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Sendender Informationsträger und Empfängervorrichtung
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Die Erfindung betrifft einen sendenden Informationsträger und ein
als Empfängervorrichtung ausgebildetes Schloss, bei denen eine Information in einem
Speichermedium jeweils gespeichert ist und die zusammen auch eine elektronische
Schliessvorrichtung bilden können.
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Eine bekannte elektronische Schliessvorrichtung, die in der US-PS
3.821.704 offenbart worden ist, weist einen als Informationsträger ausgebildeten
Schlüssel auf, dessen Information mechanisch auf einer Karte in Form von Löchern
aufgebracht ist.
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Elektronische Schliessvorrichtungen mit einem rein mechanisch ausgebildeten
Schlüssel haben den Nachteil, dass es zum Lesen der mechanisch gespeicherten Information
einer verhältnismässig aufwendigen Lesevorrichtung bedarf.
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Aus der CH-PS 592.797 ist eine Schliessvorrichtung bekannt, die einen
Schlüssel und ein Schloss aufweist, die jeweils mit einem Sender und einem Empfänger
ausgestattet sind. Diese Schliessvorrichtung erlaubt zwar einen Informationsaustausch
zwischen Schloss und Schlüssel in beiden Richtungen,.ist aber gerade deswegen störungsanfällig
und kostspielig.
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Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist einen sendenden Informationsträger
und eine elektronische Empfängervorrichtung zu entwerfen, die die oben erwähnten
Nachteile der bekannten Vorrichtungen beseitigen, die kostengünstig sind, die ausserhalb
und während des Betriebs möglichst kleinen Leistungsverbrauch der Vorrichtungen
aufweisen, stör- und sabotagesicher sind, und wenn sie zusammen eine elektronische
Schliessvorrichtung bilden, zur Erhöhung der Sicherheit eine sehr grosse Anzahl
von Schlüsselkombinationen erlauben.
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Erfindungsgemäss wird dieses Ziel durch einen im Patentanspruch 1
gekennzeichneten, sendenden Informationsträger und eine im Patentanspruch 10 gekennzeichnete
Empfängervorrichtung erreicht.
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Vorzugsweise wird zur Signalübertragung eine Pulsabstandmodulation
mit einer Pulsbreite von 8 ss und einem Pulsabstand von etwa 1 und etwa 2 ms, je
nach dem , ob es sich dabei um eine logische 1 oder logische "O" handelt.
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Dadurch wird genügend Zeit zwischen den einzelnen Impulsen vorhanden
sein, um kostengünstige und leisttngsarme Mikroprozessoren und Speichermedien anwenden
zu können. Diese Signalform der Pulsabstandmodulation erlaubt bei einer möglichen
Anwendung eines Senders für drahtlose Uebertragung eine kostengünstige Auslegung
der Speisung des Senders. Die zwischen den kurzen Impulsen vorhandene, längere Zeit
kann zur Aufladung eines Kondensators benützt werden, wodurch wesentlich kleinee
Ströme aus der Speisung gezogen werden, was sich letztlich auf die Grösse einer
Batterie oder der Dimensionierung eines Netzteiles positiv auswirkt.
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Vorzugsweise wird der Informationsträger mit einer Unterbrechervorrichtung
ausgestattet, um eine blockweise Uebermittlung der Signale zur Empfängervorrichtung
zu ermöglichen.
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Damit kann zwischen den einzelnen Blöcken Zeit für den eventuellen
Vergleich der Signalegewonnen und die Erkennung der Blöcke erleichtert werden.
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Eine andere Ausführungsform des Informationsträgers, die eher für
den Fall einer leitungsgebundenen Verbindung zwischen dem Informationsträger und
der Empfängervorrichtung vorgesehen ist, erlaubt eine Umspeicherung der im Informationsträger
vorhandenen Information. Diese Ausführung ist für die
Vorrichtungen
gedacht, die mehrere Benützer haben und/oder bei denen eine besondere Erhöhung der
Sicherheit am Platze ist. Dazu ist eine in zwei Richtungen arbeitende-Verbindung
zwischen Informationsträger und der Empfängervorrichtung nötig, was bei einer leitungsgebundenen
Verbindung keine Probleme mit sich bringt, aber bei einer drahtlosen Verbindung
auf jeder Seite sowohl einen Sender als auch einen Empfänger vorsieht. Die Anwendung
von entsprechenden, reprogrammierbaren Speichermedien ist dabei eine nötige Voraussetzung.
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Vorzugsweise wird die gesamte elektronische Schaltung des Informationsträgers
integriert, so dass die Grösse eines als Informationsträger ausgebildeten Schlüssels
mechnischen Schlüsseln entspricht.
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Im folgenden werden anhand der beiliegenden Zeichnungen Ausführungsbeispiele
der Erfindung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine erfindungsgemässe Ausführungsform
eines als Informationsträger ausgebildeten Schlüssels, Fig. 2 eine erfindungsgemässe
Ausführungsform eines als Empfängervorrichtung ausgebildeten Schlosses, Fig. 3 eine
andere Ausführungsform des Schlosses mit einem Mikroprozessor, Fig. 4 eine Ausführungsform
einer elektronischen Schliessvorrichtung mit drahtloser Uebertragung, Fig. 5 eine
Ausführungsform des Schlüssels mit Unterbrechervorrichtung, Fig. 6 eine Ausführungsform
einer elektronischen Schliessvorrichtung, in der die Information im Speichermedium
des Schlüssels veränderbar ist, und
Fig. 7 eine vorteilhafte Signalform
der Pulsabstandmodulation.
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In Fig. 1 ist ein als Informationsträger ausgebildeter Schlüssel
6 mit einem Oszillator 1 gezeichnet, der eine pe -riodische Impulsfolge, z.B. die
in Fig. 7 mit logischem "1" bezeichnete Periodendauer T1 erzeugt und an einen Modulator
2 abgibt. Der Modulator 2 ist so ausgeführt, dass er entsprechend der Information
aus einem Speichermedium 4 einen Impuls unterdrückt oder an einen Zähler 3 weitergibt.
Der Zähler 3 wird am Anfang der Impulsfolge an seinem Ausgang die erste Adresse
des Speichermediums 4 aufweisen und bei jedem vom Modulator 2 neu ankommenden Impuls
die Adresse an seinem Ausgang erhöhen. Am Ausgang des Speichermediums 4 erscheint
ein unter dieser Adresse gespeicherter Wert, der über einen Rückkopplungskreis 5
an den Modulator 2 zurückgeführt wird. Je nach diesem gesFeicherten Wert wird nur
der nächste, vom Oszillator 1 ankommende Impuls durch den Modulator 2 unterdrückt
oder an den Zähler 3 weitergegeben. Falls dieser Impuls durch den Modulator unterdrückt
wird, was bei einem gespeicherten Wert 0 "O" auftritt, so wird der nächste, nach
diesem unterdrückten Impuls kommende Impuls durch den Modulator 2 an den Zähler
weitergegeben, der für das Abfragen des unter der nächsten Adresse des Speichermediums
4 nachkommenden Wertes sorgt. Auf diese Weise erscheint am Ausgang des Modulators
2 eine Signalform, die als Pulsabstandmodulation bekannt ist, und die im Speichermedium
4 gespeicherte Information in serienmässiger Folge an ein als Empfängervorrichtung
ausgebildetes Schloss weitergeben wird. Dabei kann der Pulsabstand im Falle eines
im Speichermedium 4 gespeicherten Wertes 1 etwa eine ms lang sein und entspricht
dem einfachen, aus dem Oszillator 1 ankomxmden Pulsabstand, weil kein Impuls in
diesem
Falle durch den Modulator 2 unterdrückt wurde. Wenn der im Speichermedium 4 gespeicherte
Wert den logischen Wert "0" aufweist, so wird der Pulsabstand etwa zwei ms lang
sein und dem doppelten, aus dem Oszillator 1 ankommenden Pulsabstand entsprechen,
weil nur ein einziger Impuls durch den Modulator 2 unterdrückt wurde. Diese Anordnung
erlaubt eine beliebige Erweiterung des Zählers und des Speichermediums, was zu einer
beliebig grossen Schlüsselkombination und damit auch zur Erhöhung der Sicherheit
führen kann. Nehmen wir nur ein Beispiel eines im Markt erhältlichen, preisgünstigen
Speichermediums mit einer Speicherkapazität von nur 1 k Bit, was 1024 Bit entspricht.
Die Anzahl der Kombinationen wird 21023, was mehr also 10307 ist. Würde nun jemand
versuchen, mit einem Generator etwa jede Sekunde eine neue Kombination an das Schloss
zu senden, um das Schloss aufzumachen, so muss er dazu mehr als 10300 7 Jahre aufwenden,
weil ein Jahr nur etwa 3.156x107 Sekunden hat. Diese enorme Kombinationsmenge kann
natürlich durch eine bekannte Art der Kodierung der Impulsfolge zur Erhöhung der
Uebertragungssicherheit reduziert werden.
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In Fig. 2 ist eine Ausführung eines als Empfängervorrichtung ausgebildeten
Schlosses 16 gezeichnet, das hauptsächlich für den Empfang, Verarbeitung und Vergleich
der vom Schlüssel ankommenden Signale vorgesehen ist. Die Signale werden gleichzeitig
an den Eingang eines Modulators 12 und eines Zählers 13 angelegt. Der Demodulator
12 wandelt die Pulsabstände in ihre entsprechende logische "O" oder 11111 Werte
und gibt sie an den ersten Eingang eines Vergleichers 15 ab. Der Zähler 13 wird
wie der Zähler 3 des Schlüssels am Anfang der Impulsfolge die erste Adresse eines
Speichermediums
14 an seinem Ausgang aufweisen und bei jedem neu ankommenden Impuls die Adresse
erhöhen. Diese Adressen werden dem Eingang des Speichermediums 14 zugeführt wobei
an dessen Ausgang die im Speichermedium gespeicherten Werte in der Form von logischen
Werten "1" oder "0" erscheinen, die an den zweiten Eingang des Vergleichers 15 abgegeben
werden. Falls alle im Schloss 16 gespeicherten Werte mit denen vom Schlüssel 6 gesendeten
Werten übereinstimmen, wird der Vergleicher ein Signal an die Betätigungsvorrichtung
weitergeben, um einen Schlossriegel an einer Tür, etc. zu verschieben oder eine
Einrichtung zum Oeffnen oder Schliessen einer Tür, eines Tores in Betrieb zu setzen.
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In Fig. 3 ist eine andere Ausführung des Schlosses dargestellt, in
der die Funktionen des Demodulators, Zählers und Vergleichers von einem Mikroprozessor
übernommen werden.
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Der Vorteil dieser Ausführung besteht darin, dass ohne zusätzlichen
Materialaufwand eine Fehlererkennung und sogar eine Fehlerkorrektur der vom Schlüssel
gesandten, kodierten und in diesem Falle redundanten Impulsfolge erfolyen kann.
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Dazu kann man die bekannten Kodierungsarten wie z.B. Hamming Kode
verwenden. Die kodierte Information wird dabei im Schlüssel wie gewöhnlich in seinem
Speichermedium gespeichert und nach der Uebermittlung im Mikroprozessor mittels
eines dazu geeigneten Programmes auf vorkommende Fehler überprüft und mit den im
Speichermedium des Mikroprozessors gespeicherten Werten nach oder vor der Dekodierung
verglichen. Das Speichermedium kann dabei im Mikroprozessor selber enthalten oder
an ihm angeschlossen sein. Weil es sich hier um bereits bekannte Arten der Kodierung,
Fehlererkennung und Mikroprozessor- und Programmarchitektur handelt,
wird
auf eine nähere Beschreibung dieser verzichtet.
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Eine weitere Ausführungsform, in der die Fehlererkennung und Kodierung
besondere Bedeutung annimmt, ist in Fig. 4 schematisch dargestellt und sieht eine
Anwendung eines zum Schlüssel 6 zugehörigen Senders 7 und eines zum Schloss 16 zugehörigen
Empfängers 19 für eine drahtlose Uebertragung vor. Dabei wird vorzugsweise der Schlüssel
6 zum Sender trennbar angebracht und mit der Speisung des Senders 7 versorgt, um
die Grösse des Schlüssels möglichst klein zu halten.. Dieses ermöglicht den Schlüssel
6 in eine leitungsgebundene Verbindung sowohl mit einem z.B. -in einem Auto fest
montierten, für die Oeffnung oder Schliessung eines Garagetores vorgesehenen Sender
7 als auch mit dem zum Garagetor oder zu einer anderen Tür zugehörigen Schloss 16
zu bringen.
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Vorzugsweise wird der elektronische Schaltkreis des Schlüssels 6
mit der Speisung des Senders 7 oder des Schlosses 16 versorgt, um die Grösse des
Schlüssels 6 möglichst klein zu halten. Dazu muss die leitungsgebundene Verbindung
mindestens zwei Kontakte für den Anschluss des Schlüssels 6 an die Speisung und
eventuell einen Kontakt für die Signalübertragung mehr aufweisen, falls die Signalübertragung
nicht über eine Speiseleitung erfolgt.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform des Schlüssels ist in Fig. 5 gezeigt,
wobei diese Form der in Fig. 1 gleicht und nur mit einer zusätzlichen Unterbrechervorrichtung
8 vorgesehen ist. Die Unterbrechervorrichtung 8 dient dazu, eine aus dem Speichermedium
4 vollständig ausgelesene und in Pulsabstandmodulation umgewandelte Impulsfolge
für die gleiche Periode, die der Länge dieser Impulsfolge entspricht, zu unterbrechen.
Damit wird dem Schloss Zeit für
eine eventuelle Verarbeitung und
eine mit der nächsten Impulsfolge bestätigten Entscheidung über die Auslösung der
Betätigungsvorrichtung zur Verfügung gestellt. Die Unterbrechervorrichtung 8 kann
vorzugsweise auch für eine Impulslängenverformung, in der Art wie es z.B. in Fig.
7 gezeichnet ist, vorgesehen sein, falls diese nicht schon vorher durch den Oszillator
bestimmt wurde.
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In Fig. 6 ist eine Ausführung der Erfindung gezeigt, die eine sehr
flexible Anwendung der elektronischen Schliess vorrichtung und hauptsächlich des
Schlüssels erlaubt. Es ist dabei die Möglichkeit einer durch den Mikroprozessor
18 ausgeführten Aenderung der im Speichermedium 4 des Schlüssels 6 gespeicherten
Information vorgesehen. Die Anwendung solcher Vorrichtungen wird besonders dort
vorteilhaft, wo mehrere Personen die gleiche Schliessvorrichtung gebrauchen und
nach einem Wechsel z.B. von Personal oder Bewohnern eines Hauses oder Verlust des
Schlüssels, ein Wechsel von Schlüssel und Schloss bei mechanischen Vorrichtungen
nötig ist.
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Dieser Wechsel erfolgt bei der vorliegenden Erfindung durch eine
einfache Umprogrammierung der im Schlüssel und Schloss gespeicherten Information.
Die Notwendigkeit eines reprogrammierbaren Speichermediums ist dabei eine klare
Voraussetzung.
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Die Möglichkeit der Umprogrammierung oder einer Neuprogrammierung
der Speichermedien erst bei der Montage der Schliessvorrichtung erlaubt eine kostengünstige
Herstellung und Lagerung von gleichen Einheiten, die erst bei ihrem Einsatz für
die gewählte Schlüsselkombination programmiert werden.
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Die Anwendung der Erfindung liegt nicht nur bei Schliessvorrichtungen,
sondern durch die Möglichkeit der Speicherung von einer grossen Anzahl Informationen,
auch bei Zahlungsverkehr mit Bank, Post oder anderen Institutionen. Dabei kann der
Schlüssel als eine Kontokarte, als ein Tankstellenschlüssel, oder als eine Identifikationskarte
mit Konto-Nr., Adresse, AHV-Nr. usw. verwendet werden.
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Die Kontokarte oder Identifikationskarte weist Kontaktanschlüsse
auf, die der Stromversorgung des in der Karte integrierten Informationsträgers 6
dienen. In dem Moment, wenn die Karte in eine passende Empfängervorrichtung eingesteckt
wird, wird der Informationsträger die in ihm gespeicherte Information in Form der
modulierten Signale über einen Anschluss an die Empfängervorrichtung übermitteln.
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Die Empfängervorrichtung kann die gleiche Schaltungsvorrichtung zur
Demodulation der Signale wie ein Schloss 16 der vorher beschriebenen, elektronischen
Schliessvorrichtung aufweisen oder mittels eines Mikroprozessors die Signale demodulieren
und an eine Computeranlage zur weiteren Verarbeitung übermitteln.
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Es bleibt noch zu bemerken, dass der erfindungsgemässe Informationsträger
sowohl einen Schlüssel als auch eine Kontokarte und Identifikationskarte verkörpern
kann und damit eine breite Anwendung ermöglicht.
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