DE4205827A1 - IC data card for remote transfer of physical, chemical or biological signals - Google Patents

IC data card for remote transfer of physical, chemical or biological signals

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Abstract

The IC data card (1) has a circuit module (2) embedded in the plastic body. Also embedded in the card is a battery cell (3), a control switch (5) and components (4) necessary to provide resonator circuits operating with signal sensing and transmitting elements (6,7). The resonator stages with associated coils provide a non-contact means of transmission in both directions between the card processor and an external unit. The circuit module may include a processor and memory.

Description

ProblemstellungProblem

Im Einsatz befindliche Plastikkarten, welche elektronisch ablesbar sind, arbeiten vorzugsweise nach zwei Verfahren. Am weitesten verbreitet sind Karten mit Magnetstreifen, welche keinen Chip zur Speicherung und Bearbeitung von Information enthalten. Zunehmend werden Karten eingesetzt, welche einen Chip enthalten, in dem Informationen sicher gespeichert und elektronisch verändert werden können. Diese Karten werden Chipkarten oder smart cards genannt. Die Versorgung der auf der Karte erforderlichen Chips mit Strom und Spannung ge­ schieht über Kontakte oder kontaktfrei nach einem Verfahren, wie es in der Patentschrift DE 34 47 560 C2 dargelegt ist. Unter Verwendung von Patentschrift DE 34 47 560 C2 arbeiten Chipkartensysteme kontaktfrei, indem Energie- und Datenübertragung induktiv erfolgen.Plastic cards in use, which can be read electronically, work preferably by two methods. Cards with are the most common Magnetic stripes that do not have a chip for storing and processing Contain information. Cards with a chip are increasingly being used included, in which information is securely stored and electronically changed can be. These cards are called chip cards or smart cards. The Supply of the chips required on the card with current and voltage happens via contacts or non-contact according to a procedure as described in the Patent specification DE 34 47 560 C2 is set out. Using patent specification DE 34 47 560 C2 work smart card systems contact-free by energy and Data transmission takes place inductively.

Die unter Verwendung der Beschreibung der Patentschrift DE 34 47 560 C2 am Markt befindlichen Verfahren benötigen eine sehr enge räumliche Kopplung von weniger als 5 mm Abstand zwischen den Spulen auf der Chipkarte und den Spulen im Schreib/Lesesystem. Diese enge Kopplung ist in vielen Fällen er­ wünscht, um Abfragen der Daten einer Karte über Distanz durch Unbefugte aus­ zuschließen.The using the description of the patent specification DE 34 47 560 C2 on Processes on the market require a very close spatial coupling of less than 5 mm distance between the coils on the chip card and the Coils in the read / write system. This close coupling is in many cases wishes to query the data of a card over distance by unauthorized persons close.

Es sind aber auch Anwendungen erwünscht, in denen die Karte ihre Informationen über eine größere Distanz abgeben soll. Insbesondere ist dies bei reinen Identifikationen der Fall, wenn es nur auf die Erfassung einer charakteristi­ schen Kartennummer ankommt, wie es bei Zugangskontrollen erforderlich ist. However, applications are also desired in which the card is yours Provide information over a greater distance. In particular, this is at pure identifications the case when it is only based on the acquisition of a characteristic card number arrives, as required for access controls.  

Erläuterung zu Grafik 1 Explanation of graphic 1

In Grafik 1 ist symbolisch eine Chipkarte mit den unterschiedlichen in den Ansprüchen aufgeführten Bauteilen dargestellt, welche üblicherweise unsichtbar in den Kartenkörper 1 eingebettet sind. Bauteil 2 enthält die elektronischen Elemente, wie sie üblicherweise zur Funktion einer Karte gemäß Patentschrift DE 34 47 560 C2 erforderlich sind. Im Wesentlichen handelt es sich um zwei Spulen zur bidirektionalen Datenübertragung, welche gleichzeitig zum Empfang von Energie nach dem Transformatorprinzip dienen. Bauteil 3 ist als Batterie, Akkumulator, Kondensator allgemein als Speicher für elektrische Ladung ausge­ führt. Bauteil 4 enthält die Elemente eines elektronischen Schwingkreises wie Spulen, Kondensatoren. Der Schalter 5 gestattet es, von außen in die Funktion der Chipkarte einzugreifen und Verbindungen zwischen den einzelnen Bauteilen per Bedienung durch den Benutzer der Chipkarte herzustellen. Bauteil 6 ist als Sensor für verschiedenste Signale ausgestaltet, welch eine Chipkarte ausgesetzt wird. Bauteil 7 ist als Signalgeber ausgestaltet.In graphic 1, a chip card is symbolically shown with the different components listed in the claims, which are usually invisibly embedded in the card body 1 . Component 2 contains the electronic elements, as are usually required for the function of a card according to patent specification DE 34 47 560 C2. Essentially, there are two coils for bidirectional data transmission, which are used to receive energy according to the transformer principle. Component 3 is a battery, accumulator, capacitor generally leads out as a store for electrical charge. Component 4 contains the elements of an electronic resonant circuit such as coils, capacitors. The switch 5 makes it possible to intervene in the function of the chip card from the outside and to establish connections between the individual components by operation by the user of the chip card. Component 6 is designed as a sensor for a wide variety of signals, to which a chip card is exposed. Component 7 is designed as a signal transmitter.

Zu Anspruch 1 und 2Regarding claims 1 and 2

Anspruch 1 zählt die Bauteile auf, welche zusätzlich auf einer Karte gemäß Patentschrift DE 34 47 560 C2 enthalten sein müssen, wenn eine Fernübertragung von Informationen erwünscht ist. Mit dem von außen, d. h. vom Benutzer der Chipkarte zugänglichen Schalter 5 kann der Speicher 3 an die Bauteile des Schwingkreises 4 zu dessen Aktivierung angeschlossen werden. Damit kann eine derart ausgestattete Chipkarte Daten fernübertragen. Da die Fernübertragung von Daten der Chipkarte nur in besonderen Fällen gewünscht ist, bestimmt der Nutzer per Schalter 5 über diese Funktion. Eine derart ausge­ stattete Karte ermöglicht es beispielsweise die Zugangskontrolle einer Person per Distanz zu ermöglichen. Der Kartennutzer muß die Karte nicht mehr in einen Schlitz stecken. Statt dessen wird die Fernübertragung im Bereich der Zugangskontrolle vom Kartennutzer aktiviert und der Code der Karte wird an den Empfänger übertragen. Anschließend kann die Fernübertragung per Schalter 5 deaktiviert werden.Claim 1 lists the components which must additionally be included on a card in accordance with patent specification DE 34 47 560 C2 if remote transmission of information is desired. With the switch 5 , which is accessible from the outside, ie by the user of the chip card, the memory 3 can be connected to the components of the resonant circuit 4 for its activation. A chip card equipped in this way can thus transmit data remotely. Since the remote transmission of data from the chip card is only desired in special cases, the user uses switch 5 to determine this function. A card equipped in this way makes it possible, for example, to allow access control for a person from a distance. The card user no longer has to insert the card into a slot. Instead, the remote transmission in the access control area is activated by the card user and the code of the card is transmitted to the recipient. The remote transmission can then be deactivated using switch 5 .

Zu Anspruch 3Regarding claim 3

Gemäß Patentschrift DE 34 47 560 C2 werden zwei Spulen in Bauteil 2 genutzt. Diese Spulen lassen sich ebenfalls als Antennenspulen für die Fernübertragung nutzen. Hierzu schaltet Schalter 5 Elemente des Bauteiles 4, beispielsweise Kondensatoren als Schwingkreiselemente in Reihe oder in Serie mit den Spulen in Bauteil 2. Durch diese Schaltung erhalten die Spulen von Bauteil 2 eine Doppelfunktion, da sie sowohl zur Nah-, wie auch zur Fernübertragung genutzt werden. Die Anzahl der Elemente des Bauteiles 4 vermindert sich um die Antennenspulen, was wegen des begrenzten Platzes auf der Karte 1 zweckmäßig ist und die Herstellkosten herabsetzt.According to patent specification DE 34 47 560 C2, two coils are used in component 2 . These coils can also be used as antenna coils for remote transmission. For this purpose, switch 5 switches elements of component 4 , for example capacitors as resonant circuit elements in series or in series with the coils in component 2 . Through this circuit, the coils of component 2 have a double function, since they are used for both local and long-distance transmission. The number of elements of the component 4 is reduced by the antenna coils, which is expedient because of the limited space on the card 1 and reduces the manufacturing costs.

Zu Anspruch 4To claim 4

Wird die Karte gemäß Patentschrift DE 34 47 560 C2 genutzt, sendet die Karte neben den gewünschten Frequenzen weitere Frequenzen als Oberwellen mit ge­ ringerem Energieinhalt aus. Ein Empfänger könnte bei Empfang dieser Oberwellenfrequenzen von einer per Schalter 5 aktivierten Fernübertragung der Elemente 2, 4 ausgehen und versuchen, Informationen aus der Schwingung zu gewinnen. Sind die Frequenzen der Fernübertragung wesentlich in ihren Werten von den Oberwellen der Frequenzen der Nahübertragung unterschieden, kann diese Verwechselung nicht auftreten. Ein Empfänger kann bei Empfang der Fernübertragungsfrequenz von aktivierter Fernübertragung ausgehen.If the card is used in accordance with patent specification DE 34 47 560 C2, the card transmits, in addition to the desired frequencies, further frequencies as harmonics with a lower energy content. When receiving these harmonic frequencies, a receiver could start from a remote transmission of the elements 2 , 4 activated by switch 5 and try to obtain information from the oscillation. If the frequencies of long-distance transmission are significantly different in their values from the harmonics of the frequencies of short-distance transmission, this confusion cannot occur. A receiver can assume activated remote transmission when receiving the remote transmission frequency.

Zu Anspruch 5Regarding claim 5

Die Elektronik in Bauteil 2 enthält üblicherweise einen Mikroprozessor mit Speicher. Werden in den Speicher spezifische Informationen gemäß Nutzung per Patentschrift DE 34 47 560 C2 eingeschrieben, kann die Funktion des Schalters 5 von diesen Speicherinhalten abhängig sein. So kann beispielsweise der Schalter deaktiviert werden oder erst aktiviert werden, wenn eine spezifische Kennung (PIN Code) gemäß DE 34 47 560 C2 eingegeben wird. Der Schalter kann bei­ spielsweise auch innerhalb einer Zeitspanne gesperrt werden. In Abhängigkeit von der Information im Speicher von Bauteil 2 kann auch die fernübertragene Information zusammengesetzt sein.The electronics in component 2 usually contain a microprocessor with memory. If specific information is written into the memory in accordance with use by patent DE 34 47 560 C2, the function of the switch 5 may depend on this memory content. For example, the switch can be deactivated or only activated when a specific identifier (PIN code) according to DE 34 47 560 C2 is entered. The switch can also be locked within a period of time, for example. Depending on the information in the memory of component 2 , the remotely transmitted information can also be composed.

Zu Anspruch 6, 7Re claim 6, 7

Bei zukünftigen Karten werden zusätzliche Informationen aus der Kartenumwelt verarbeitet werden. Beispielsweise ist es bei weiterer Miniaturisierung von elek­ tronischen und mechanischen Komponenten (Siliziummechanik) möglich, solche Sensoren in der Karte unterzubringen, welche als Kartenverwendungsschreiber gelten können. Temperatur-, Beschleunigungs-, Schallsensoren können gemein­ sam mit der abgelegten Zeit einen Ablauf der Nutzung der Karte geben. Es ist aber auch möglich das Schallbild der Stimme des Kartenträgers für Verschlüsselungszecke zu verwenden. Zur Aufnahme von Informationen können die unterschiedlichen Sensoren auf der Karte dienen. Unabhängig von der Funktion als Sensor kann Bauteil 7 auch als Sender zusätzlich oder unabhängig von der Sensorfunktion ausgestaltet sein. So ist es denkbar, Informationen auch über eine Infrarotdiode oder eine Schallquelle auszusenden. Die empfangenen Informationen können vom Prozessor des Bauteiles 2 verwendet werden, um Funktionen in Abhängigkeit von den Sensorwerten zu steuern. Das Öffnen be­ stimmter Funktionen kann beispielsweise von dem empfangenen Schallbild ab­ hängig sein. Der Prozessor kann selbsttätig bei Überschreiten einer voreingestellten Temperatur auf der Karte eine Transistorstrecke durchbrennen, so daß bei späterer Analyse nachweisbar ist, daß die Karte einer hohen Temperatur ausgesetzt wurde.Additional information from the card environment will be processed for future cards. For example, with further miniaturization of electronic and mechanical components (silicon mechanics), it is possible to accommodate such sensors in the card which can be considered card usage recorders. Temperature, acceleration and sound sensors can, together with the time saved, give an expiry of the use of the card. But it is also possible to use the sound image of the voice of the card holder for encryption purposes. The various sensors on the card can be used to record information. Regardless of the function as a sensor, component 7 can also be designed as a transmitter additionally or independently of the sensor function. It is conceivable to send out information via an infrared diode or a sound source. The information received can be used by the processor of component 2 to control functions as a function of the sensor values. The opening of certain functions can, for example, depend on the sound image received. The processor can automatically blow through a transistor path when a preset temperature on the card is exceeded, so that it can be demonstrated in later analysis that the card has been exposed to a high temperature.

Claims (7)

1. Die Erfindung beschreibt eine besondere Ausgestaltung von Chipkarten unter Verwendung einer Beschreibung gemäß Patentschrift DE 34 47 560 C2, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß die auf der Karte 1 befindlichen Bauteile 2 zur kontaktfreien Nahübertragung von Energie und Daten um ein Speicherbauteil 3 für elektrische Ladung, ferner um elektronische Bauteile 4 zum Aufbau eines elek­ tromagnetischen Schwingkreises zum Fernübertragen und Empfangen von Daten, ferner um einen von außen, per manueller Nutzung zugänglichen Schalter 5 er­ gänzt sind.1. The invention describes a special embodiment of chip cards using a description according to patent specification DE 34 47 560 C2, which is characterized in that the components 2 located on the card 1 for the contactless local transmission of energy and data around a storage component 3 for electrical charge , further to electronic components 4 to build an elec tromagnetic resonant circuit for remote transmission and reception of data, further to an externally accessible by manual use switch 5 he is added. 2. Gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß Schalter 5 wahlweise das Bauteil 3 mit den Bauteilen 4 verbindet und die Bauteile 4 in Verbindung mit Bauteil 3 einen aktiven elektromagnetischen Schwingkreis bilden, welcher auf­ grund seiner Ausgestaltung eine Übertragung elektromagnetischer Schwingungen mit aufmodulierten Informationen gemäß herkömmlicher Verfahren erzeugt.2. According to claim 1, characterized in that switch 5 optionally connects the component 3 with the components 4 and the components 4 in conjunction with component 3 form an active electromagnetic resonant circuit which, due to its design, transmits electromagnetic vibrations with modulated information according to conventional methods generated. 3. Gemäß Anspruch 1, 2 dadurch gekennzeichnet, daß eine oder beide Spulen, welche in Bauteil 2 enthalten sind, per Schalter 5 mit dem Bauteil 4 derart verbun­ den sind, daß diese Spulen als Antennenspulen des elektromagnetischen Schwingkreises 4 zur Fernübertragung von Daten dienen.3. According to claim 1, 2 characterized in that one or both coils, which are contained in component 2 , are connected via switch 5 to component 4 in such a way that these coils serve as antenna coils of the electromagnetic oscillating circuit 4 for the remote transmission of data. 4. Gemäß Anspruch 1, 2, 3 dadurch gekennzeichnet, daß Bauteil 4 in seiner Dimensionierung zum Aufbau eines elektromagnetischen Schwingkreises so aus­ gelegt ist, daß die Frequenz des zustandekommenden Schwingkreises für Fernübertragung sich ausreichend von der Frequenz für Nahübertragung unter­ scheidet und gleichzeitig nicht im Bereich einer der Oberwellen des Bauteiles 2 zur kontaktfreien Nahübertragung liegt, so daß für einen Empfänger allein auf­ grund der Frequenz entscheidbar ist, ob die Fernübertragung eingeschaltet ist oder die Nahübertragung aktiv ist. 4. According to claim 1, 2, 3, characterized in that component 4 is designed in its dimensions to build an electromagnetic resonant circuit so that the frequency of the resulting resonant circuit for long-distance transmission differs sufficiently from the frequency for short-range transmission and at the same time not in the area one of the harmonics of the component 2 for contactless local transmission lies, so that for a receiver it can be decided solely on the basis of the frequency whether the remote transmission is switched on or the local transmission is active. 5. Gemäß Anspruch 1, 2, 3, 4 dadurch gekennzeichnet, daß die Funktion des Schalters 5 weitere Ausgestaltungen durch Speicherablagen erhält, welche übli­ cherweise in Bauteil 2 abgelegt sind und sich dadurch die Fernübertragung in ih­ rer Funktion verändern läßt.5. According to claim 1, 2, 3, 4, characterized in that the function of the switch 5 receives further refinements from memory stores, which are usually stored in component 2 and can thereby change the remote transmission in their function. 6. Gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß ein weiteres Bauteil 6 auf der Karte als Sensor zur Aufnahme physikalischer, chemischer, biologischer Informationen ausgestaltet ist und/oder ein Bauteil 7 zur Abgabe physikalischer, chemischer, biologischer Informationen ausgestaltet ist.6. According to claim 1, characterized in that a further component 6 on the card is designed as a sensor for receiving physical, chemical, biological information and / or a component 7 is designed for delivering physical, chemical, biological information. 7. Gemäß Anspruch 2, 3, 4, 5, 6 dadurch gekennzeichnet, daß Sensorbauteil 6 mit den anderen Bauteilen auf der Karte derart verknüpft ist, daß die vom Sensor 6 erhaltenen Informationen im Speicher von Bauteil 2 abgelegt und/oder zur Änderung der Funktion der Karte genutzt werden.7. According to claim 2, 3, 4, 5, 6, characterized in that the sensor component 6 is linked to the other components on the card such that the information received from the sensor 6 is stored in the memory of component 2 and / or to change the function the card can be used.
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