DE3613666A1 - Verfahren zur bidirektionalen datenuebertragung und danach arbeitendes elektronisches schlosssystem - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur bidirektionalen Datenübertragung und ein danach arbei­ tendes elektronisches Schloßsystem, bei dem der gegen­ seitige Datentransfer zwischen Schlüssel und Schloß über in ihnen vorhandene, einen Übertragungskanal bil­ dende Licht-Sender und -Empfänger, insbesondere im In­ frarotbereich arbeitende Halbleiter-Dioden erfolgt.

Ein nach obigem Verfahren arbeitendes elektro­ nisches Schloßsystem ist durch die DE-OS 32 34 538 be­ kannt. Es ist insbesondere für Kraftfahrzeuge mit ein­ gebauter Zentralverriegelung bestimmt, wobei ein Ko­ pieren des schlüsselseitigen Sendesignals durch Unbe­ fugte dadurch verhindert werden soll, daß nach je­ dem Sende- und Empfangsvorgang im Sender und Empfän­ ger eine neue übereinstimmende Code-Nummer einge­ stellt und dem Schlüssel vom rücksendenen Schloß je­ weils ein Quittierungssignal zum Weiterschalten auf den nächsten Code übermittelt wird. Darüber hinaus kann bei einem solchen elektronischen Schlüsselsystem der in Dialogform erfolgende Datenaustausch zwischen Schlüssel und Schloß beliebig weit getrieben werden, so daß solche Schloßsysteme allerhöchsten Sicherheits­ ansprüchen zu genügen vermögen. Bei dem bekannten elek­ tronischen Schloßsystem ist für jede Datenübertragungs­ richtung je ein eine Infrarotlicht emittierende Foto­ diode und einen das Licht empfangenden Fototransistor enthaltender Übertragungskanal erforderlich, so daß also schlüssel- wie auch schloßseitig je eine Fotodiode und ein Fototransistor nebst zugehörigem, Verstärker und dgl. enthaltendem Sende- und Empfangs-Stromkreis erfor­ derlich sind. Die Unterbringung je eines besonderen Em­ pfangs- und Sendestromkreises ist aber insbesondere schlüsselseitig vom Nachteil, weil der Schlüssel wegen seiner räumlichen Abmessungen nur begrenzte Unterbringungs­ möglichkeiten bietet, es sei denn daß man ihn übermäßig groß dimensionieren müßte.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ver­ fahren zur bidirektionalen Datenübertragung in einem elek­ tronischen Schloßsystem der eingangs erwähnten Gattung dahingehend zu verbessern und zu vervollkommnen, daß man dabei mit wesentlich geringerem Schaltungsaufwand auskommt und die dabei insbesondere schlüsselseitg auftretenden Einbauschwierigkeiten vermeidet. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch gelöst, daß der Datentransfer zwischen Schlüssel und Schloß in beiden Richtungen über ein- und denselben Übertragungskanal mit entsprechendem Sender- und Em­ pfängerwechsel vorgenommen wird. Hiernach wird also stets der gleiche Übertragungskanal für den Daten­ transfer sowohl in Richtung vom Schlüssel zum Schloß als auch in umgekehrter Richtung verwendet.

Ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeiten­ des elektronisches Schloßsystem, dessen Schlüssel und Schloß in jeweils bekannter Weise mit je einem Mikro­ prozessor sowie einem auf dessen Ein- und Ausgang ab­ wechselnd umzuschaltenden, Verstärker sowie Infrarot- Sender und -Empfänger enthaltenden Sende- und Empfangs- Stromkreis versehen sind, ist erfindungsgemäß so ge­ staltet, daß im Schlüssel wie auch im Schloß jeweils nur noch ein eine Halbleiterdiode enthaltender Strom­ kreis vorgesehen sind und beide Stromkreise durch den zugehörigen Mikroprozessor gegensinnig als Sende- und Empfangskreis umschaltbar sind. Auf diese Weise kommt man zu einer erheblichen Verringerung des Schaltungs­ aufwandes und auch zu entsprechenden baulichen Verein­ fachungen im Schlüssel wie im Schloß, wobei insbe­ sondere die schlüsselseitige Unterbringung des ab­ wechselnd gleich wohl als Sender wie auch als Empfänger dienenden Stromkreises herkömmliche Schlüssel-Ab­ messungen einzuhalten erlaubt.

Nach einem weiteren sehr vorteilhaften Merk­ mal der Erfindung können die Sende- bzw. Empfangs- Stromkreise im Schlüssel und Schloß die gleiche Schal­ tung besitzen. Das bedeutet eine weitere erhebliche Ver­ einfachung insbesondere auch in herstellungs- und mon­ tagemäßiger Hinsicht.

Die Halbleiterdiode kann durch einen in ihren Strom­ kreis eingebauten, vom Mikroprozessor gesteuerten Um­ schalter (Relais) abwechselnd in Durchlaß- und Sperrichtung an Spannung angelegt werden. Wird die Halbleiterdiode dabei in Durchlaßrichtung betrieben, so arbeitet sie als Infrarotlicht abstrahlender Sender, wohingegen sie bei in Sperrichtung anliegender Spannung jeweils als Lichtempfän­ ger in Fotodiodenschaltung arbeitet. Da die die Spannungs­ umkehr bewirkenden Umschalter jedoch noch einen nicht unerheblichen elektrischen Widerstand besitzen, muß hier noch mit vergleichsweise größeren Spannungen ge­ arbeitet werden, um einen ausreichenden Fotodiodenstrom zu erhalten.

Einfacher und vorteilhafter ist es daher, wenn nach einem weiteren Merkmal der Erfindung in die Spannungs­ zuleitung zur Halbleiterdiode ein Transistor eingebaut ist, der durch den Ausgang des zugehörigen Mikro­ prozessors im Sinne der Datensendung freizugeben ist. In diesem Fall ist ein spannungsarmer Sende- und Empfangsbetrieb beim gegenseitigen Datenaustausch möglich.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele eines elektronischen Schloßsystems nach der Erfindung anhand entsprechender Blockschaltbilder dargestellt, wo­ bei die

Fig. 1 und 2 eine erste Ausführungsform und die

Fig. 3 und 4 eine zweite, noch vorteilhaftere Aus­ führungsform wiedergeben.

Bei dem in Fig. 1 und 2 dargestellten elektro­ nischen Schloßsystem enthält das strichpunktiert umrahmte Feld A die zum Schloß und das Feld B die zum ent­ sprechenden Schlüssel gehörige Elektronik. Das Schloß A ist mit einem Mikroprozessor 1 versehen, der über eine Steuerschaltung 2 den Schloßriegel zu sperren bzw. freizu­ geben erlaubt. An den Aus- und Eingang T × D bzw. R × D des Mikroprozessors 1 ist ein zugleich zum Senden wie auch Empfangen von zu übertragenden Daten dienender Strom­ kreis 3 angeschlossen, in welchem sich zwischen den beiden gegenläufigen Umschaltern 4, 5 die Halbleiterdiode 6 sowie die zugehörigen Widerstände 7 und 8 befinden. Die gegenläufigen Umschalter 4, 5 können, wie gestrichelt angedeutet, durch das vom Mikroprozessor 1 gesteuerte Re­ lais 9 betätigt bzw. umgeschaltet werden, und zwar so, daß die Fotodiode 6 dadurch entweder in Durchlaßrichtung (Fig. 1) oder in Sperrichtung (Fig. 2) an Spannung anzu­ legen ist.

Der Schlüssel B ist mit einem entsprechenden Mikro­ prozessor 1′ versehen und besitzt im übrigen die gleiche Schaltung wie das Schloß A, also einen entsprechenden Stromkreis 3′ mit darin vorhandenen Umschaltern 4′, 5′, der Halbleiterdiode 6′, den Widerständen 7′, 8′ und dem Relais 9′.

In der in Fig. 1 dargestellten Stellung der Um­ schalter 4, 5 wird die z. B. aus dem Halbleitermaterial Galliumarsenid bestehende Halbleiterdiode 6 in Durchlaß­ richtung spannungsbeaufschlagt. Sie arbeitet infolgedessen als Infrarotsender, wobei sie das vom Mikroprozessor 1 kommende Datensignal 10 in Richtung auf den Schlüssel B zu emittieren vermag. Letzterer ist auf Empfang dieses Datensignals 10 dadurch eingestellt, daß seine Fotodiode 6′, da sie durch die Umschalter 4′, 5′ in Sperrichtung an Spannung liegt, als Fotodiode wirkt und das empfan­ gende Signal 10 an den schlüsselseitigen Mikropro­ zessor 1′ weitergibt. Die Halbleiterdiode 6′ wird also in der in Fig. 1 dargestellten Umschalter-Stellung zu einem Strahlungsdetektor, wobei mit zunehmender Be­ strahlung ihrer Halbleiter-Sperrschicht zusätzlich freie Ladungsträger entstehen, die ihren an sich ge­ ringen Sperrstrom beträchtlich erhöhen. Umgekehrt liegen die Verhältnisse im Falle der Fig. 2, wo nach entsprechendem Umschalten durch die von ihren Mikro­ prozessoren 1 bzw. 1′ gesteuerten Relais 9 bzw. 9′ und deren Umschalter 4, 5 bzw. 4′, 5′ die nunmehr in Durch­ laßrichtung an Spannung liegende Halbleiterdiode 6′ zum Infrarotlicht emittierenden Sender und die schloß­ seitig gelegene, in Sperrichtung an Spannung liegende Halbleiterdiode 6 zur lichtempfangenden Fotodiode wird, die das vom Schlüssel B emittierte Datensignal 10′, zu empfangen und an den schloßseitigen Mikroprozessor 1 weiterzugeben vermag.

Ein entsprechend dem Blockschaltbild nach Fig. 1 und 2 eingesetzter Analogschalter der CMOS-Serie 4053 mit drei Umschaltern ergab einen on-Widerstand eines Umschalters von max. 240 Ohm bei einer Versorgungsspannung von 15 Volt. Dagegen betrug dieser on-Widerstand bei einer anzustrebenden Versorgungsspannung des elektronischen Schloßsystems von ca. 5 Volt max. 1050 Ohm. Demzufolge ergab sich eine max. Stromstärke bei im Sendebetrieb arbeitender LED-Diode von 5 mA. Da die LED-Diode für ein einwandfreies Arbeiten aber Stromstärken von etwa 20-25 mA. braucht, benötigt man für diesen Schaltungs­ fall entsprechend höhere Spannungen.

Einfacher und spannungsärmer gestaltet sich dagegen der Betrieb des in Fig. 3 und 4 dargestellten elektro­ nischen Schloßsystems, worin A und B wiederum die Schloß- und Schlüsselseite, 1 und 1′ die zugehörigen Mikroprozes­ soren wiedergeben. In diesem Falle sind in die zugehörigen, wiederum schaltungsmäßig übereinstimmenden Stromkreise 3 bzw. 3′ Transistoren 11 bzw. 11′ eingebaut, die die Halbleiterdioden 6, 6′ einfacher zu betreiben erlauben. Zusätzlich sind hier in die Schaltkreise 3, 3′ noch ein Operationsverstärker 12 mit zugehörigem Widerstand R _V sowie die Widerstände 13 und R _LED vorhanden.

Im Falle der Fig. 3 arbeitet die im Schloß A vor­ handene Schaltung im Sendebetrieb, wobei die Halbleiter­ diode 6 über den Transistor 11 in Durchlaßrichtung ge­ schaltet ist und daher Infrarotlicht emittiert. Die Licht­ strahlung wird dabei durch das vom Mikroprozessor 1 dem Transistor 11 zugeführte Datensignal 10 entsprechend ge­ steuert. Da der schlüsselseitig gelegene Transis­ tor 11′ durch das vom Mikroprozessor 1′ kommende Basis­ signal 10′′ gesperrt und die Halbleiterdiode 6′ so­ mit ohne äußere Spannungsversorgung ist, arbeitet sie als Fotodiode. Das von der schloßseitigen Halbleiter­ diode 6 emittierte Licht erzeugt somit in der schlüssel­ seitigen Halbleiterdiode 6′ eine Fotospannung, die im Operationsverstärker 12′ verstärkt und in der nach­ folgenden elektronischen Schaltung im Mikroprozessor 1′ weiter verarbeitet wird. Umgekehrt wird im Falle der Fig. 4 beim Anlegen eines Datensignals 10′ an den schlüsselseitig gelegenen Transistor 11′ die schlüssel­ seitige Halbleiterdiode 6′ zum Infrarotlicht aus­ strahlenden Sender. Durch die schloßseitig gelegene, nun­ mehr durch den über das Basissignal 10′′ gesperrten Transistor 11 zum Lichtempfänger gewordene Fotodiode 6 wird das empfangene Datensignal 10′ an den schloßsei­ tigen Mikroprozessor 1 weitergeleitet. Durch einfaches Sperren bzw. Anlegen eines Datensignals am Transistor 11 bzw. 11′ wird somit aus der Halbleiterdiode 6 bzw. 6′ wechselweise ein Lichtsender oder -Empfänger. In allen Fällen kommt man mit der gleichen einfachen Schaltung so­ wohl schlüssel- als auch schloßseitig aus.

Claims (6)

1. Verfahren zur bidirektionalen Datenübertragung in einem elektronischen Schloßsystem, bei dem der gegenseitige Datentransfer zwischen Schlüssel und Schloß über in ihnen vorhandene, einen Übertragungskanal bildende Licht- Sender und -Empfänger, insbesondere im Infrarotbereich ar­ beitende Halbleiterdioden erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß der Datentransfer zwischen Schlüssel (B) und Schloß (A) in beiden Rich­ tungen über ein- und denselben Übertragungskanal mit ent­ sprechendem Sender- und Empfängerwechsel vorgenommen wird.

2. Nach dem Verfahren des Anspruchs 1 arbeitendes elektro­ nisches Schloßsystem, dessen Schlüssel und Schloß mit je einem Mikroprozessor sowie einem auf dessen Ein- und Aus­ gang abwechselnd umzuschaltenden, Verstärker sowie Infra­ rot-Sender und -Empfänger enthaltenden Sende- und Empfangs- Stromkreis versehen sind, dadurch gekenn­ zeichnet, daß im Schlüssel (B) wie auch im Schloß (A) jeweils nur ein eine Halbleiterdiode (6 bzw. 6′) enthaltender Stromkreis ( 3 bzw. 3′) vorgesehen sind und beide Stromkreise durch den zugehörigen Mikroprozessor (1 bzw. 1′) gegensinnig als Sende- und Empfangskreis umschaltbar sind.

3. Elektronisches Schloßsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sende- bzw. Empfangs- Stromkreise (3 bzw. 3′) im Schlüssel (B) und Schloß (A) die gleiche Schaltung besitzen.

4. Elektronisches Schloßsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterdiode (6, 6′) durch einen in ihren Stromkreis (3, 3′) einge­ bauten, vom Mikroprozessor (1, 1′) gesteuerten Um­ schalter (Relais 9 bzw. 9′) abwechselnd in Durchlaß- und Sperrichtung an Spannung anzulegen ist (Fig. 1, 2).

5. Elektronisches Schloßsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in die Spannungszuleitung zur Halbleiterdiode (6, 6′) ein Transistor (11 bzw. 11′) eingebaut ist, der durch den Ausgang des zugehörigen Mikroprozessors (1 bzw. 1′) im Sinne der Daten­ sendung freizugeben ist (Fig. 3, 4).

6. Elektronisches Schloßsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Halbleiter­ diode (6, 6′) und Eingang des Mikroprozessors (1, 1′) ein Operations-Verstärker (12, 12′) vorgesehen ist.