DE60129117T2

DE60129117T2 - Sicherheitssystem

Info

Publication number: DE60129117T2
Application number: DE60129117T
Authority: DE
Inventors: Jeremy Christopher Doune Rice-McDonald
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-04-14
Filing date: 2001-04-12
Publication date: 2008-03-06
Anticipated expiration: 2021-04-13
Also published as: GB0009309D0; EP1272721B1; US20030122428A1; ATE365851T1; AU2001248564A1; EP1272721A1; DE60129117D1; WO2001079631A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Sicherheitssystem und im Besonderen, jedoch nicht ausschließlich, auf ein optoelektronisches "Schließ- und Verriegelungssystem".
Bekannte Sicherheitssysteme, die zum Verschließen von zum Beispiel Türen oder Fenstern verwendet werden, schließen herkömmliche mechanische Schließ- und Verriegelungssysteme, "Ving"-Lochkarten, Kombinationsschlösser und so genannte "schlüssellose" Schlösser ein, die elektronische Nummernblöcke umfassen. Neuere Systeme schließen elektronische "Smart"-Karten ein, die über einen Scanner geführt werden, fernbediente Schließmechanismen, die codierte elektromagnetische Wellen verwenden, um das Schloss aus der Ferne zu betätigen, sowie High-Tech Fingerprint- oder Netzhautscanner. Derartige Systeme unterliegen im Allgemeinen einer Anzahl von Nachteilen, die zum Beispiel darin bestehen, dass diese leicht zu umgehen sind, indem sie nachgeschlossen oder an sich gerissen werden, dass diese leicht zu kopieren sind oder die Erlernung einer Nummer seitens des Benutzers erfordern oder dass diese teuer sind.
FR 2 453 559 beschreibt eine optoelektronische Schloss- und Verriegelungsanordnung, die ein Schloss umfasst, das eine einzelne Lichtquelle und eine Vielzahl von optischen Detektoren besitzt, von denen jeder über Glasfaserleiter optisch an einen Schlosszylinder gekoppelt ist. Ein Schlüssel, der über eine Vielzahl von Glasfaserleitern verfügt, kann in den Zylinder eingeführt werden, um die Lichtquelle optisch mit den optischen Detektoren zu verbinden und dadurch das Schloss zu aktivieren.
GB 2 000 544 beschreibt ein Schloss, das eine oder mehrere Lichtquellen besitzt, die sich in seinen Zylinder öffnen, und einen oder mehrere Detektoren, die über die Länge des Zylinders mit einem Abstand und bezüglich des Winkels versetzt angeordnet sind. Der zugehörige Schlüssel verfügt in seinem Inneren über eine Energieführung, deren Enden mit der Lichtquelle und dem Detektor zusammenarbeiten, wenn der Schlüssel vollständig in den Zylinder eingeführt ist, so dass der Detektor mit Energie versorgt wird, um ein Kontrollsignal zu erzeugen.
Die vorliegende Erfindung zielt darauf hin, ein verbessertes Sicherheitssystem zur Verfügung zu stellen.
Nach einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Schließmechanismus für eine Tür, ein Fenster oder Ähnliches zur Verfügung gestellt, wobei der Mechanismus einen Zylinder, einen Schlüssel, der für die Einführung in den Zylinder ausgelegt ist, ein Übertragungsmittel, das eine Vielzahl von Lichtquellen zur Erzeugung und zur Übertragung eines Signals umfasst, ein erstes Leitmittel zum Leiten des Signals von dem Übertragungsmittel, ein Empfängermittel zum Empfangen des Signals und ein zweites Leitmittel zum Leiten des Signals zu dem Empfängermittel umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlüssel Verbindungsmittel einschließt, die ein oder mehrere photonische Kristalle umfassen, um das erste und das zweite Leitmittel miteinander zu verbinden, wodurch es dem Signal gestattet wird, von dem Übertragungsmittel zu dem Empfängermittel übermittelt zu werden, wodurch das Empfängermittel betriebsbereit wird, um den Schließmechanismus zu betätigen.
In einer Ausführung umfassen sowohl das erste als auch das zweite Leitmittel einen oder mehrere Glasfaserleiter.
In einer Ausführung schließt das Übertragungsmittel ein Codiermittel zum Codieren des Signals ein, bevor es übertragen wird. In einer Ausführung schließt das Empfängermittel ein Decodiermittel ein, zum Decodieren des Signals, nachdem es empfangen wurde.
In einer Ausführung umfasst das Übertragungsmittel eine Vielzahl von Leuchtdioden. In einer Ausführung umfasst der Schließmechanismus ferner ein Schaltmittel, wobei das Schaltmittel wahlweise betriebsbereit ist, um den Schließmechanismus mit einer Stromversorgung zu verbinden.
Das Schaltmittel kann in dem Zylinder untergebracht sein und auf die Einführung des Schlüssels in den Zylinder betätigt werden, wodurch der Schließmechanismus mit Strom versorgt wird.
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend, nur als Beispiel, bezüglich der beiliegenden Abbildungen beschrieben, von denen:
1 eine bevorzugte Form eines Schließmechanismus nach der Erfindung darstellt;
2 ein schematisches Blockdiagramm des Schließmechanismus nach der 1 darstellt;
3 eine schaubildliche Darstellung einer bevorzugten Schlüsselform zur Verwendung in dem Schließmechanismus der 1 darstellt;
4 eine alternative Form eines Schließmechanismus nach der Erfindung darstellt;
5 ein schematisches Blockdiagramm des Schließmechanismus der 4 darstellt; und
6 einen manipuliersicheren Schaltkreis zur Verwendung in dem Schließmechanismus der 1 darstellt.
Bezüglich der 1 bis 3 wird eine bevorzugte Form des Schließmechanismus im Allgemeinen bei 10 dargestellt. In dieser Ausführung ist der Schließmechanismus dazu vorgesehen, die Türen von Fahrzeugen wie PKWs, Lieferwagen oder Ähnlichen zu verschließen und aufzuschließen. Es wird jedoch verstanden werden, dass dies lediglich ein Beispiel einer möglichen Anwendung des Schließmechanismus ist.
Der Schließmechanismus 10 umfasst eine Stromversorgung 12, bei der es sich in diesem Fall um eine 12-Voltversorgung handelt, die von der Fahrzeugbatterie auf ähnliche Weise zur Verfügung gestellt wird, wie die in herkömmlichen Zentralverriegelungssystemen von Fahrzeugen.
Der Schließmechanismus 10 verfügt über einen Zylinder 50, der in dieser Ausführung im Allgemeinen eine zylindrische äußere Form hat, damit dieser in die in der Fahrzeugtür vorgesehenen Öffnungen passt. Zu dem Zylinder 50 gehört ein Schlüssel 100, von dem eine bevorzugte Form auf der 3 dargestellt ist. In dieser Ausführung verfügt der Schlüssel über einen Griffteil 110 und einen Schaftteil 120. Das Schaftteil 120 umfasst vier parallele Arme 122, 124, 126, 128, die miteinander verbunden und so angeordnet sind, dass der Querschnitt des Schafts im Wesentlichen entlang seiner Länge kreuzförmig ist.
Entlang der parallelen Seiten der Arme angeordnet befindet sich eine Vielzahl von Öffnungen 130. Jede der Öffnungen 130 ist innen innerhalb des Schafts des Schlüssels 100 mit einer anderen Öffnung mittels einer Glasfaserverbindung verbunden, dessen Zweck unten beschrieben wird. Im Wesentlichen bedeutet die Verwendung von relativ flexiblen Glasfaserleitern, dass kein die Position betreffendes Verhältnis zwischen den verbundenen Öffnungen 130 zu bestehen braucht. Daher kann eine gegebene Öffnung 130 mit jeder beliebigen anderen Öffnung auf dem Schlüssel verbunden werden.
Der innere Querschnitt des Zylinders 50 ist so geformt, dass dieser dem Querschnitt des Schafts 120 des Schlüssels 100 entspricht. Die innere Form des Zylinders 50 besteht daher aus vier Kanälen, die entlang der Länge des Zylinders parallel zueinander verlaufen, wobei jeder Kanal dazu ausgelegt ist, einen der Arme des Schlüssels 100 zu empfangen. Eine Vielzahl von Öffnungen 52 sind entlang der Seiten der Kanäle in dem Zylinder angeordnet und entsprechen bezüglich der Anzahl und Position den Öffnungen 130, die auf dem Schaft des Schlüssels angeordnet sind.
Jede der Öffnungen in den Kanälen des Zylinders ist entweder mit einem Übertragungsschaltkreis 30 oder mit einem Empfängerschaltkreis 70 mit einer Glasfaserverbindung 40, 60 verbunden. Der Übertragungsschaltkreis 30 umfasst eine Vielzahl von Lichtquellen, wie Leuchtdioden oder Ähnlichen, und ist betriebsbereit, die Lichtquellen zu aktivieren, um eine Vielzahl von Lichtsignalen zu erzeugen, von denen jedes entlang einer entsprechenden Glasfaserverbindung 40 an eine der Öffnungen im Zylinder übertragen wird.
Der Empfängerschaltkreis 70 umfasst eine Vielzahl von Sensoren, die betriebsbereit sind, Lichtsignale zu ermitteln. Die Sensoren sind dazu angeordnet, Lichtsignale zu empfangen, die entlang der Glasfaserverbindung 60 von den Öffnungen 52 in dem Zylinder 50 übertragen werden.
Der Empfängerschaltkreis 70 ist mit einem Steuerschaltkreis 75 verbunden, der zusätzlich mit dem Schließauslöser 90 der Fahrzeugtür verbunden ist.
Der Schließmechanismus 10 umfasst weiterhin einen Schalter 14, der wahlweise betriebsbereit ist, den Schließmechanismus mit einer Stromversorgung 12 zu verbinden. Obwohl der Schalter 14 auf der 2 als ein unabhängiges Element dargestellt ist, wird der Schalter in der Praxis vorzugsweise innerhalb des Zylinders 50 wie auf der 4 dargestellt untergebracht und so angeordnet, dass der Schalter nur geschlossen ist, wenn der Schlüssel 100 vollständig in den Zylinder 50 eingeführt ist. In diesem Sinne kann der Schaft des Schlüssels 100 aus leitendem Material bestehen, so dass die Einführung des Schlüssels in dem Zylinder einen Kontakt zwischen zwei Elektroden des Schalters herstellt, wodurch ein Schaltkreis geschlossen und elektrischer Strom an den Schließmechanismus geleitet wird.
Im Anschluss wird der Betrieb des Schließmechanismus 10 der 1 bis 3 beschrieben. Zuerst führt ein Benutzer den Schlüssel 100 vollständig in den Zylinder 50 ein. Diese Handlung betätigt den Schalter 14, der den elektrischen Schaltkreis schließt und es dem elektrischen Strom erlaubt, von der Batterie 12 an den Übertragungsschaltkreis 30 und den Empfängerschaltkreis 70 zu fließen.
Der Übertragungsschaltkreis 30 erzeugt Lichtsignale von den Leuchtdioden, die entlang der Glasfaserleiter 40 an die Öffnungen 52 im Zylinder 50 übertragen werden. Falls der korrekte Schlüssel im Zylinder eingeführt wird, werden die Öffnungen 130 des Schafts des Schlüssels und diejenigen im Zylinder exakt ausgerichtet, so dass eine fortlaufende Übertragungsstrecke von dem Übertragungsschaltkreis 30 durch den Schlüssel 100 an den Empfängerschaltkreis 70 zur Verfügung gestellt wird.
Die Lichtsignale werden so entlang der Glasfaserverbindung in den Schaft des Schlüssels und dann entlang der Glasfaserverbindung 60 an den Empfängerschaltkreis 70 übertragen. Wenn die Sensoren in dem Empfängerschaltkreis die seitens des Übertragungsschaltkreis erzeugten Lichtsignale erhalten, sendet der Empfängerschaltkreis ein Steuersignal an den Steuerschaltkreis 75, der dabei den Schließauslöser betätigt, um die Fahrzeugtür zu verschließen oder zu entriegeln.
Es wird verstanden werden, dass nur ein Schlüssel, der über Öffnungen verfügt, die im Wesentlichen mit den Öffnungen in dem Zylinder ausgerichtet sind, zur Betätigung des Schließmechanismus verwendet werden kann. Dadurch stellt der Schließmechanismus der vorliegenden Erfindung eine einzigartige "Kombination" dar, bei der nur ein Schlüssel, der über eine spezifische Anordnung von Öffnungen verfügt, korrekt dazu in der Lage ist, zu dem Schloss zu "passen". Das Fehlen von mechanischen und beweglichen Teilen bedeutet, dass der Schließmechanismus der vorliegenden Erfindung äußerst schwer nachzuschließen ist.
Verschiedene Änderungen und Verbesserungen können an der Erfindung ausgeführt werden. Zum Beispiel kann der Schließmechanismus wie auf den 4 und 5 dargestellt zusätzlich den Codierschaltkreis 20 und den Decodierschaltkreis 80 umfassen. Der Codierschaltkreis 20 umfasst eine Vielzahl von Impulsgebern oder Ähnliches 31, die eine codierte Reihe von Impulsen erzeugen und die Impulse auf die Leuchtdioden 32 im Übertragungsschaltkreis 30 anwenden. Die von den Leuchtdioden erzeugten Lichtsignale werden so in einer Reihe von Impulsen codiert, die entlang der Glasfaserverbindungen übertragen werden.
Die Sensoren 71 des Empfängerschaltkreises 70 ermitteln die Lichtsignalimpulse und verwandeln diese in elektrische Signale, die an den Decodierschaltkreis 80 gesendet werden. Der Decodierschaltkreis umfasst eine Anzahl von Mikrochips 72, die über logische Steuerelemente 73 überprüfen, dass die codierten Signale korrekt sind.
Wenn alle Signalcodes korrekt sind, sendet der Decodierschaltkreis ein Signal an den Steuerschaltkreis 75, der den Schließauslöser 90 betätigt, um dadurch die Fahrzeugtür zu schließen oder zu entriegeln.
Ein besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Anzahl der seitens des Schließmechanismus für eine gegebene Anzahl von Leuchtdioden/Sensoren zur Verfügung gestellten möglichen Kombinationen wesentlich größer ist als diejenige, die von Schließmechanismen nach dem Stand der Technik geboten werden. Dies wird erstens erreicht, indem die Möglichkeit zugelassen wird, dass jede Leuchtdiode 32 in dem Übertragungsschaltkreis 30 an jeden Sensor 71 im dem Empfängerschaltkreis 70 angeschlossen werden kann, und zweitens, indem die von den Leuchtdioden übertragenen Lichtsignale codiert werden. Eine weitere Erhöhung der Anzahl von Kombinationen kann erreicht werden, indem die Position der Öffnungen 130 auf dem Schlüssel und die entsprechenden Öffnungen 52 in dem Zylinder 50 variiert werden, wodurch eine sogar noch größere Sicherheit zur Verfügung gestellt wird.
Es wurde von dem Anmelder (Inhaber) berechnet, dass für einen Schließmechanismus nach der Erfindung, der über 20 Leuchtdioden und 20 Sensoren verfügt, wobei jede Leuchtdiode/jeder Sensor dazu angeordnet ist, ein einzigartiges codiertes Signal zu übertragen/zu empfangen, mehr als 6 × 10¹⁹ unterschiedliche Kombinationen möglich sein können.
Zweckmäßigerweise könnten eine schraubenförmige Nut oder ein schraubenförmiger Kanal, zum Beispiel in der Form eines Whitworth-Schraubengewindes, um den Zylinder herum gefräst werden, um den Eintritt und Austritt des Glasfaserleiters zu erleichtern.
Zusätzlich dazu kann das Verbindungskabel zwischen dem Steuerschaltkreis 75 und dem Schließauslöser 90 einen Glasfaserleiter umfassen, entlang dem ein kontinuierliches Lichtsignal übertragen wird. Der Schließauslöser kann so geändert werden, dass dieser nur betrieben werden kann, wenn er das kontinuierliche Lichtsignal empfängt. Falls das Kabel in einem Versuch, den Schließmechanismus zu umgehen und den Schließauslöser direkt von der Batterie mit Energie zu versorgen, durchschnitten wird, wird die Lichtverbindung unterbrochen und der Schließauslöser kann nicht betrieben werden.
Die 6 zeigt eine bevorzugte Schaltkreisform, um dies zu erreichen.
In 6 wird eine positive Versorgung V_S, zum Beispiel von dem positiven Anschluss der Fahrzeugbatterie, an eine der Elektroden eines Widerstands R1 angeschlossen. Die andere Elektrode des Widerstands R1 wird an die Anode einer Leuchtdiode D1 angeschlossen, deren Kathode an den Kollektor eines Transistors TR1 angeschlossen wird. Der Emitter des Transistors TR1 wird an die Nullvoltlinie der Energieversorgung, zum Beispiel den negativen Anschluss der Fahrzeugbatterie, angeschlossen.
Die positive V_S wird an den Kollektor eines zweiten Transistors TR2 über die Feldwicklung CC eines Relais RL1 angeschlossen. Der Emitter des Transistors TR2 wird an der Nullvoltlinie angeschlossen. Das Relais RL1 ist so angeordnet, dass die Relaiskontakte schalten, wenn Strom durch die Feldwicklung CC läuft, um einen Schaltkreis zu schließen, der einen Elektromagnet S zum Betätigen der Fahrzeugtürschlösser enthält, um so die Fahrzeugtüren zu verschließen. Eine Diode D2 wird in umgekehrter Richtung über die Feldwicklung CC des Relais betrieben, um den Transistor TR2 vor jeglicher Rück-EMF zu schützen, die von der Feldwicklung des Relais erzeugt wurde/wird.
Die Basis des Transistors TR2 ist an die erste Elektrode des Widerstands R1 angeschlossen, während die Basis des Transistors TR1 an den Ausgang eines Lichtsensors angeschlossen ist, wie einen lichtabhängigen Widerstand LDR1. LDR1 ist so angeordnet, um ein kontinuierliches Lichtsignal von einer lichtausstrahlenden Diode LED1 über einen Glasfaserleiter OF1 zu erhalten.
Während der Lichtsensor LDR1 das Lichtsignal von dem LED1 über den Glasfaserleiter OF1 erhält, ist dessen Ausgang hoch und der Transistor TR1 ist eingeschaltet. Daher wird Strom durch R1, D1 und TR1 geleitet, und D1 ist beleuchtet, um den korrekten Betrieb anzuzeigen. Falls der Glasfaserleiter OF1 jedoch in einem Versuch, den Schließmechanismus zu umgehen, durchschnitten wird, sinkt der Ausgang von LDR1, und der Transistor TR1 schaltet sich aus. Strom fließt nicht länger durch R1 und D1 und somit erhöht sich der Eingang an die Basis des Transistors TR2, wodurch der Transistor TR2 eingeschaltet wird. Wenn der Transistor TR2 eingeschaltet wird, wird das Relais RLI mit Energie versorgt, die Kontakte des Relais schließen sich und der Elektromagnet S wird eingeschaltet, wodurch die Fahrzeugtürschlösser aktiviert werden.
Eine weitere manipuliersichere Maßnahme bezieht sich auf den Einschluss eines Zeitverzögerungsschaltkreises, um eine angehenden Dieb daran zu hindern, zahlreiche Versuche der Entriegelung des Fahrzeugs zu unternehmen. Falls ein falscher Schlüssel in den Zylinder eingeführt wird, verhindert der Zeitverzögerungsschaltkreis einen weiteren Versuch der Fahrzeugentriegelung während einer vorher festgelegten Zeitdauer danach. Diese Zeitdauer kann nach jedem fehlgeschlagenen Versuch, das Fahrzeug zu entriegeln, erhöht werden.
Da der Schließmechanismus nur eine geringe Menge an elektrischem Strom zum Betrieb benötigt, kann dieser von jeder geeigneten Quelle aus versorgt werden, zum Beispiel von einer Telefonleitung, einer Autobatterie, heruntertransformiertem Netzstrom oder sogar einem kleinen Dynamo in den Scharnieren der Tür selbst.
Obwohl die Ausführung die Verwendung von Licht auf dem Signal beschreibt, können andere elektromagnetische Signaltypen wie Ultraviolettstrahlung, Infrarotstrahlung oder Ähnliches verwendet werden. Alternativ könnten elektrische Signale verwendet werden. In diesen Fällen könnte es notwendig sein, die Glasfaserleiter durch besser geeignete Formen von Signalleitern zu ersetzen. Es wird im Besonderen von Fachleuten verstanden werden, dass photonische Kristalle anstelle von Glasfaserleitern verwendet werden könnten.

FIG 2: 2
Transmission circuitry: Übertragungsschaltkreis
Receiver circuitry: Empfängerschaltkreis
Control circuit: Steuerschaltkreis
Lock mechanism: Schließmechanismus
FIG 4: 4
Microchips: Mikrochips
Optical pulse converters: Optische Impulswandler
Outputs: Ausgänge
Reed switch: Reedschalter
Lock Barrel: Schließzylinder
Inputs: Eingänge
Key: Schlüssel
LDR: LDR
Motor: Motor
Solenoid: Elektromagnet
LEDs: Leuchtdioden
Power source: Stromquelle
Optical pulse generators: Optische Impulsgeber
FIG 5: 5
Encoding circuitry: Codierschaltkreis
Transmission circuitry: Übertragungsschaltkreis
Decoding circuitry: Decodierschaltkreis
Receiver circuitry: Empfängerschaltkreis
Control circuitry: Steuerschaltkreis
Lock actuator: Schließauslöser
FIG 6: 6
+Vs: +Vs
R1: R1
D1: D1
LED1: LED1
LED2: LED2
0v: 0v
TR1: TR1
D2: D2
Relay: Relais
TR2: TR2
CC: CC
RL1: RL1
Car battery: Autobatterie
S: S

Claims

Schließmechanismus für eine Tür, ein Fenster oder Ähnliches, wobei der Mechanismus Folgendes umfasst: einen Zylinder (50), einen Schlüssel (100), der für die Einführung in den Zylinder (50) ausgelegt ist, ein Übertragungsmittel (30), das eine Vielzahl von Lichtquellen umfasst, zur Erzeugung und zur Übertragung eines Signals, ein erstes Leitmittel (40) zum Leiten des Signals von dem Übertragungsmittel (30), ein Empfängermittel (70) zum Empfangen des Signals und ein zweites Leitmittel (60) zum Leiten des Signals zu dem Empfängermittel (70); dadurch gekennzeichnet, dass der Schlüssel (100) Verbindungsmittel einschließt, die ein oder mehrere photonische Kristalle umfasst, um das erste und das zweite Leitmittel (40, 60) miteinander zu verbinden, wodurch es dem Signal gestattet wird, von dem Übertragungsmittel (30) zu dem Empfängermittel (70) übermittelt zu werden, wodurch das Empfängermittel betriebsbereit wird, um den Schließmechanismus zu betätigen.
Schließmechanismus nach Anspruch 1, wobei sowohl das erste als auch das zweite Leitmittel (40, 60) zumindest einen Glasfaserleiter umfasst.
Schließmechanismus nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei das Übertragungsmittel (30) ein Codiermittel einschließt, zum Codieren des Signals bevor es übertragen wird.
Schließmechanismus nach Anspruch 3, wobei das Empfängermittel (70) ein Decodiermittel einschließt, zum Decodieren des Signals nachdem es empfangen wurde.
Schließmechanismus nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Übertragungsmittel (30) eine Vielzahl von Leuchtdioden umfasst.
Schließmechanismus nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der ferner ein Schaltmittel (14) umfasst, wobei das Schaltmittel wahlweise betriebsbereit ist, den Schließmechanismus mit einer Stromversorgung (12) zu verbinden.
Schließmechanismus nach Anspruch 6, wenn er mit dem Anspruch 2 verbunden ist, wobei das besagte Schaltmittel (14) in dem Zylinder (50) untergebracht ist, wobei das Schaltmittel (14) auf die Einführung des Schlüssels (100) in den Zylinder (50) betätigt werden kann, wodurch der Schließmechanismus mit Strom versorgt wird.