DE19856292A1

DE19856292A1 - Verfahren und Anordnung zum Öffnen und Verriegeln eines Schließsystems

Info

Publication number: DE19856292A1
Application number: DE19856292A
Authority: DE
Original assignee: AES ANGEWANDTE ELEKTRONIKSYSTE
Current assignee: AES ANGEWANDTE ELEKTRONIKSYSTE
Priority date: 1997-12-12
Filing date: 1998-12-07
Publication date: 1999-07-29

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Öffnen und Verriegeln eines Schließsystems, bei dem mit einem Schlüssel ein in einem Schließelement angeordnetes Verriegelungselement betätigt wird und bei dem zusätzlich mindestens ein elektromechanisch bewegtes Verriegelung selemente betätigt wird, wobei Signale zwischen Elektronikbaugruppen, die im Schließelement und im Schlüssel angebracht sind, in bestimmten Lagen des Verriegelungselementes übertragen werden.

Bei dem erfindungsgemäßen elektronisch-mechanischen Schließsystem wird die mechanische Schließbewegung manuell übertragen. Zusätzlich befindet sich im Verriegelungselement eine elektrisch angetriebene Verriegelungsvor richtung zur Freigabe der Schließbewegung. Zur Ansteuerung der Verriege lungsvorrichtung sind Elektronikbaugruppen sowohl im Verriegelungselement als auch im Schlüssel untergebracht. Über den jeweili gen Elektronikbaugruppen zugeordnete Kommunikations-Schnittstellen findet ein Datenaustausch zwischen Verriegelungselement und Schlüssel statt, der zur Generierung eines Erlaubnis signals führt, mit dem die Verriegelungsvorrichtung angesteuert wird.

Im Stand der Technik sind unterschiedliche Ausführungen von elektroni schen Schlössern bekannt, die Lösungen mit integrierten Elektronikeinheiten und angeschlossenem elektromechanischen Wandler beschreiben.

In DE 196 03 320 A1 wird ein elektronisch programmierbares Schließsy stem aufgeführt, bei dem sämtliche elektronischen Komponenten des Schlos ses in einem genormten Schließzylinder integriert sind.

In der Patentanmeldung EP 0 712 981 wird ein elektronisches Verriegelung selement beschrieben, das ein Verriegelungselement enthält, das über einen elektrischen Motor angesteuert wird. Diese Anordnung beinhaltet die Kom bination eines Elektronikschlosses mit einem bekannten mechanischen Ver riegelungselement und einer elektronischmechanischen Verriegelungseinrichtung.

Ebenfalls bekannt sind elektronische Schlösser, bei denen zur Generierung eines Erlaubnissignals ein Datenaustausch zwischen einer dem Verriegelung selement zugeordneten Elektronikeinheit und einer Schlüsselelektronik statt findet. Die Schriften DE 195 09 918 A1 und DE 196 11 986 A1 beschreiben Lösungen für ein elektronisches Verriegelungselement mit kontaktloser Kommunikation zwischen Verriegelungselement und Schlüssel über eine Hochfrequenz-Schnittstelle.

Allen bekannten Lösungen gemeinsam ist, daß die Energieversorgung der Schloßelektronik und der Verriegelungseinrichtung aus räumlich dem Ver riegelungselement zugeordneten Energiespeichern erfolgt. Aufgrund der begrenzten Energiekapazität ist die Einsatzzeit eines solchen Schlosses im autonomen Betrieb begrenzt und mit Wartungsintervallen verbunden.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein elektronisch-mechanisches Schließsystem ohne einen dem Verriegelungselement zugeordneten Energiespeicher anzu geben, das trotzdem Möglichkeiten zur wechselseitigen Informationsverar beitung sowie zur Auswertung externer Signale und zum Ansteuern von Schaltelementen bietet.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Signale sowohl im Schließelement als auch im Schlüssel über nichtflüchtige elektronische Datenspeicher und Auswerteschaltungen den jeweiligen Elektronikbaugrup pen eingegeben werden, die wechselseitig in vorgegebenen Lagen über zuge ordnete Schnittstellen Werte austauschen, daß gleichzeitig über diese Schnittstellen eine Energieübertragung vom Schlüssel in die Schloßelektro nik erfolgt und daß die Energie zur Betätigung des elektromechanisch bewegten Verriegelungselementes impulsförmig auf das Verriegelungsele ment übertragen wird. Die Energie- und Datenübertragung kann kontaktlos oder kontaktil erfolgen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Ansprüchen 2 bis 9 angegeben.

Da verfügen die Schloß- als auch die Schlüsselelektronik über nichtflüchtige Datenspeicher und Auswerteschaltungen, die wechselseitig innerhalb vorge gebener Zwangslagen über zugeordnete Kommunikationsschnittstellen Daten austauschen können. Zeitgleich erfolgt über diese Schnittstellen die Energieversorgung der Schloßelektronik. Zur gesamten Energieversorgung des elektronisch-mechanischen Schließsystems wird nur ein elektrischer Energiespeicher verwendet, der im Schlüsselteil angeordnet ist. Die Energie übertragung vom Schlüssel in das Verriegelungselement erfolgt kontinuier lich über einen bestimmten Zeitraum. Die übertragene elektrische Energie wird im Verriegelungselement durch eine elektronische Schaltung umgeformt und in einem elektrischen Energiespeicher zwischengespeichert. Nach Erreichen eines Schwellwertes wird in Abhängigkeit vom Ergebnis des gleichzeitig stattgefundenen Datenaustausches zwischen Schlüssel und Ver riegelungselement die gespeicherte Energie impulsartig in eine mechanische Bewegung des Verriegelungselements umgesetzt und so die Schließbewe gung ermöglicht.

Mit dem erfindungsgemäßen Schließsystem wird es möglich, auch einen relativ hohen, zum Betätigen des Verriegelungselements notwendigen Ener giebedarf ohne lokal zugeordnetem Energiespeicher bereitzustellen, ohne daß bei entladenem Speicher das Schließelement ausgebaut werden muß. Durch die erfindungsgemäße Kopplung der Anordnung mit einem Nähe rungsschalter erfolgt die Energieübertragung nur solange, wie sich der Schlüssel in der exakt positionierten Stellung im eingeführten Zustand befin det, so daß ein minimaler Energieverbrauch gewährleistet werden kann.

Im Fall der kontaktilen Energieübertragung wird die bidirektionale Daten übertragung zwischen Schlüssel und Schloß durch Modulation bzw. Demo dulation dieser Daten und Nutzung der Stromversorgungsleitung als Übertragungsweg realisiert.

Das erfindungsgemäße Schließsystem wird nachfolgend an einem Ausfüh rungsbeispiel näher erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Schlüssel mit integrierter Schlüsselelektronik,

Fig. 2 den grundsätzlichen Aufbau eines Schlosses mit Verriege lungselement

Fig. 3 ein Blockschaltbild der zum Schließsystem gehörigen Ele ktronikbaugruppen (kontaktlos) und

Fig. 4 ein Blockschaltbild der kontaktilen Elektronikbaugruppen.

In Fig. 1 ist schematisch der Schlüssel 10 der erfindungsgemäßen elektroni sch-mechanischen Schließanordnung dargestellt. Im Schlüsselkopf befindet sich der System energiespeicher 11, der beispielsweise aus einer nachladbaren Knopfzelle gebildet wird, und die Schlüsselelektronik 14 in Form einer miniaturisierten Elektronikbaugruppe. Zusätzlich sind im Schlüsselkopf ein Kommunikati ons-Interface 13 und ein Näherungsschalter 12 untergebracht. Es ist vorteil haft, den Näherungsschalter als Reed-Kontakt und die Kommunikationsschnittstelle als induktive Schnittstelle auszubilden, deren hauptsächliches Konstruktionselement eine elektrische Spule, gewickelt auf einen magnetisierbaren Kern, bildet.

Fig. 2 zeigt den schematischen Aufbau des Schlosses. Zur Freigabe der Schließbewegung ist im Verriegelungselement 20 das Verriegelungselement 21 untergebracht, das durch die Schloßelektronik 24 angesteuert wird, die wiederum als miniaturisierte Elektronikbaugruppe ausgebildet ist. Lagekon gruent zu der entsprechenden Anordnung im Schlüssel sind im Verriegelung selement eine Kommunikationsschnittstelle 23 und ein Dauermagnet 22 angeordnet. Nur in der durch die mechanische Gestaltung des Schlosses vor gegebenen Zwangslage sind die Kommunikationsschnittstellen 13, 23 und die Einschaltelemente 22, 12 so positioniert, daß ein Systemeinschaltsignal für die Schlüsselelektronik 14 generiert wird und anschließend über die Kommunikationsschnittstellen 23, 13 ein Datenaustausch mit gleichzeitiger elektrischer Energieübertragung vom Schlüssel 10 in das Verriegelungsele ment 20 erfolgt.

Den grundsätzlichen elektronischen Aufbau der erfindungsgemäßen elektro nisch-mechanischen Schließanordnung mit kontaktloser Energie- und Datenübertragung zeigt Fig. 3. Die Kommunikationsschnittstellen 23, 13 bilden in der vorgegebenen Zwangslage die Spulen eines lose gekoppelten Übertragers. Die in das Verriegelungselement übertragene elektrische Lei stung wird in der Schloßelektronik 24 vorzugsweise durch Ladepumpen schaltungen aufbereitet und im Energiespeicher 25 gespeichert. In Abhängigkeit vom Ergebnis des parallel zur Energieübertragung stattfinde nen wechselseitigen Informationsaustausches wird bei Erreichen eines vor gegebenen Schwellwertes über einen elektronischen Schalter 26 der Energiespeicher impulsartig entladen und die Verriegelungseinrichtung 21 aktiviert. Es ist vorteilhaft, als Antriebselement für die elektromechanisch betätigte Verriegelungseinrichtung einen bistabilen Hubmagneten zu verwen den. Dieser Magnet wird im Impulsbetrieb angesteuert und benötigt nur solange Energie, wie der Betätigungshub ausgeführt wird. Im betätigten Zustand ist in beiden Stellungen seines Ankers keine Energiezufuhr erforder lich. Durch einen zweiten Arbeitszyklus kann nach Abschluß der Schließbe wegung wieder der Ausgangszustand erreicht werden.

Die Schloßelektronik 24 verfügt weiterhin über eine zweite Kommunikati onsschnittstelle 27, die sowohl externe Meßwerte aufnehmen kann als auch die Vernetzung des erfindungsgemäßen Schlosses ermöglicht. Über die in den beiden Elektronikbaugruppen 24, 14 untergebrachten nichtflüchtigen Datenspeicher können Informationen über unterschiedliche Schließvorgänge, Schlüsselcodes und mit dem Schließvorgang verbundene Auswertungen von Eingangssignalen der Kommunikationsschnittstelle 27 resistent zwischenge speichert, wechselseitig zwischen den beiden Elektronikbaugruppen 24, 14 ausgetauscht und über geeignet ausgebildete Schlüssel 10 einer externen Verarbeitungsstation übergeben werden.

Den prinzipiellen elektronischen Aufbau der erfindungsgemäßen elektroni sch-mechanischen Schließanordnung mit kontaktiler Energie- und Daten übertragung zeigt Fig. 4.

Die Kommunikationsschnittstellen 19, 29 bilden einen Schleifkontakt, der nur im gesteckten Zustand des Schlüssels im Schloß eine Leitungsverbin dung bildet. Darüber erfolgt die Energie- und Datenübertragung. Je nach Übertragungsrichtung wirken der Modulator/Demodulator 18 und der Demodulator/Modulator 28 so, daß Daten aus der Schlüsselelektronik 14 in die Schloßelektronik 24 oder umgekehrt übertragen werden können.

Alle weiteren Funktionen entsprechen der Beschreibung von Fig. 3.

Bezugszeichenliste

10

Schlüssel

11

Systemenergiespeicher

12

Einschaltelement

13

Kommunikationsschnittstelle

14

Schlüsselelektronik

18

Modulator/Demodulator

19

Kommunikationsschnittstelle

20

Schloß

21

Verriegelungseinrichtung

22

Einschaltelement

23

Kommunikationsschnittstelle

24

Schloßelektronik

25

Energiespeicher

26

elektronischer Schalter

27

Kommunikationsschnittstelle

28

Demodulator/Modulator

29

Kommunikationsschnittstelle

Claims

1. Verfahren zum Öffnen und Verriegeln eines Schließsystems, bei dem mit einem Schlüssel ein in einem Schließelement angeordnetes Verriegelungsele ment betätigt wird und bei dem zusätzlich mindestens ein elektromecha nisch bewegtes Verriegelungselemente betätigt wird, wobei Signale zwischen Elektronikbaugruppen, die im Schließelement und im Schlüssel angebracht sind, in bestimmten Lagen des Verriegelungselementes übertra gen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale sowohl im Schließe lement als auch im Schlüssel über nichtflüchtige elektronische Datenspeicher und Auswerteschaltungen den jeweiligen Elektronikbaugruppen eingegeben werden, die wechselseitig in vorgegebenen Lagen über zugeordnete Schnitt stellen Werte austauschen, daß gleichzeitig über diese Schnittstellen eine Energieübertragung vom Schlüssel in die Schloßelektronik erfolgt und daß die Energie zur Betätigung des elektromechanisch bewegten Verriegelung selementes impulsförmig auf das Verriegelungselement übertragen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die übertra gene elektrische Energie teilweise im Schließelement unter Nutzung elektro nischer Schaltungen temporär zwischengespeichert wird und daß nach Erreichen eines Schwellwertes die gespeicherte elektrische Energie impulsar tig in die mechanische Bewegung des Verriegelungselements umgesetzt wird.

3. Verfahren nach Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der nichtflüchtige elektronische Datenspeicher des Schlosses teilweise zur Fest legung bestimmter Betriebseigenschaften des Schlosses genutzt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Program mierung sowie der Zugriff auf andere Teile des Datenspeichers über Schlüs seladapter erfolgt, die zweckentsprechend vorkonfiguriert werden oder direkt mit einem Programmiergerät verbunden sind.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß der nichtflüchtige elektronische Datenspeicher des Schlüssels als Wertespeicher konfiguriert wird und daß der gespeicherte Wert sowohl in Abhängigkeit von der Benutzung des elektronisch-mechanischen Schlos ses als auch in Abhängigkeit von Signalen der an die Schloßelektronik ange schlossenen Signalgeber innerhalb der bestimmungsgemäßen Nutzung des Schlüssels im Verriegelungselement durch Datenaustausch der beiden dem Schlüssel und Verriegelungselement zugeordneten Elektronikeinheiten geän dert wird.

6. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die im Schließelement als auch die im Schlüssel angebrachten Elektronikbaugrup pen nichtflüchtige elektronische Datenspeicher und Auswerteschaltungen enthalten, die mit Schnittstellen zum Datenaustausch und zur gleichzeitigen Energieversorgung verbunden sind und daß im Schlüsselteil ein elektrischer Energiespeicher angeordnet ist.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß am Schlie ßelement beidseitig je eine Schnittstelle und ein Näherungsschalter angeord net sind.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeich net, daß das elektromechanisch bewegte Verriegelungselement von einem bistabilen Hubmagneten betätigt wird.

9. Anordnung nach mindestens einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronikbaugruppe des Verriegelungselementes mit einer zusätzlichen Datenschnittstelle versehen ist, die sowohl zur Daten konzentration, Überwachung und Steuerung mehrerer gleicher Schließsys teme als auch zum Anschluß an externe Signalgeber konfigurierbar ist.