.
Der interne Aufbau des Lesekopfes 12 und des Schlüssels 14 wird anhand der Fig. 2 und 3
erläutert.
In Fig. 2 ist ein Prinzipschaltbild des Lesekopfes 12 dargestellt. Der Lesekopf 12 umfasst
eine Energiequelle 16, die über eine Ansteuerschaltung 18 mit einem Energiesendemittel 20,
wie z. B. einer Sendespule verbunden ist. Die Ansteuerschaltung 18 weist einen Takteingang
22 auf, der an einem Ausgang 24 einer elektronischen Steuereinheit 26 wie z. B. einem
Mikrocontroller liegt. An einem weiteren Eingang 28 der elektronischen Steuereinheit 26 ist
ein Empfänger 30, wie z. B. eine Infrarot-Empfangsdiode angeschlossen.
Die zweite Einheit bzw. der Schlüssel 14 weist ein Energieempfangsmittel 32 wie z. B. eine
Empfangsspule auf, die mit einer Energieversorgungseinrichtung 34 in Verbindung steht. Die
Energieversorgungseinrichtung 34 besteht aus einem Gleichrichter 36, dessen Wechselspan
nungseingänge 38, 40 mit der Empfangsspule 32 verbunden sind. Gleichspannungsseitig
bildet ein erster Anschluss 42 ein Bezugspotential bzw. Massepotential und ein zweiter
Anschluss 44 ist über eine Diode 46 und einen Kondensator 48 mit Massepotential bzw.
Bezugspotential verbunden.
Des Weiteren ist eine Codierschaltung 50 mit einem Ausgang 52 vorgesehen, an dem ein
Sender 54, wie z. B. eine Infrarot-Sendediode angeschlossen ist. Die Codierschaltung 50
weist einen Takteingang 56 auf, der mit einem Ausgang 44 der Gleichrichterschaltung 36
verbunden ist. Ferner ist ein Versorgungsspannungseingang 58 vorgesehen, der mit einem
Anschluss des Kondensators 48 verbunden ist.
Wie in Fig. 1 dargestellt, strahlt der Lesekopf 12 über die Sendespule 20 permanent ein
elektromagnetisches Feld 60 ab. Bei Eintritt des Schlüssels 14 in den näheren Strahlungs
radius des elektrischen Feldes 60 wird in der Empfangsspule 32 des Schlüssels 14 eine
sinusförmige Spannung induziert. Diese Spannung wird mittels des Gleichrichters 36
gleichgerichtet. Am Ausgang 44 des Gleichrichters 36 liegt eine pulsierende Spannung an,
die über die Diode 46 dem Kondensator 48 zur Energieversorgung der Codierschaltung 50
und des Senders 54 zugeführt wird. Der Schlüssel 14 benötigt bei dieser Ausführungsform
keine eigene Energiequelle in Form z. B. einer Batterie.
Durch den Spannungsanstieg an dem Kondensator 48 wird die Codierschaltung 50 mit
Spannung versorgt, so dass der Schlüssel 14 im weiteren Verlauf über den Sender 54 ein
codiertes Signal sendet. Bei dem codierten Signal handelt es sich um eine in der Codier
schaltung 50 vorzugsweise fest programmierte Schlüsselnummer. In dem hier beschriebenen
Ausführungsbeispiel werden die codierten Daten mit der Infrarot-Sendediode 54 pulslagen
moduliert abgestrahlt und von der Infrarot-Empfangsdiode 30 empfangen und in der elek
tronischen Steuereinheit 26 unter Berücksichtigung der aktuellen Energiesendefrequenz
ausgewertet.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Energieübertragungsfrequenz, d. h. die Frequenz
des elektromagnetischen Feldes während der Übertragung verändert wird. Dabei sind
vorzugsweise drei Frequenzen einstellbar, zwischen denen über einen Zufallsgenerator gesteu
ert umgeschaltet wird. Die Frequenzen sind durch die Bandbreite des Systems festgelegt.
Vorzugsweise wird zwischen drei Frequenzen mit f1 = 102,3 kHz, f2 = 95,3 kHz und
f3 = 110,5 kHz umgeschaltet. Die Bandbreite des Systems beträgt ca. 15 kHz.
Ein derartiger Taktgenerator mit zugehörigem Zufallsgenerator kann in der elektronischen
Steuereinheit 26 integriert sein. Über den Taktausgang 24 wird die Ansteuerschaltung 18 ent
sprechend angesteuert, so dass die Energieübertragungsfrequenz einstellbar ist.
Entsprechend ändert sich die Taktfrequenz der Datenübertragung, da diese an dem Ausgang
44 des Gleichrichters abgegriffen wird. Insgesamt wird durch diese Maßnahmen ein System
zur Verfügung gestellt, bei dem die Datenimpulse nicht mehr zeitlich korreliert sind, so dass
der übertragene Code nur mit Kenntnis der aktuellen Energiesendefrequenz ermittelt werden
kann.
Insgesamt wird ein Identifikationssystem zur Verfügung gestellt, das einen einfachen Aufbau
aufweist und eine sichere Datenübertragung gewährleistet.
Claims (7)
1. Identifikationssystem, insbesondere ein elektronisches Schloss, umfassend eine erste
und eine zweite Einheit (12, 14), wobei die erste Einheit (12) ein
Energiesendemittel (20) mit einer über eine Steuereinheit (26) getakteten Ansteuer
schaltung (18) sowie einen Empfänger und/oder Sender (30) für Daten aufweist und
wobei die zweite Einheit (14) ein Energieempfangsmittel (32) mit einer nachgeschal
teten Energieversorgungseinheit (34) sowie einen Sender und/oder Empfänger (54) für
Daten aufweist, der mit einer Codier- und/oder Dekodierschaltung (50) verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Ansteuerschaltung (18) für das Energiesendemittel (20) mit einer elektroni
schen Steuereinheit (26) zur Umschaltung der Energieübertragungsfrequenz während
der Übertragung verbunden ist und dass die Codier- und/oder Decodierschaltung (50)
zur Ableitung eines der Energieübertragungsfrequenz entsprechenden Taktes mit dem
Energieempfangsmittel gekoppelt ist.
2. Identifikationssystem nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die elektronische Steuereinheit (26) einen Generator aufweist, dessen Takt
frequenz über einen Zufallsgenerator einstellbar ist.
3. Identifikationssystem nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Energieempfangsmittel (20) als Spule, vorzugsweise als Ferritspule ausgebil
det ist und dass der Spule (32) die Energieversorgungseinheit (34) für die Co
dier- und/oder Decodierschaltung (50) des Senders und/oder Empfängers (54) nachgeschal
tet ist, wobei die Energieversorgungseinheit (34) einen Gleichrichter (40) aufweist,
dessen Wechselspannungseingänge (38, 40) mit der Spule (32) und dessen Gleich
spannungsausgänge (42, 44) mit einer Diode und einem Kondensator beschaltet sind,
wobei ein Ausgang (44) des Gleichrichters mit einem Takteingang (56) der Co
dier- und/oder Decodierschaltung verbunden ist und wobei ein Anschluss des Kondensators
(48) an einem Spannungsversorgungseingang (58) der Codier- und/oder Decodier
schaltung liegt.
4. Verfahren zum Betreiben eines Identifikationssystems (10), wobei von einer ersten
Einheit (12) berührungslos Energie mit einer bestimmten Energieübertragungsfrequenz
auf eine zweite Einheit (14) übertragen wird und wobei durch den Empfang der
Energie ein Datenaustausch zwischen der ersten und zweiten Einheit (12, 14) aktiviert
wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Energieübertragungsfrequenz zumindest während der Übertragung der Daten
auf verschiedene Frequenzen zufällig umgeschaltet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Energieübertragungsfrequenz zwischen drei Frequenzen, vorzugsweise
f1 = 102,3 kHz, f2 = 95,3 kHz und f3 = 110,5 kHz umgeschaltet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4 und 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Umschaltung nach dem Zufallsprinzip erfolgt.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Daten codiert und pulslagenmoduliert übertragen werden.
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