DE19855207C1 - Contactless switch for activating identification system in access control system, has coil in which voltage is induced by changing magnetic flux when code medium approaches/leaves switch to activate transmitter - Google Patents
Contactless switch for activating identification system in access control system, has coil in which voltage is induced by changing magnetic flux when code medium approaches/leaves switch to activate transmitterInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen berührungslos ansprechbaren Schalter zur Aktivierung eines berührungslos arbeitenden Identifikationssystems wie es im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschrieben ist.The invention relates to a contactless switch for activation of a contactless identification system as it is in the preamble of Claim 1 is described.
Berührungslos arbeitende Identifikationssysteme mit Codeträgern auf Transponder- Basis sind bekannt und in der Praxis z. B. in diversen netzbetriebenen Zutrittskontroll systemen realisiert. Der Sender ist in diesen Fällen ständig aktiviert. Er verfügt deshalb permanent über ein elektromagnetisches Feld, welches dem Transponder eines an den Sender angenäherten Codeträgers Betriebsenergie liefert und durch Rückwirkung des Transponders moduliert wird und dadurch Codeinformationen vom Transponder em pfängt. Der durch den permanent aktivierten Sender bewirkte andauernde Stromver brauch von ca. 100 mA kann in einem netzbetriebenen System toleriert werden. Problematisch wird dieser Stromverbrauch jedoch, wenn das System batteriebetrieben ist, was besonders bei autark betriebenen elektronischen Schlössern und elektronischen Sicherheitsbeschlägen der Fall ist. In solchen Fällen hätte die Batterie nur eine inakzep tabel kurze Standzeit. Dies gilt in eingeschränkter Weise auch für Systeme, die zwar netzbetrieben sind, die aber bei Netzausfall über eine längere Zeit durch Akku versorgt werden müssen: z. B. in Einbruchmeldeanlagen, die VdS-Vorschriften unterliegen. Dort müßte dann der Akku unangemessen groß dimensioniert werden.Non-contact identification systems with code carriers on transponder Basis are known and in practice z. B. in various network-operated access control systems implemented. In these cases, the transmitter is always activated. He therefore decides permanently via an electromagnetic field, which transmits one to the transponder Transmitter approximate code carrier supplies operating energy and through the feedback of Transponder is modulated and thereby code information from the transponder em begins. The permanent electricity consumption caused by the permanently activated transmitter 100 mA can be tolerated in a mains-operated system. However, this power consumption becomes problematic when the system is battery operated is what particularly with self-sufficient operated electronic locks and electronic Security fittings is the case. In such cases, the battery would only be unacceptable short service life. This also applies to a limited extent to systems that do are mains operated, but are supplied with battery for a longer period in the event of a mains failure must be: B. in intrusion alarm systems that are subject to VdS regulations. There the battery would then have to be dimensioned inappropriately large.
Eine mögliche Lösung ist in der DE 44 35 894 A1 vorgestellt. Beschrieben wird ein Verfahren zur Sicherung eines Kraftfahrzeuges und ein Sicherungssystem zur Durch führung des Verfahrens. Das Sicherungssystem weist ein elektronisches Schließsystem aus einem Transponder, 2 Induktionsspulen, einer Steuereinheit und einer elektroni schen Wegfahrsperre sowie ein mechanisches Schließsystem auf. Der Transponder, der über jeweils eine Induktionsspule bei Bedarf mit Energie versorgt wird, sendet einen Identifikationscode aus, der induktiv zur Induktionsspule und von dieser zur Steuerein heit übertragen wird. Die Steuereinheit dekodiert diesen Identifikationscode, überprüft die Zugangsberechtigung und entriegelt bei positivem Ergebnis das mechanische Schließsystem bzw. die elektronische Wegfahrsperre. Die beiden Induktionsspulen werden jeweils nur bei Bedarf eingeschaltet. Das Einschalten der einen Induktionsspule geschieht durch einen Türgriffschalter, der automatisch bei Betätigung des Türgriffs mitbetätigt wird. Die andere Induktionsspule wird durch Betätigung des Zündschalters eingeschaltet. Die Induktionsspulen sind also normalerweise im Ruhezustand und werden nur bei Bedarf durch eine spezielle Betätigung "geweckt". Da nur während der kurzzeitigen Aktivierungsphase Strombedarf besteht, ist diese Lösung für Batterie betrieb gut geeignet. Nachteilig bei dieser Lösung ist allerdings, daß die Aktivierung nur durch eine vorhergehende spezielle Betätigung ausgelöst werden kann. Vorteilhaft wäre es hingegen, wenn die bloße Annäherung des Transponders die Aktivierung auslösen würde.A possible solution is presented in DE 44 35 894 A1. A is described Method for securing a motor vehicle and a security system for through conduct of the procedure. The security system has an electronic locking system consisting of a transponder, 2 induction coils, a control unit and an electronic immobilizer and a mechanical locking system. The transponder that is supplied with energy via an induction coil if required, sends one Identification code, which is inductive to the induction coil and from there to the control unit is transmitted. The control unit decodes this identification code, checks it the access authorization and unlocks the mechanical if the result is positive Locking system or the electronic immobilizer. The two induction coils are only switched on when required. Switching on the one induction coil is done by a door handle switch that automatically when the door handle is operated is also operated. The other induction coil is activated by pressing the ignition switch switched on. The induction coils are therefore normally at rest and are "woken up" only when required by a special operation. Since only during the short-term activation phase when there is a need for electricity, this solution is for battery operation well suited. The disadvantage of this solution, however, is that the activation only can be triggered by a previous special operation. Would be beneficial it is when the mere approach of the transponder triggers the activation would.
Zwei mögliche Problemlösungen sind in den batteriebetriebenen elektronischen Sicher heitsbeschlägen der Firma HEWI (Heinrich Wilke GmbH in 34454 Arolsen) realisiert worden. Dort wird der Sender nur bei Bedarf aktiviert. Bei der Version mit "aktiven Identträgern" geschieht die Aktivierung mit Hilfe der im System benutzten Codeträger. Diese verfügen nicht nur über einen Transponder, sondern zusätzlich über einen batteriebetriebenen "Wecksender", der bei Annäherung des Codeträgers an das Schloß den Schloßsender aktiviert, so daß dann der Informa tionsaustausch zwischen Transponder und Schloßsender ablaufen kann. Diese Lösung ist stromsparend und deshalb für Batteriebetrieb geeignet. Nachteilig ist allerdings, daß die Codeträger relativ große Bauform benötigen und damit recht unhandlich werden. Außerdem verlieren sie ihre Weckfunktion, sobald die Spannung der Codeträger- Batterie zu gering wird.Two possible solutions to problems are in the battery-operated electronic security Security fittings from HEWI (Heinrich Wilke GmbH in 34454 Arolsen) was realized. There the transmitter is only when needed activated. In the version with "active identifiers", activation takes place with the help the code carrier used in the system. These not only have a transponder, but also via a battery-operated "wake-up transmitter", which when approached of the code carrier to the lock activated the lock transmitter, so that the informa tion exchange between transponder and lock transmitter can take place. This solution is energy saving and therefore suitable for battery operation. The disadvantage, however, is that the code carriers require a relatively large design and are therefore quite bulky. They also lose their alarm function as soon as the voltage of the code carrier Battery becomes too low.
Auch bei der HEWI-Version mit "passiven Identträgern" wird der Sender des Beschlags stromsparend nur bei Bedarf aktiviert und ist deshalb für Batteriebetrieb geeignet. Die Aktivierung geschieht in dieser Version durch Drehen des äußeren Drehknopfs des Beschlags. Dieser Drehknopf wird gleichzeitig zum Entriegeln und Öffnen bzw. zum Verriegeln des Schlosses benötigt. Diese Lösung hat den Vorteil, daß der Codeträger kompakt gestaltet und wasserdicht gekapselt werden kann, da er nur einen Transponder mit Antenne enthält. Nachteilig bei dieser Lösung ist allerdings die umständliche Art der Bedienung: das Schloß bzw. sein Sender muß erst durch Drehen am Drehknopf aktiviert werden, bevor Codeträger und Schloßsender ihren Informationsaustausch beginnen können.With the HEWI version with "passive identifiers" the transmitter of the fitting is also used Energy-saving activated only when required and is therefore suitable for battery operation. The In this version, activation takes place by turning the outer rotary knob of the Fitting. This knob is used to unlock and open or at the same time Locking the lock needed. This solution has the advantage that the code carrier compact design and can be encapsulated watertight, since it only has one transponder with antenna contains. The disadvantage of this solution, however, is the cumbersome nature Operation: the lock or its transmitter must first be turned by turning the rotary knob be activated before code carriers and lock transmitters exchange information can start.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen berührungsfrei ansprechbaren Schalter zu schaffen, der durch bloße Annäherung des Codeträgers an den feststehenden Sender diesen ohne jede zusätzliche Tätigkeit automatisch aktiviert und trotzdem einen hand lichen, robusten und wasserdicht kapselbaren Codeträger ohne eigene Stromversorgung ermöglicht.The object of the invention is a contact-free switch to create the mere approach of the code carrier to the fixed transmitter This is automatically activated without any additional activity and still a hand code, robust and waterproof encapsulable code carrier without its own power supply enables.
Die Aufgabe wird vorteilhaft gelöst durch die im kennzeichnenden Teil des Patent anspruchs 1 aufgeführten Maßnahmen.The object is advantageously achieved by the in the characterizing part of the patent claims 1 listed measures.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht gemäß Patentanspruch 2 darin, daß durch einen angekoppelten Operationsverstärker die induzierte Spannung, die das Signal zur Aktivierung des Senders auslöst, verstärkt wird.A further advantageous embodiment of the invention exists according to claim 2 in that the induced voltage, which triggers the signal to activate the transmitter is amplified.
Durch die in Anspruch 3 beschriebenen Maßnahmen wird der Permanentmagnet in einfachst möglicher Bauform realisiert. Dies erfordert allerdings bei der Bedienung eine präzise Annäherung des Codeträgers an den Magneten.The measures described in claim 3, the permanent magnet in The simplest possible design. However, this requires an operation precise approach of the code carrier to the magnet.
Durch die in Anspruch 4 beschriebenen Maßnahmen wird erreicht, daß die Annäherung des Codeträgers an den Magneten weniger präzise durchgeführt werden muß.The measures described in claim 4 ensure that the approximation of the code carrier on the magnet must be carried out less precisely.
Durch die in Anspruch 5 beschriebenen Maßnahmen wird erreicht, daß bei der Annäherung des Codeträgers an den Magneten auch ein gewisser seitlicher Versatz ohne Funktionsverlust toleriert werden kann. The measures described in claim 5 ensures that at Approach of the code carrier to the magnet also a certain lateral offset without Loss of function can be tolerated.
Durch die in Anspruch 6 beschriebenen Maßnehmen wird erreicht, daß die Anforderun gen an die Präzision der Annäherung weiter verringert werden - allerdings erkauft durch eine größere und kompliziertere Bauform des Magneten.The measures described in claim 6 ensure that the requirements the precision of the approximation can be further reduced - but bought by a larger and more complicated design of the magnet.
Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:Some embodiments of the invention are described below with reference to the Described drawings. Show it:
Fig. 1: Ausführung des Permanentmagneten als Stabmagnet mit umgebender Spule Fig. 1: Execution of the permanent magnet as a bar magnet with a surrounding coil
Fig. 2: Codeträger in Schlüsselform mit Transponder und ferromagnetischer Zunge Fig. 2: Code carrier in key form with transponder and ferromagnetic tongue
Fig. 3: Schalter und Sender als Schaltdiagramm Fig. 3: switches and transmitters as a circuit diagram
Fig. 4: Ausführung des Permanentmagneten als U-Magnet mit Spule Fig. 4: Execution of the permanent magnet as a U-magnet with coil
Fig. 5: Ausführung des Permanentmagneten als E-Magnet mit Spule Fig. 5: Execution of the permanent magnet as an E-magnet with a coil
Fig. 6: Ausführung des Permanentmagneten als Topfmagnet mit Spule. Fig. 6: Execution of the permanent magnet as a pot magnet with a coil.
In Fig. 1 ist der Permanentmagnet als Stabmagnet 1a mit umgebender Spule 2a dargestellt. Der Magnet wird in der Nähe des Senders 6 fest angeordnet. Die dargestellte Bauform als Stabmagnet ist besonders einfach und platzsparend. Da die magnetischen Feldlinien auf beiden Seiten des Stabmagneten 1a verlaufen, können nur jene Feldlinien Wirkung haben, die auf jener Seite liegen, an welche der Codeträger 4 angenähert wird. Dies hat den Nachteil, daß das ferromagnetische Teil 3 sehr nahe an den Stabmagneten 1a herangebracht werden muß und daß die Annäherung des ferromagnetischen Teils 3 nur dann die gewünschte Spannung in der Spule 2a induziert, wenn die Achse des Teils 3 weitgehend parallel zur Achse des Stabmagneten 1a angenähert wird.In Fig. 1, the permanent magnet is shown as a bar magnet 1 a with a surrounding coil 2 a. The magnet is fixed in the vicinity of the transmitter 6 . The design shown as a bar magnet is particularly simple and space-saving. Since the magnetic field lines run on both sides of the bar magnet 1 a, only those field lines can be effective which are on the side to which the code carrier 4 is approximated. This has the disadvantage that the ferromagnetic part 3 must be brought very close to the bar magnet 1 a and that the approach of the ferromagnetic part 3 only induces the desired voltage in the coil 2 a when the axis of the part 3 is largely parallel to the axis the bar magnet 1 a is approximated.
In Fig. 2 wird ein Codeträger 4 in Schlüsselform mit angesetztem ferromagnetischen Teil 3 dargestellt. Der Kopf des Codeträgers 4 besteht aus nicht ferromagnetischem Material - vorzugsweise Kunststoff- und umschließt wasserdicht gekapselt einen Transponder 7 mit Antenne, in dessen Chip die Codeinformationen des Codeträgers 4 gespeichert sind. Fest mit dem Kopf des Codeträgers 4 verbunden ist das ferromagne tische Teil 3, das sich in Form einer Schlüsselzunge erstreckt. Da der Codeträger 4 keine eigene Batterie benötigt, kann er in einer handlichen, kompakten, robusten und schlüs selähnlichen Form gestaltet werden, so daß er vom Benutzer problemlos am Schlüssel bund getragen werden kann.In FIG. 2, a code carrier 4 is shown in the form of keys with attached ferromagnetic part 3. The head of the code carrier 4 consists of non-ferromagnetic material - preferably plastic and encapsulates a transponder 7 with an antenna in an encapsulated, watertight manner, in the chip of which the code information of the code carrier 4 is stored. Fixed to the head of the code carrier 4 is the ferromagnetic table part 3 , which extends in the form of a key tongue. Since the code carrier 4 does not need its own battery, it can be designed in a handy, compact, robust and key-like shape, so that it can be carried by the user without problems on the key ring.
In Fig. 3 sind Schalter und Sender 6 im Schaltdiagramm dargestellt. Wird ein Code träger 4 dem Permanentmagneten 1 und seiner zugeordneten Spule 2 angenähert, bewirkt das mit dem Codeträger 4 verbundene ferromagnetische Teil 3 eine Ver größerung des Magnetflusses durch die Spule 2, was durch die Flußänderung in der Spule 2 eine kleine Spannung induziert. Entfernt man den Codeträger 4 vom Magneten 1, wird der Magnetfluß durch die Spule 2 verkleinert und es wird in der Spule 2 eine kleine Spannung in entgegengesetzter Richtung induziert. Die gewünschte Spannung (Annäherung oder Entfernung) wird durch einen Operationsverstärker 5 soweit verstärkt, daß sie sicher genügt, den Sender 6 zu aktivieren. Der aktivierte Sender 6 baut ein elektromagnetisches Feld auf, welches dem Transponder 7 Betriebsenergie liefert und durch Rückwirkung des Transponders 7 moduliert wird und dadurch Codeinfor mationen vom Transponder empfängt, welche in der Auswerteelektronik mit den dort als gültig gespeicherten Codeinformationen verglichen werden. Der Sender 6 wird desaktiviert, sobald die Codeinformationen des Transponders 7 nicht mehr benötigt werden. Die Deaktivierung des Senders 6 geschieht spätestens dann, wenn der Code träger 4 das Feld des Senders 6 verläßt.In Fig. 3 switches and transmitters 6 are shown in the circuit diagram. If a code carrier approximately 4 to the permanent magnet 1 and its associated coil 2 causes associated with the code carrier 4 ferromagnetic member 3 a United enlargement of the magnetic flux through the coil 2, which is induced by the flux change in the coil 2 a small voltage. If the code carrier 4 is removed from the magnet 1 , the magnetic flux through the coil 2 is reduced and a small voltage is induced in the coil 2 in the opposite direction. The desired voltage (approach or distance) is amplified by an operational amplifier 5 to such an extent that it is sufficient to activate the transmitter 6 . The activated transmitter 6 builds up an electromagnetic field, which supplies the transponder 7 with operating energy and is modulated by the reaction of the transponder 7 and thereby receives code information from the transponder, which are compared in the evaluation electronics with the code information stored there as valid. The transmitter 6 is deactivated as soon as the code information of the transponder 7 is no longer required. The deactivation of the transmitter 6 occurs at the latest when the code carrier 4 leaves the field of the transmitter 6 .
In Fig. 4 wird der Permanentmagnet als zweischenkeliger U-Magnet 1b mit zugeord neter Spule 2b dargestellt. In dieser Bauform werden die magnetischen Feldlinien durch die beiden Schenkel des Magneten in jene Richtung geführt, aus der die Annäherung des Codeträgers 4 erfolgt. Verglichen mit der Ausführung als Stabmagnet 1a wird hier eine größere Wirkung erzielt, so daß bereits bei größerem Abstand die gewünschte Spannung induziert wird. Aber auch bei dieser Bauform ist darauf zu achten, daß das ferromagne tische Teil 3 möglichst achsparallel zur Verbindungslinie der beiden Magnetschenkel angenähert wird.In Fig. 4 the permanent magnet is shown as a two-leg U-magnet 1 b with assigned coil 2 b. In this design, the magnetic field lines are guided through the two legs of the magnet in the direction from which the code carrier 4 is approached. Compared to the design as a bar magnet 1 a, a greater effect is achieved here, so that the desired voltage is induced even at a greater distance. But even with this design, care must be taken that the ferromagnetic table part 3 is approximated as axially parallel as possible to the connecting line of the two magnetic legs.
In Fig. 5 wird der Permanentmagnet als dreischenkeliger E-Magnet 1c mit zugeordneter Spule 2b dargestellt. Auch bei dieser Bauform ist darauf zu achten, daß das ferromagne tische Teil 3 möglichst achsparallel zur Verbindungslinie der Magnetschenkel angenä hert wird. Verglichen mit der Bauform als U-Magnet 1b ist hier allerdings bei gleicher Wirkung ein größerer seitlicher Versatz bei der Annäherung des Teils 3 erlaubt, so daß weniger Präzision beim Handling des Codeträgers 4 gefordert wird.In Fig. 5 the permanent magnet is shown as a three-leg E-magnet 1 c with an associated coil 2 b. Also with this design, care must be taken that the ferromagnetic table part 3 is approximated as axially parallel as possible to the connecting line of the magnetic legs. Compared to the design as a U-magnet 1 b, however, a greater lateral offset when approaching the part 3 is permitted with the same effect, so that less precision is required when handling the code carrier 4 .
In Fig. 6 wird der Permanentmagnet als Topfmagnet 1d mit zugeordneter Spule 2b dargestellt. Diese Bauform ist komplizierter und voluminöser als die anderen. Sie bietet allerdings den Vorteil, daß das ferromagnetische Teil 3 bei gleicher Wirkung in beliebiger Drehrichtung angenähert werden kann und daß noch größerer seitlicher Versatz bei der Annäherung toleriert werden kann. Diese Bauform ermöglicht also das im Vergleich komfortabelste Handling des Codeträgers 4.In Fig. 6 the permanent magnet is shown as a pot magnet 1 d with an associated coil 2 b. This design is more complicated and voluminous than the others. However, it has the advantage that the ferromagnetic part 3 can be approximated in any direction of rotation with the same effect and that even greater lateral misalignment can be tolerated when approaching. This design therefore enables the most convenient handling of the code carrier 4 .
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8100 | Publication of the examined application without publication of unexamined application | ||
D1 | Grant (no unexamined application published) patent law 81 | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |