EP0118884A1 - Device at locks - Google Patents
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- EP0118884A1 EP0118884A1 EP19840102498 EP84102498A EP0118884A1 EP 0118884 A1 EP0118884 A1 EP 0118884A1 EP 19840102498 EP19840102498 EP 19840102498 EP 84102498 A EP84102498 A EP 84102498A EP 0118884 A1 EP0118884 A1 EP 0118884A1
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- EP
- European Patent Office
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- sensor
- code
- resistors
- field plate
- comparator
- Prior art date
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- G—PHYSICS
- G07—CHECKING-DEVICES
- G07C—TIME OR ATTENDANCE REGISTERS; REGISTERING OR INDICATING THE WORKING OF MACHINES; GENERATING RANDOM NUMBERS; VOTING OR LOTTERY APPARATUS; ARRANGEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS FOR CHECKING NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- G07C9/00—Individual registration on entry or exit
- G07C9/00174—Electronically operated locks; Circuits therefor; Nonmechanical keys therefor, e.g. passive or active electrical keys or other data carriers without mechanical keys
- G07C9/00658—Electronically operated locks; Circuits therefor; Nonmechanical keys therefor, e.g. passive or active electrical keys or other data carriers without mechanical keys operated by passive electrical keys
- G07C9/00722—Electronically operated locks; Circuits therefor; Nonmechanical keys therefor, e.g. passive or active electrical keys or other data carriers without mechanical keys operated by passive electrical keys with magnetic components, e.g. magnets, magnetic strips, metallic inserts
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T70/00—Locks
- Y10T70/70—Operating mechanism
- Y10T70/7051—Using a powered device [e.g., motor]
- Y10T70/7057—Permanent magnet
Definitions
- the invention relates to a device on locks, security devices, locks and. The like. To enable authorized access to rooms, buildings, cars and the like. Like., According to the genus of the main claim.
- a multi-digit number In order to achieve the release of, for example, a lock in an access control or the like in the known key lock, a multi-digit number must be keyed in, whereupon the lock is released when the correct input is made in the correct order.
- the problem here is that accompanying persons watch the key number and can memorize this number.
- Another problem can be the fact that a multi-digit number can be forgotten, especially in stressful situations, or it is accidentally keyed in incorrectly, which can have the disadvantage that, apart from the fact that the lock is not released, the subsequent entry of the correct number may be blocked for a predetermined period of time if the system is equipped so that you want to effectively prevent trying out the key number.
- a card which contains a magnetically described carrier, is inserted into a reader for actuation.
- the information of the carrier strip is read out and if this is in agreement with a stored code information, the triggering is carried out by the circuit.
- the key and lock contain identical resistance networks, with a predetermined number of nodes that can be tapped. Corresponding plated-through holes can be selected and assigned to the contacts of the key, so that coding can be achieved.
- the contact to the key is implemented as a sensor contact because the contact strip required to scan the key may only carry potential during the active phase.
- the lock is activated via a sensor bar and the coding of the two networks is compared. If there is agreement over a predetermined period of time, the circuit is triggered.
- the main disadvantage of such an electronic contact lock is the required contacts and the relatively complicated key to be produced. Due to contact uncertainties that cannot be ruled out, double actuation may be necessary necessary, especially over long periods of time, that the contact strip cannot be contaminated and errors introduced.
- the invention has for its object to provide an electronic lock, the code transfer achieved by magnetic action in a small space, but can be done with high security and without the possibility that the respective code is accessible to unauthorized persons.
- the invention solves this problem with the characterizing features of the main claim and, through the use of sensor elements which can be influenced by a selective magnetic action exclusively in their ohmic resistance value, arranged in the highest packing density in the manner of a surface matrix, has the advantage that, with complete independence from environmental influences, none mechanically moving parts are required, i.e. a wearable mechanical drive is not present.
- the device according to the invention works with binary data and is therefore also for evaluation with process computers, microprocessors and the like. Like. Compatible.
- the coding is recorded contactlessly - the sensor elements are only influenced in their area by a corresponding bundling of magnetic field lines in their area so that certain evaluable switching positions on the sensor elements - field plates of a chip built in integrated circuit technology - by switching these sensor elements downstream operational amplifiers or comparators can be detected, but which are dynamically controlled, in other words, the.
- the variable field resistors forming variable ohmic resistors are connected to the inputs of the operational amplifiers via capacitors.
- the key function fulfilling in the present invention has a coding that can not be detected or can only be detected with extremely high effort, the actuation of a lock or a lock can be carried out completely open via the sensor, since only the Needs to coincide with the sensor surface.
- the dimensions of the complementary, surface matrix-forming sensor and sensor surfaces are so small that the sensor can, for example, be easily installed or arranged in the surface of a sealing ring or the like, so that a lock can be actuated easily by having one Signet ring in a corresponding recess in the sensor area of the lock or presses there.
- the coding of the key (encoder) is also unknown to the user or is of no interest. The key can also be borrowed without further ado, since replication is practically impossible.
- the operational security of the security device according to the invention is absolute, since no active elements or systems are arranged in the area of the key or transmitter anyway - only and preferably in a certain surface matrix distribution, soft magnetic elements, partial areas or pins, and the sensor against any aging, against drift influences or others Faults are secured by a sensible electronic circuit.
- the preferably arranged in the form of a surface of the matrix resistors which may be provided in the sensor in virtually any number and distribution are preferably prepared by the conventional etching and other processing techniques, as is the case of integrated or highly integrated electric circuits - be expended prepared, for example by appropriately doping silicon substrates with antimony or other impurities such that these "resistors", which can also be referred to as field plates, change their resistance value depending on the course of the magnetic field lines crossing them.
- the change in the ohmic resistance value of the resistors interconnected in the form of a matrix in any way then preferably takes place by arranging a fixed magnet a certain magnetic bias is generated in the area of the field plates of the surface matrix, which experiences a change selectively from, for example, soft magnetic elements brought into the area of certain of these field plates or resistors, which results in a concentration of the magnetic field lines at the respective locations.
- the sensor elements, field plates or magnetically controlled resistors, as the surface matrix of the sensor can also be called, then react to this concentration of the magnetic field lines in their area or can react in such a way that a narrowing of the conductor tracks of the field plates by increasing the magnetic direction of the current flow The field strength is affected and this also changes the ohmic resistance value of the field plates.
- the sensor therefore consists of an arrangement of resistances which can be controlled by magnetic action on a surface (surface matrix), the dimensions of both the individual sensor elements and the entire sensor surface which is in active connection with the transmitter surface being of very small extent.
- the user then places the assigned, complementary sensor surface on the sensor surface with the magnetically controllable resistors.
- the external appearance of the sensor and correspondingly complementary design of the sensor can be any, for example as a flat geometric shape of an ellipse, a rectangle, a polygon or the like.
- the common bias of all operational amplifiers or comparators connected downstream of the individual field plates is particularly advantageous by means of a single voltage divider at their two inputs, as a result of which they assume a defined state when the bias voltage is secure - as a result, the offset voltage remains the same for all operational amplifiers, and then additionally on one of the inputs of each operational amplifier via a capacitor which is coupled in as a result of the change in resistance when the transmitter activates the voltage jump.
- the time constant for this process is preferably around 1 second, so that on the one hand there is sufficient time to effectively prevent a possible detection of the code here by simply trying it out, on the other hand it is ensured that the cancellation of the DC coupling caused by the capacitor after this time constant has been reversed.
- the embodiment shown is only a preferred embodiment for a better understanding of the invention and does not restrict it - in particular, in this embodiment, the Coding is made in the sensor behind the operational amplifier area and a diode matrix for decoding is used, not a limitation of the subject matter of the invention to this possibility - it is understood that the coding can also be carried out in front of these by appropriate wiring of the operational amplifiers and their rear outputs then only what is only hinted at, can work on a common resistance, which is then raised to a certain voltage.
- the invention is composed of a transmitter that performs a key function, and a sensor that takes over the corresponding lock functions and, when identifying identical codes in the transmitter and in the sensor, cancels corresponding interlocks or carries out circuits that serve to identify persons, access to certain means open or be used to switch alarm systems or the like.
- Fig. 1 is the representation in a greatly enlarged form ment specified the surface area of the sensor 1, which has a suitable housing 3, which may vary depending on the installation location and use function.
- the housing has a front, suitably designed contact surface, beneath which or immediately adjacent to it are the multiplicity of individual, magnetically controllable sensor elements or resistors 6.
- the respective connection points of these resistors are connected in a suitable manner to external contact connections 8 and 8 '. It has already been pointed out above that this area of the sensor with the magnetically controllable resistors 6 and their wiring 7 can be constructed using integrated circuit technology, so that here the smallest dimensions can be achieved in a suitable manner with high precision in function and structure.
- the individual sensor elements, magnetically controllable resistors or field plates are then connected to a downstream evaluation circuit via the connection contacts 8, 8 ', which will be discussed in more detail below in connection with the illustration in FIG. 5.
- a magnetic biasing element (not shown) is provided adjacent and acting on all resistors 6, as they are only called in the following, in the desired manner, which can be, for example, an electric or permanent magnet and which is in the idle state of the Systems assigns a given magnetic field intensity to the individual resistors 6 in such a way that a certain resistance value results from them, which results from the Number of magnetic lines of force crossing or acting on the field plate resistors 6 results.
- the security system is then further constructed in such a way that magnetically effective means are provided or not provided in the area of the transmitter in the same spatial and spatial distribution as the field plate resistors 6, which are preferably arranged here in the manner of a surface matrix, which, when the transmitter with its effective surface is placed on the receiver-sensitive surface of the sensor, selectively change the magnetic flux of certain field plate resistors 6 (namely by their presence) or not change - if no such element is present at this point.
- a preferred exemplary embodiment uses small or smallest soft iron elements for the assigned transmitter surface where a change in the resistance value of the resistors 6 is to take place after the coding has been made and can provide elements or bodies at the other locations which have no magnetic effect on the outside, that is to say dia - or are paramagnetic.
- Such elements which selectively influence the magnetic field line distribution prevailing in the area of certain field plate resistors 6, can be soft magnetic pins 9, the end regions of which change the magnetic field distribution prevailing in the sensor surface when the sensor surface rests on the sensor surface.
- the end result is an evaluation circuit for the field plate resistors 6 for the sensor, as shown in FIG. 5, it being understood that that the circuit shown there consisting of discrete circuit elements represents only one of the ways in which the relative displacements in the field plate resistors 6 can be detected and evaluated - this applies particularly to the further processing of the output signals of the operational amplifiers to which the field plate resistors are connected.
- some polarities are also given in the circuit of FIG. 4; it can be seen that the field plate resistors 6 are connected via respective series resistors 10 between the positive supply voltage (+ U B ) and ground.
- An essential inventive feature is that for evaluating the selective change in resistance in the intended operative connection between the encoder and the sensor, the individual resistors 6 are connected downstream as comparators, operational amplifiers, both inputs of which are biased by the same voltage divider.
- This voltage divider consists of the series connection of three resistors 13a, 13b and 13c, the middle resistor 13b being due to the voltage drop generated thereon with all inputs (minus inputs or inverting inputs or plus inputs or non-inverting inputs) of all comparators or comparators 12 connected is.
- this mean bias resistance 13b is relatively low-resistance and can, for example, have a numerical value of only 10 ohms, so that, of course, matched to the respective supply voltages, a drop in the bias voltage difference of 10 mV results here, which is somewhat larger than is the offset voltage of the operational amplifier. In this way, stable, defined states of the operational amplifiers are achieved for the idle state.
- This offset resistor 13b thus specifies a stable initial state, since the offset voltage always remains the same.
- the respective field plate resistors 6 are then connected from the connection points with their corresponding series resistors via capacitors 16 to the non-inverting inputs of the operational amplifiers.
- the outputs of the operational amplifiers are then connected to a diode matrix 15 for decoding, consisting of respectively polarized diodes 15a and 15b, which in turn are then connected to different, common potential rails 25 and 26, respectively.
- the further decryption can also be carried out in a different way - for example, it is possible to design a microprocessor or computer in a corresponding manner so that it quickly queries the outputs of the individual operational amplifiers and with them an appropriate code word compares and, if they match, switches circuits, releases interlocks or the like.
- a blocking transistor 27 is connected to the other potential rail (L-rail) which serves to decode the diode matrix 15 and forms the base of the H-rail against ground and can thus act directly on the switching state of the switching transistor 17a and further, preferably via a counter 18 actuates a safety circuit 20 in the form of a bistable element which, after a predetermined number of failed attempts, can likewise block the switching transistor 17a via a connecting line 28 and at the same time, via the same line, starts a timing element 22 which, for example as an oscillator, switches the counter to one must count up the specified counter reading before a new attempt is permitted.
- the field plate resistors 6, which are preferably arranged in a surface matrix, are biased by the permanent magnet (not shown).
- the permanent magnet not shown.
- the key matrix of the transmitter contains soft iron pins 9 distributed according to the selected code, congruent to the field plate matrix. If the key is covered with the field plate matrix, then who the corresponding field plates are driven in the coded matrix fields, and a binary word is produced with a number of bits corresponding to the number of fields. This binary word is compared with a code word preset by the corresponding connection of the outputs of the comparators 12 to the diode matrix 15 and a circuit is triggered if they match. As already mentioned above, the preset coding can also be carried out by appropriately connecting both the inverting and the non-inverting inputs of the comparators 12, that is to say in front of these.
- the circuit of FIG. 5 can scan the internal coding of the key / transmitter and compare it with its stored information by placing the transmitter surface on the sensor surface and usefully engaging it in a corresponding manner by means of an external guide, thereby ensuring the alignment.
- a positive potential on the rail 26 results in a leading control of the blocking transistor 27 via the diode 27a, which in this case puts the H-rail 25 at ground potential and therefore negatively biases the base of the switching transistor 17a to such an extent that it cannot switch through.
- the further sequence is such that when such an error signal occurs, for example on the L-rail 26, not only the transistor 27 is turned on, but also a counter input 18a of the counter 18 is applied via an inverter 29 and after a predetermined number of failed attempts (for example, after seven failed attempts), the counter 18 sets a bistable element (flip-flop 21) with its outputs, which drives a further blocking transistor 30 via the connecting line 28, which then practically forms the base and emitter of the switching transistor 17a bridged and therefore ensures its locked state, and on the other hand starts the timer 22 (oscillator), which must supply the counting input 18a of the counter 18 with a predetermined number of counting pulses before it is reset by a reset pulse at its reset input 19 itself can and releases the sensor.
- a bistable element flip-flop 21
- the bistable mechanical relay 17 arranged on the output side can be switched with its two coils in such a way that the two changeover contacts 17b and 17c are thrown into one position by one coil part and in the other position by the other coil part, in both positions over the Switch 17c a latch circuit is switched. With the other switch contact 17b, any switching operations for unlocking and locking, alarming and. Like. Be made.
- the control of the non-inverting inputs of the comparators 12 via capacitors 16 is essential for the present invention in order to counter problems that would otherwise arise in the field plate area in particular due to its high temperature response, the high component tolerances, general aging problems and all component drifts.
- the capacitor conveys due to its size and its time constant in connection with the resistors involved (approx. 1 second) only a corresponding voltage jump for switching, but on the other hand effectively decouples the area of the comparators 12 from the field plate area, so that the To Tolerance problems do not occur which basically culminate in the fact that the desired output states and the stable rest positions of the comparators could practically hardly be predetermined by only voltage divider circuits.
- the manner in which the sensor is effectively brought into the area of the sensor is also completely unproblematic - the long time constant results in a switching state when it is inserted, which can be evaluated for unlocking when the code is correctly identified.
- the long time constant in the input area and the delayed reaction of the bistable switching relay 17 also result in the practical impossibility of trying out, for example using a binary code generator to find the desired code.
- a calculation shows that, taking into account the delayed input reaction, the blocking of the sensor for a predetermined period of time after a predetermined number of failed attempts and the need to try at least 50% of the possible codes on a statistical average before a correct one is found, a time period of about 24 years is required. This is based on only 20 field plate resistors 6, which results in a possible number of different code words of 2 20-1 combinations.
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Abstract
Description
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung an Schlössern, bei Sicherheitseinrichtungen, Verriegelungen u. dgl. zur Ermöglichung eines befugten Zugangs zu Räumen, Gebäuden, Autos u. dgl., nach der Gattung des Hauptanspruchs.The invention relates to a device on locks, security devices, locks and. The like. To enable authorized access to rooms, buildings, cars and the like. Like., According to the genus of the main claim.
Sicherheitssysteme, die in der Lage sind, zwischen einem befugten und einem unbefugten Zugang zu Gebäuden, Autos u. dgl. zu unterscheiden, die die Wegnahme eines Gegenstandes verhindern können und/oder die zur gegebenenfalls gleichzeitigen Scharf- und Unscharfschaltung von Alarmanlagen geeignet sind, sind in vielfältiger Form bekannt, angefangen von üblichen Bartschlüsseln, insbesondere in der Ausführung als Zylinderschloß, bis zu den sog. elektronischen Schlössern, die durch Eingabe und Auswertung vorgegebener Codierungen arbeiten.Security systems that are able to distinguish between authorized and unauthorized access to buildings, cars and the like. Differentiating, which can prevent the taking away of an object and / or which are suitable for the simultaneous arming and disarming of alarm systems, are known in many forms, starting with the usual beard keys, in particular in the design as a cylinder lock, until to the so-called electronic locks, which work by entering and evaluating predetermined codes.
Die in der Folge kurz erläuterten bekannten Systeme insbesondere des elektronischen Schloßaufbaus stellen daher nur eine Auswahl dar.The known systems, in particular those of the electronic lock construction, briefly explained below, therefore represent only a selection.
Um bei dem bekannten Tastenschloß die Freigabe etwa einer Verriegelung bei einer Zugangskontrolle o. dgl. zu erreichen, muß eine mehrstellige Zahl eingetastet werden, worauf bei richtiger Eingabe in der richtigen Reihenfolge die Verriegelung aufgehoben wird. Problematisch ist hierbei, daß Begleitpersonen beim Eintasten der Schlüsselzahl zuschauen und sich diese Zahl so merken können. Problematisch kann ferner der Umstand sein, daß insbesondere in Streßsituationen eine mehrstellige Zahl auch vergessen werden kann oder sie wird versehentlich falsch eingetastet, was den Nachteil haben kann, daß, abgesehen davon, daß die Verriegelung nicht aufgehoben wird, auch die nachfolgende Eingabe der richtigen Zahl unter Umständen für einen vorgegebenen Zeitraum gesperrt wird, wenn die Anlage so ausgerüstet ist, daß man ein Ausprobieren der Schlüsselzahl wirksam verhindern möchte. Ohnehin ist es aber üblich, sich die Schlüsselzahl beim Tastenschloß in irgendeiner Weise aufzuschreiben, so daß die körperliche Verfügbarkeit des Codes stets gegeben ist. Schließlich muß eine solche Tastatur eine bestimmte Mindestgröße aufweisen und gegen Umwelteinflüsse hinreichend geschützt werden, so daß ein solches Tastenschloß im wesentlichen für die Anwendung in geschlossenen Räumen geeignet ist.In order to achieve the release of, for example, a lock in an access control or the like in the known key lock, a multi-digit number must be keyed in, whereupon the lock is released when the correct input is made in the correct order. The problem here is that accompanying persons watch the key number and can memorize this number. Another problem can be the fact that a multi-digit number can be forgotten, especially in stressful situations, or it is accidentally keyed in incorrectly, which can have the disadvantage that, apart from the fact that the lock is not released, the subsequent entry of the correct number may be blocked for a predetermined period of time if the system is equipped so that you want to effectively prevent trying out the key number. In any case, it is customary to write down the key number in the key lock in some way so that the physical availability of the code is always given. Finally, such a keyboard must have a certain minimum size and be adequately protected against environmental influences, so that such a key lock is essentially suitable for use in closed rooms.
Bei dem bekannten Magnetkarten-Schloß wird zur Betätigung eine Karte, die einen magnetisch beschriebenen Träger enthält, in ein Lesegerät eingeschoben. Die Information des Trägerstreifens wird ausgelesen und wenn diese sich in Übereinstimmung mit einer gespeicherten Codeinformation befindet, erfolgt die Auslösung durch die Schaltung.In the known magnetic card lock, a card, which contains a magnetically described carrier, is inserted into a reader for actuation. The information of the carrier strip is read out and if this is in agreement with a stored code information, the triggering is carried out by the circuit.
Bei einem solchen Magnetkarten-Schloß kann nachteilig sein der relativ hohe Aufwand für das Lesegerät, welches üblicherweise über einen elektromechanischen Antrieb verfügen muß, sowie die leichte Löschbarkeit der Information. Es genügt nämlich schon, eine solche Karte in die Nähe starker elektromagnetischer Felder zu bringen oder dort abzulegen, um die Beschriftung zu löschen. Die erforderlichen Feldstärken werden beispielsweise durch Lautsprecher und Netztransformatoren von Radios durchaus erreicht. Problematisch könnte ferner sein, daß der Zugang der Karte zum Lesegerät gegen Umwelteinflüsse nicht geschützt werden kann, so daß auch hier eine Anwendung hauptsächlich in geschlossenen Räumen sinnvoll ist, sowie der Umstand, daß die magnetische Information leicht geändert und daher ebenso leicht auch dupliziert werden kann.With such a magnetic card lock, the relatively high outlay for the reading device, which usually must have an electromechanical drive, and the easy deletion of the information can be disadvantageous. It is enough to bring such a card close to strong electromagnetic fields or to put it there in order to erase the label. The required field strengths are achieved, for example, by loudspeakers and radio network transformers. It could also be problematic that the access of the card to the reader cannot be protected against environmental influences, so that here too an application is mainly useful in enclosed spaces, and the fact that the magnetic information can be easily changed and therefore just as easily duplicated .
In enger Verbindung mit solchen Magnetkarten-Schlössern stehen Schlösser, die mit induktiv abtastbaren Karten arbeiten. Die Betätigung ist ähnlich wie bei dem Magnetkarten-Schloß - der Codeträger weist in Kartenmitte eine durchgehende Metallfolie auf, deren Fläche in Quadrantenaufgeteilt ist. Führt man diese Folie an induktiven Leseköpfen vorbei, dann läßt sich feststellen, welcher Quadrant ein Loch enthält und welcher nicht. Diese binäre Information stellt die Codierung dar, welche mit einer fest gespeicherten Codierung verglichen wird. Der Hauptnachteil bei dieser induktiv abtastbaren Karte ist der Umstand, daß wiederum ein elektromagnetischer Antrieb erforderlich ist sowie die damit verbundenen Nachteile hinsichtlich der Empfindlichkeit gegen Umwelteinflüsse und der Betriebssicherheit. Als Vorteil der induktiv abtastbaren Karte könnte die Eigenschaft gewertet werden, daß die digital vorliegende Information durch Computer oder Mikroprozessoren verarbeitbar ist.Locks that work with inductively scannable cards are closely related to such magnetic card locks. The operation is similar to that of the magnetic card lock - the code carrier has a continuous metal foil in the middle of the card, the surface of which is divided into quadrants. If you pass this film past inductive read heads, you can see which quadrant contains a hole and which does not. This binary information represents the coding, which is compared with a permanently stored coding. The main disadvantage of this inductively scannable card is the fact that an electromagnetic drive is again required and the associated disadvantages with regard to sensitivity to environmental influences and operational reliability. The property that the digitally available information can be processed by computers or microprocessors could be assessed as an advantage of the inductively scannable card.
Schließlich ist es möglich, ein sogenanntes elektronisches Kontaktschloß vorzusehen, bei welchem Schlüssel und Schloß identische Widerstandsnetzwerke enthalten, mit einer vorgegebenen Anzahl von abgreifbaren Knotenpunkten. Durch entsprechende Durchkontaktierung können Knotenpunkte ausgewählt und den Kontakten des Schlüssels zugeordnet werden, wodurch sich eine Codierung erzielen läßt. Der Kontakt zum Schlüssel wird als Sensorkontakt ausgeführt, weil die zur Abtastung des Schlüssels erforderliche Kontaktleiste nur während der aktiven Phase Potential führen darf. Bei Aufsetzen des Schlüssels auf eine Kontaktleiste wird über eine Sensorleiste das Schloß aktiviert und die beiden Netzwerke in ihrer Codierung verglichen. Bei übereinstimmung über einen vorgegebenen Zeitraum wird die Schaltung ausgelöst. Der Hauptnachteil bei einem solchen elektronischen Kontaktschloß sind die erforderlichen Kontakte und der relativ kompliziert herzustellende Schlüssel. Durch nicht auszuschließende Kontaktunsicherheiten sind gegebenenfalls Doppelbetätigungen erforderlich, insbesondere ist über längere Zeiträume nicht zu vermeiden, daß die Kontaktleiste verschmutzt und Fehler eingeführt werden.Finally, it is possible to provide a so-called electronic contact lock, in which the key and lock contain identical resistance networks, with a predetermined number of nodes that can be tapped. Corresponding plated-through holes can be selected and assigned to the contacts of the key, so that coding can be achieved. The contact to the key is implemented as a sensor contact because the contact strip required to scan the key may only carry potential during the active phase. When the key is placed on a contact bar, the lock is activated via a sensor bar and the coding of the two networks is compared. If there is agreement over a predetermined period of time, the circuit is triggered. The main disadvantage of such an electronic contact lock is the required contacts and the relatively complicated key to be produced. Due to contact uncertainties that cannot be ruled out, double actuation may be necessary necessary, especially over long periods of time, that the contact strip cannot be contaminated and errors introduced.
Schließlich ist es auch bekannt, eine auf einer Karte angeordnete Codierung in Form opaker bzw. transparenter, Daten- oder Taktspuren bildender Ausschnitte anzuordnen, die dann vom Lesegerät auf Infrarotbasis in ihrer Codierung erfaßt und mit dem gespeicherten, zutreffenden Code verglichen werden können. Soll die Auslesung ohne motorischen Einzug erfolgen, dann sind spezielle Maßnahmen zu treffen, um Fehlinterpretationen des Codes bei willkürlichem Karteneinschub zu vermeiden.Finally, it is also known to arrange a coding arranged on a card in the form of opaque or transparent cutouts which form data or clock tracks, which coding can then be detected by the reading device on an infrared basis and compared with the stored, applicable code. If the reading is to take place without a motorized retraction, special measures must be taken to avoid misinterpretation of the code in the case of an arbitrary card insertion.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektronisches Schloß zu schaffen, dessen durch magnetische Einwirkung erzielte Codeübergabe auf kleinstem Raum, jedoch mit hoher Sicherheit erfolgen kann und ohne daß die Möglichkeit besteht, daß der jeweilige Code unbefugten Personen zugänglich wird.The invention has for its object to provide an electronic lock, the code transfer achieved by magnetic action in a small space, but can be done with high security and without the possibility that the respective code is accessible to unauthorized persons.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs und hat durch die Verwendung von durch eine selektive magnetische Einwirkung ausschließlich in ihrem ohm'schen Widerstandswert beeinflußbarensensorelemente, angeordnet in höchster Packungsdichte nach Art einer Oberflächenmatrix,den Vorteil, daß bei vollständiger Unabhängigkeit zu Umwelteinflüssen keine mechanisch bewegten Teile benötigt werden, ein verschleißbarer mechanischer Antrieb also nicht vorhanden ist.The invention solves this problem with the characterizing features of the main claim and, through the use of sensor elements which can be influenced by a selective magnetic action exclusively in their ohmic resistance value, arranged in the highest packing density in the manner of a surface matrix, has the advantage that, with complete independence from environmental influences, none mechanically moving parts are required, i.e. a wearable mechanical drive is not present.
Andererseits arbeitet die erfindungsgemäße Vorrichtung mit Binärdaten und ist daher zur Auswertung auch mit Prozeßrechnern, Mikroprozessoren u. dgl. kompatibel.On the other hand, the device according to the invention works with binary data and is therefore also for evaluation with process computers, microprocessors and the like. Like. Compatible.
Die Erfassung der Codierung erfolgt kontaktlos - die Sensorelemente werden durch eine entsprechende Bündelung von magnetischen Feldlinien in ihrem Bereich lediglich in ihrem Widerstandswert so beeinflußt, daß sich bestimmte auswertbare Schaltpositionen an den Sensorelementen - Feldplatten eines in integrierter Schaltungstechnik aufgebauten Chips - durch die Umschaltung von diesen Sensorelementen nachgeschalteten Operationsverstärkern oder Komperatoren erfassen lassen, die aber dynamisch angesteuert sind, mit anderen Worten, die. Anschaltung der veränderliche ohm'sche Widerstände bildenden Feldplatten an die Eingänge der Operationsverstärker erfolgt über Kondensatoren.The coding is recorded contactlessly - the sensor elements are only influenced in their area by a corresponding bundling of magnetic field lines in their area so that certain evaluable switching positions on the sensor elements - field plates of a chip built in integrated circuit technology - by switching these sensor elements downstream operational amplifiers or comparators can be detected, but which are dynamically controlled, in other words, the. The variable field resistors forming variable ohmic resistors are connected to the inputs of the operational amplifiers via capacitors.
Vorteilhaft ist ferner, daß der die Schlüsselfunktion erfüllende Geber bei vorliegender Erfindung eine Codierung aufweist, die nicht oder nur mit außerordentlich hohem Aufwand erfaßt werden kann, wobei die Betätigung eines Schlosses oder einer Verriegelung über den Sensor völlig offen vorgenommen werden kann, da man lediglich den Geber mit der Sensorfläche zur Deckung zu bringen braucht. Die Abmessungen der komplementären, Oberflächenmatrixen bildenden Geber- und Sensorflächen sind dabei so klein, daß man den Geber beispielsweise problemlos in die Oberfläche eines Siegelringes o. dgl. einbauen oder dort anordnen kann, so daß eine Schloßbetätigung problemlos dadurch erfolgt, daß man seinen Siegelring in eine entsprechende Vertiefung im Sensorbereich des Schlosses einsetzt oder dort andrückt. Dabei ist die Codierung des Schlüssels (Gebers) auch für den Benutzer unbekannt bzw. durchaus uninteressant. Der Schlüssel kann auch ohne weiteres ausgeliehen werden, da ein Nachbau praktisch unmöglich ist.It is also advantageous that the key function fulfilling in the present invention has a coding that can not be detected or can only be detected with extremely high effort, the actuation of a lock or a lock can be carried out completely open via the sensor, since only the Needs to coincide with the sensor surface. The dimensions of the complementary, surface matrix-forming sensor and sensor surfaces are so small that the sensor can, for example, be easily installed or arranged in the surface of a sealing ring or the like, so that a lock can be actuated easily by having one Signet ring in a corresponding recess in the sensor area of the lock or presses there. The coding of the key (encoder) is also unknown to the user or is of no interest. The key can also be borrowed without further ado, since replication is practically impossible.
Die Betriebssicherheit der erfindungsgemäßen Sicherheitsvorrichtung ist absolut, da im Bereich des Schlüssels oder Gebers ohnehin keinerlei aktive Elemente oder Systeme angeordnet sind - lediglich und vorzugsweise in bestimmter Oberflächenmatrix-Verteilung weichmagnetische Elemente, Teilbereiche oder Stifte, und der Sensor gegen jede Alterung, gegen Drifteinflüsse oder sonstige Störungen durch eine sinnvolle elektronische Beschaltung gesichert ist.The operational security of the security device according to the invention is absolute, since no active elements or systems are arranged in the area of the key or transmitter anyway - only and preferably in a certain surface matrix distribution, soft magnetic elements, partial areas or pins, and the sensor against any aging, against drift influences or others Faults are secured by a sensible electronic circuit.
Die vorzugsweise in Form einer Oberflächenmatrix angeordneten Widerstände, die beim Sensor in praktisch beliebiger Anzahl und Verteilung vorgesehen sein können, werden vorzugsweise durch die üblichen Ätz- und sonstigen Bearbeitungstechniken, wie sie bei integrierten bzw. hochintegrierten elektrischen Schaltungen ange- wendet werden, hergestellt, beispielsweise durch entsprechende Dotierung von-Siliziumsubstraten mit Antimon- oder anderen Verunreinigungen, derart, daß diese "Widerstände", die auch als Feldplatten bezeichnet werden können, ihren Widerstandswert in Abhängigkeit zum Verlauf der sie durchquerenden magnetischen Feldlinien ändern. Die Änderung des ohm'schen Widerstandswerts der in beliebiger Weise miteinander in Form einer Matrix verschalteten Widerstände erfolgt dann vorzugsweise dadurch, daß durch Anordnung eines Festmagneten eine bestimmte magnetische Vorspannung im Bereich der Feldplatten der Oberflächenmatrix erzeugt wird, die eine Änderung selektiv erfährt durch in den Bereich bestimmter dieser Feldplatten oder Widerstände gebrachter, beispielsweise weichmagnetischer Elemente vom Geber aus, wodurch sich eine Konzentration der magnetischen Feldlinien an den jeweiligen Stellen ergibt. Die Sensorelemente, Feldplatten oder magnetisch gesteuerte Widerstände, wie man die Oberflächenmatrix des Sensors auch bezeichnen kann, reagieren dann auf diese Konzentration der magnetischen Feldlinien in ihrem Bereich dadurch bzw. können so reagieren, daß zur Stromflußrichtung eine Einengung der Leiterbahnen der Feldplatten durch Erhöhung der magnetischen Feldstärkeeinwirkung erfolgt und sich hierdurch auch der ohm'sche Widerstandswert der Feldplatten ändert.The preferably arranged in the form of a surface of the matrix resistors, which may be provided in the sensor in virtually any number and distribution are preferably prepared by the conventional etching and other processing techniques, as is the case of integrated or highly integrated electric circuits - be expended prepared, for example by appropriately doping silicon substrates with antimony or other impurities such that these "resistors", which can also be referred to as field plates, change their resistance value depending on the course of the magnetic field lines crossing them. The change in the ohmic resistance value of the resistors interconnected in the form of a matrix in any way then preferably takes place by arranging a fixed magnet a certain magnetic bias is generated in the area of the field plates of the surface matrix, which experiences a change selectively from, for example, soft magnetic elements brought into the area of certain of these field plates or resistors, which results in a concentration of the magnetic field lines at the respective locations. The sensor elements, field plates or magnetically controlled resistors, as the surface matrix of the sensor can also be called, then react to this concentration of the magnetic field lines in their area or can react in such a way that a narrowing of the conductor tracks of the field plates by increasing the magnetic direction of the current flow The field strength is affected and this also changes the ohmic resistance value of the field plates.
Daher besteht der Sensor aus einer Anordnung von in ihrem Widerstandswert durch magnetische Einwirkung steuerbaren Widerständen auf einer Oberfläche (Oberflächenmatrix) , wobei die Abmessungen sowohl der einzelnen Sensorelemente als auch des gesamten, mit der Geberfläche in Wirkverbindung tretenden Sensorfläche von sehr geringem Umfang ist. Der Benutzer setzt dann die zugeordnete, komplementäre Geberfläche auf die Sensorfläche mit den magnetisch steuerbaren Widerständen auf.The sensor therefore consists of an arrangement of resistances which can be controlled by magnetic action on a surface (surface matrix), the dimensions of both the individual sensor elements and the entire sensor surface which is in active connection with the transmitter surface being of very small extent. The user then places the assigned, complementary sensor surface on the sensor surface with the magnetically controllable resistors.
Die äußere Erscheinungsform des Sensors und entsprechend komplementär'ausgebildet des Gebers kann beliebig sein, beispielsweise als flache geometrische Form einer Ellipse, eines Rechtecks, eines Vielecks o. dgl.The external appearance of the sensor and correspondingly complementary design of the sensor can be any, for example as a flat geometric shape of an ellipse, a rectangle, a polygon or the like.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Sicherheitsvorrichtung möglich. Besonders vorteilhaft ist die gemeinsame Vorspannung sämtlicher, den einzelnen Feldplatten nachgeschalteter Operationsverstärker oder Komparatoren durch einen einzigen Spannungsteiler an ihren beiden Eingängen, wodurch diese bei sicherer Vorspannung einen definierten Zustand einnehmen - hierdurch bleibt die Offsetspannung für sämtliche Operationsverstärker durchlaufend die gleiche , wobei dann zusätzlich auf einem der Eingänge jedes Operationsverstärkers über einen Kondensator der sich durch die Widerstandsänderung bei Aktivierung durch den Geber ergebende Spannungssprung eingekoppelt wird. Die Zeitkonstante für diesen Vorgang liegt vorzugsweise bei etwa 1 Sekunde, so daß einerseits ausreichend Zeit bleibt, um eine mögliche Erfassung des Codes schon hier durch ledigliches Ausprobieren wirksam zu unterbinden, andererseits sichergestellt ist, daß die durch den Kondensator bewirkte Aufhebung der Gleichstromkopplung nach.Ablauf dieser Zeitkonstante wieder rückgängig gemacht ist.Advantageous further developments and improvements of the safety device specified in the main claim are possible through the measures listed in the subclaims. The common bias of all operational amplifiers or comparators connected downstream of the individual field plates is particularly advantageous by means of a single voltage divider at their two inputs, as a result of which they assume a defined state when the bias voltage is secure - as a result, the offset voltage remains the same for all operational amplifiers, and then additionally on one of the inputs of each operational amplifier via a capacitor which is coupled in as a result of the change in resistance when the transmitter activates the voltage jump. The time constant for this process is preferably around 1 second, so that on the one hand there is sufficient time to effectively prevent a possible detection of the code here by simply trying it out, on the other hand it is ensured that the cancellation of the DC coupling caused by the capacitor after this time constant has been reversed.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1 eine Draufsicht auf den Sensor im Schnitt, aus welcher die Oberflächenverteilung der magnetisch steuerbaren Widerstände sowie die Leitungsintegration erkennbar ist;
- Fig. 2 eine Draufsicht auf eine mögliche Ausbildung des Oberflächenbereichs des Sensors, wobei innerhalb des Ovals die magnetisch steuerbaren Feldplatten/ Widerstände in beliebiger Anordnung als Oberflächenmatrix liegen können;
- Fig. 3 einen Schnitt durch den Sensor der Fig. 2, so daß man erkennt, daß sich zum Einsetzen etwa eines vorspringenden Geberbereichs mit der Geber-Oberflächenmatrix eine entsprechende Absenkung zur geführten Aufnahme am Sensor ergibt;
- Fig. 4 zeigt schematisch und in vergrößerter Darstellung einen dem ovalen Ausschnitt des Sensors entsprechenden, ovalen Bereich am Geber, wobei die kleinen Kreise eine willkürliche Verteilung von eine vorgegebene magnetische Permeabilität aufweisenden Geberelementen darstellen, die Stifte sein können und die magnetische Durchflutung im Sensorbereich entsprechend selektiv beeinflussen, und
- Fig. 5 eine bevorzugte Ausführungsform des Sensors im elektronischen Schaltungsbereich, wobei, soweit zum Verständnis erforderlich, auch diskrete Schaltungselemente angegeben sind.
- Figure 1 is a plan view of the sensor in section, from which the surface distribution of the magnetically controllable resistors and the line integration can be seen.
- F ig. 2 shows a plan view of a possible design of the surface area of the sensor, the magnetically controllable field plates / resistors being able to lie within the oval in any arrangement as a surface matrix;
- 3 shows a section through the sensor of FIG. 2, so that it can be seen that there is a corresponding reduction in the insertion of, for example, a protruding sensor area with the sensor surface matrix for the guided recording on the sensor;
- Fig. 4 shows schematically and in an enlarged view an oval area on the sensor corresponding to the oval section of the sensor, the small circles representing an arbitrary distribution of sensor elements having a predetermined magnetic permeability, which can be pins and the magnetic flow in the sensor area is accordingly selective influence, and
- 5 shows a preferred embodiment of the sensor in the electronic circuit area, discrete circuit elements also being specified, insofar as this is necessary for understanding.
Es wird zunächst darauf hingewiesen, daß die dargestellte Ausführungsform lediglich ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel zum besseren Verständnis der Erfindung darstellt und diese nicht einschränkt - insbesondere wird dadurch, daß bei dieser Ausführungsform die Codierung im Sensor hinter dem Operationsverstärkerbereich vorgenommen wird und mit einer Diodenmatrix zur Entschlüsselung gearbeitet wird, nicht eine Beschränkung des Erfindungsgegenstandes auf diese Möglichkeit gesehen - es versteht sich, daß durch entsprechende Beschaltung der Operationsverstärker die Codierung auch vor diesen vorgenommen werden kann und deren rückwärtige Ausgänge dann lediglich, was nur beispielsweise angedeutet wird, auf einen gemeinsamen Widerstand arbeiten können, der dann auf eine bestimmte Spannung angehoben wird.It is initially pointed out that the embodiment shown is only a preferred embodiment for a better understanding of the invention and does not restrict it - in particular, in this embodiment, the Coding is made in the sensor behind the operational amplifier area and a diode matrix for decoding is used, not a limitation of the subject matter of the invention to this possibility - it is understood that the coding can also be carried out in front of these by appropriate wiring of the operational amplifiers and their rear outputs then only what is only hinted at, can work on a common resistance, which is then raised to a certain voltage.
Anwendungsmöglichkeiten für die erfindungsgemäße Sicherheitsvorrichtung ergeben sich in vielfältiger Form - so kann diese bei Schließanlagen für Häuser und Gebäude eingesetzt werden, bei Schließanlagen mit Fernabfrage und freier Codierbarkeit, bei Sicherungsanlagen mit fern-umschaltbarem Code, Sicherungseinrichtungen für Geräte und Maschinen, bei Schlössern an Kraftfahrzeugen u. dgl., bei Alarmanlagen, bei Bankschließfächern, bei Tresorschlössern u. dgl., um nur einige der Anwendungsmöglichkeiten zu nennen.Applications for the security device according to the invention arise in a variety of forms - this can be used in locking systems for houses and buildings, in locking systems with remote access and free encodability, in security systems with remotely switchable code, security devices for devices and machines, in locks on motor vehicles and . Like., With alarm systems, bank lockers, safe locks u. Like. To name just a few of the possible applications.
Die Erfindung setzt sich zusammen aus einem Geber, der eine Schlüsselfunktion erfüllt, und einem Sensor, der die entsprechenden Schloßfunktionen übernimmt und bei Feststellung identischer Codes im Geber und im Sensor entsprechende Verriegelungen aufhebt oder Schaltungen vornimmt, die einer Personenerkennung dienen, einen Zugang zu bestimmten Mitteln eröffnen oder zur Schaltung von Alarmanlagen verwendet werden o. dgl.The invention is composed of a transmitter that performs a key function, and a sensor that takes over the corresponding lock functions and, when identifying identical codes in the transmitter and in the sensor, cancels corresponding interlocks or carries out circuits that serve to identify persons, access to certain means open or be used to switch alarm systems or the like.
In Fig. 1 ist in stark vergrößerter Form die Darstellung des Oberflächenbereichs des Sensors 1 angegeben, der über ein geeignetes Gehäuse 3 verfügt, welches je nach Einbauort und Gebrauchsfunktion unterschiedlich sein kann. Das Gehäuse verfügt über eine vordere, in geeigneter Weise ausgebildete Kontaktfläche, unter welcher bzw. unmittelbar angrenzend zu dieser sich die Vielzahl der einzelnen, magnetisch steuerbaren Sensorelemente oder Widerstände 6 befinden. Die jeweiligen Anschlußpunkte dieser Widerstände sind in geeigneter Weise mit äußeren Kontaktanschlüssen 8 und 8' verbunden. Es ist weiter vorn schon darauf hingewiesen worden, daß dieser Bereich des Sensors mit den magnetisch steuerbaren Widerständen 6 und deren Verkabelung 7 in integrierter Schaltungstechnik aufgebaut sein kann, so daß hier in geeigneter Weise kleinste Abmessungen mit hoher Präzision in Funktion und Aufbau erreicht werden. Die einzelnen Sensorelemente, magnetisch steuerbaren Widerstände oder Feldplatten sind dann mit einer nachgeschalteten Auswerteschaltung über die Anschlußkontakte 8, 8' verbunden, auf die weiter unten in Verbindung mit der Darstellung der Fig. 5 noch genauer eingegangen wird.In Fig. 1 is the representation in a greatly enlarged form ment specified the surface area of the sensor 1, which has a
Ferner ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel angrenzend und auf sämtliche Widerstände 6, wie sie im folgenden lediglich noch genannt werden, in gewünschter Weise einwirkend, ein magnetisches Vorspannungselement (nicht gezeigt) vorgesehen, welches beispielsweise ein Elektro- oder Permanentmagnet sein kann und der im Ruhezustand des Systems den einzelnen Widerständen 6 eine vorgegebene Magnetfeldintensität so zuordnet, daß sich an diesen ein bestimmter Widerstandswert ergibt, der sich aus der Anzahl der die Feldplatten-Widerstände 6 durchquerenden oder beaufschlagenden magnetischen Kraftlinien ergibt.Furthermore, in the illustrated embodiment, a magnetic biasing element (not shown) is provided adjacent and acting on all
Das Sicherungssystem ist dann ferner so aufgebaut, daß im Bereich des Gebers in der gleichen örtlich-räumlichen Verteilung wie der hier bevorzugt nach Art einer Oberflächenmatrix angeordneten Feldplatten-Widerstände 6 magnetisch wirksame Mittel vorgesehen oder nicht vorgesehen sind, die dann, wenn der Geber mit seiner wirkungsaktiven Oberfläche auf die empfängerempfindliche Oberfläche des Sensors aufgelegt wird, selektiv die magnetische Durchflutung bestimmter Feldplatten-Widerstände 6 ändern (nämlich durch ihre Anwesenheit) oder nicht ändern - wenn an dieser Stelle kein solches Element vorhanden ist. Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel benutzt für die zugeordnete Geberfläche kleine bzw. kleinste Weicheisenelemente dort, wo nach der getroffenen Codierung eine Änderung des Widerstandswerts der Widerstände 6 erfolgen soll und kann an den anderen Stellen Elemente oder Körper vorsehen, die magnetisch nach außen keine Wirkung haben, also dia- oder paramagnetisch sind. Solche Elemente, die selektiv im Bereich bestimmter Feldplatten-Widerstände 6 die dort herrschende magnetische Feldlinienverteilung beeinflussen, können weichmagnetische Stifte 9 sein, deren Endbereiche beim Aufliegen der Geberoberfläche auf die Sensoroberfläche die in dieser herrschende magnetische Feldverteilung verändern.The security system is then further constructed in such a way that magnetically effective means are provided or not provided in the area of the transmitter in the same spatial and spatial distribution as the
Im Endeffekt ergibt sich dann für den Sensor eine Auswerteschaltung für die Feldplatten-Widerstände 6, wie sie in Fig. 5 dargestellt ist, wobei es sich versteht, daß die dort dargestellte Schaltung aus diskreten Schaltungselementen nur eine der Möglichkeiten darstellt, wie die relativen Verschiebungen in den Feldplatten- Widerständen 6 erfaßt und ausgewertet werden können - dies gilt besonders für die Weiterverarbeitung der Ausgangssignale der Operationsverstärker, auf die die Feldplatten-Widerstände geschaltet sind. Zum besseren Verständnis sind in der Schaltung der Fig. 4 auch einige Polaritäten angegeben; man erkennt, daß die Feldplattenwiderstände 6 über entsprechende Vorwiderstände 10 jeweils zwischen positiver Versorgungsspannung (+UB) und Masse geschaltet sind. Durch die weiter vorn schon erwähnte Zuordnung eines magnetischen Vorspannungserzeugers, der die Widerstände 6 einem vorzugsweise homogenen Magnetfeld vorgegebener Stärke unterwirft, ergeben sich an den einzelnen Widerständen 6 bestimmte, vorzugsweise identische Widerstandswerte im Ruhezustand, obwohl dies nicht kritisch ist, da diese gleichstrommäßig gegenüber den Vergleichern/Operationsverstärker entkoppelt sind.The end result is an evaluation circuit for the
Ein wesentliches erfinderisches Merkmal besteht darin, daß zur Auswertung der selektiven Widerstandsänderung bei der gewollten Wirkverbindung zwischen Geber und Sensor den einzelnen Widerständen 6 als Komparatoren geschaltete Operationsverstärker nachgeschaltet sind, deren jeweils beide Eingänge durch den gleichen Spannungsteiler vorgespannt sind. Dieser Spannungsteiler besteht aus der Reihenschaltung dreier Widerstände 13a, 13b und 13c, wobei der mittlere Widerstand 13b durch den an ihm erzeugten Spannungsabfall mit sämtlichen Eingängen (Minus-Eingängen oder invertierenden Eingängen bzw. Plus-Eingängen oder nichtinvertierenden Eingängen) sämtlicher Komparatoren oder Vergleicher 12 verbunden ist. In bevorzugter Ausgestaltung ist dieser mittlere Vorspannungswiderstand 13b relativ niederohmig und kann beispielsweise einen numerischen Wert von lediglich 10 Ohm aufweisen, so daß sich, natürlich abgestimmt auf die jeweilige Versorgungsspannungen, eine an ihm abfallende Vorspannungsdifferenz von hier beispielsweise dann 10 mV ergibt, die etwas größer als die Offsetspannung der Operationsverstärker ist. Hierdurch erzielt man für den Ruhezustand stabile, definierte Zustände der Operationsverstärker. Dieser Offset-Widerstand 13b gibt somit einen stabilen Ausgangszustand vor, da die Offsetspannung immer gleich bleibt.An essential inventive feature is that for evaluating the selective change in resistance in the intended operative connection between the encoder and the sensor, the
Die Anschaltung der jeweiligen Feldplatten-Widerstände 6 erfolgt dann von den Verbindungspunkten mit ihren entsprechend zugeordneten Vorwiderständen aus über Kondensatoren 16 jeweils zu den nichtinvertierenden Eingängen der Operationsverstärker.The respective
Die Ausgänge der Operationsverstärker sind dann auf eine Diodenmatrix 15 zur Entschlüsselung geschaltet, bestehend aus entsprechend jeweils gepolten Dioden 15a bzw. 15b, die dann ihrerseits mit jeweils unterschiedlichen, gemeinsamen Potentialschienen 25 und 26 verbunden sind.The outputs of the operational amplifiers are then connected to a
Ab hier jedenfalls, beispielsweise ab den Ausgängen der Operationsverstärker, kann die weitere Entschlüsselung allerdings auch in anderer Weise erfolgen - so ist es möglich, einen Mikroprozessor oder Rechner in entsprechender Weise auszulegen, so daß dieser in schnellem Ablauf die Ausgänge der einzelnen Operationsverstärker abfragt und mit einem entsprechenden Codewort vergleicht und bei Übereinstimmung Schaltungen vornimmt, Verriegelungen freigibt o. dgl.From here, in any case, for example, from the outputs of the operational amplifiers, the further decryption can also be carried out in a different way - for example, it is possible to design a microprocessor or computer in a corresponding manner so that it quickly queries the outputs of the individual operational amplifiers and with them an appropriate code word compares and, if they match, switches circuits, releases interlocks or the like.
Die nachfolgende Erläuterung der speziellen Auswerteschaltung ist daher insoweit fakultativ und lediglich als Ausführungsbeispiel bevorzugt.The following explanation of the special evaluation circuit is therefore optional and only preferred as an exemplary embodiment.
Zum besseren Verständnis ist es sinnvoll, die Vergleicher-Ausgangsschiene 25 als sog. H-Schiene zu bezeichnen (von High = im Potential hochliegend) , während die andere Potentialschiene 26 als sogenannte L-Schiene bezeichnet werden kann (von Low = im Potential niederliegend oder auf Massepotential liegend).For a better understanding, it makes sense to designate the
Die Verschaltung dieser Schienen 25, 26 mit den Ausgängen der Operationsverstärker ist selbstverständlich entsprechend dem jeweiligen Code vollkommen unterschiedlich und bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel für einen einzigen vorgegebenen Code so getroffen, wie angegeben mit der Maßgabe, daß der Code nur dann als zutreffend und identisch vom Sensor der Auswerteschaltung erfaßt wird, wenn während der magnetischen Beeinflussung der Widerstände 6 durch die GeberElemente 9 sich auf der H-Schiene kein Minussignal oder kein Lowsignal und entsprechend auf der L-Schiene kein hochliegendes Signal oder positives Signal ergibt. Auf die einzelnen Funktionsabläufe wird weiter unten noch eingegangen - ausgewertet werden die sich ergebenden Spannungszustände der H-Schiene 25 und der L-Schiene 26 durch einen an die H-Schiene angeschalteten Schalttransistor 17a, der unmittelbar auf ein bistabiles Schaltelement 17 arbeitet, welches entsprechende Ausgangsschaltzustände dann einnimmt, Verriegelungen freigibt oder Sicherheitsschaltungen betätigt. An die andere, der Decodierung der Diodenmatrix 15 dienenden Potentialschiene (L-Schiene) ist ein Sperrtransistor 27 angeschlossen, der gegen Masse den Fußpunkt der H-Schiene bildet und so unmittelbar auf den Schaltzustand des Schalttransistors 17a einwirken kann und ferner, vorzugsweise über einen Zähler 18 eine Sicherheitsschaltung 20 in Formeines bistabilen Elements betätigt, welches nach einer vorgegebenen Anzahl von Fehlversuchen ebenfalls den Schalttransistor 17a über eine Verbindungsleitung 28 sperren kann und gleichzeitig, über die gleiche Leitung ein Zeitglied 22 anwirft, welches, beispielsweise geschaltet als Oszillator, den Zähler auf einen vorgegebenen Zählerstand hochzählen muß, bevor ein erneuter Versuch zugelassen wird.The interconnection of these
Es ergibt sich dann folgende Wirkungsweise: Die vorzugsweise in einer Flächenmatrix angeordneten Feldplatten-Widerstände 6 sind vom nicht dargestellten Permanentmagneten vorgespannt. Durch Einbringen eines Weicheisenteils selektiv in den Bereich der Feldlinien dort, wo sich Feldplatten-Widerstände befinden, die diese durchdringen, ergibt sich eine Konzentration in dem Bereich und eine Erhöhung des Widerstands der entsprechenden Halbleiterfläche durch die Konzentrierung der Feldliniendichte.The following mode of operation then results: The
Die Schlüsselmatrix des Gebers enthält entsprechend dem ausgewählten Code verteilt Weicheisenstifte 9 kongruent zur Feldplattenmatrix. Wird der Schlüssel mit der Feldplattenmatrix zur Deckung gebracht, dann werden in den codierten Matrixfeldern die entsprechenden Feldplatten angesteuert, und es entsteht ein binäres Wort mit einer der Zahl der Felder entsprechenden Bitzahl. Dieses binäre Wort wird mit einem durch die entsprechende Anschaltung der Ausgänge der Komparatoren 12 an die Diodenmatrix 15 voreingestellten Codewort verglichen und bei Übereinstimmung eine Schaltung ausgelöst. Wie weiter vorn schon erwähnt, kann die voreingestellte Codierung aber auch durch entsprechende Beschaltung sowohl der invertierenden als auch der nichtinvertierenden Eingänge der Vergleicher 12 vorgenommen werden, also vor diesen.The key matrix of the transmitter contains soft iron pins 9 distributed according to the selected code, congruent to the field plate matrix. If the key is covered with the field plate matrix, then who the corresponding field plates are driven in the coded matrix fields, and a binary word is produced with a number of bits corresponding to the number of fields. This binary word is compared with a code word preset by the corresponding connection of the outputs of the
Durch Aufsetzen der Geberfläche auf die Sensorfläche und sinnvollerweise einer entsprechenden Einrastung durch eine äußere Führung, wodurch die Ausrichtung sichergestellt ist, kann die Schaltung der Fig. 5 die interne Codierung des Schlüssels/Gebers abtasten und mit ihren gespeicherten Informationen vergleichen. Durch das bistabile Ausgangsschaltelement 17, welches vorzugsweise ein bistabiles mechanisches Relais ist, welches über einen ersten Umschaltkontakt 17b und einen zweiten Umschaltkontakt 17c verfügt, bleibt der Schaltzustand mechanisch gespeichert, auch bei Stromausfall.The circuit of FIG. 5 can scan the internal coding of the key / transmitter and compare it with its stored information by placing the transmitter surface on the sensor surface and usefully engaging it in a corresponding manner by means of an external guide, thereby ensuring the alignment. Due to the bistable
Betrachtet man die in Fig. 5 dargestellte Anschaltung der Diodenmatrix 15 an die Vergleicher 12, dann erkennt man, daß, um ein Leitendwerden des Schalttransistors 17a zu erreichen, die Ausgänge der an die H-Schiene 25 geschalteten Operationsverstärker nicht auf low gehen dürfen, denn in diesem Fall würde der Transistor 17a sperren und das bistabile Relais 17 zur Freigabe nicht angesteuert werden können. Mit anderen Worten, ein mit 6a bezeichneter Feldplattenwiderstand darf den ihm nachgeschalteten Komparator 12a nicht durch eine Erhöhung seines Widerstandswerts und eines hierdurch bewirkten positiven Spannungsanstiegs so ansteuern, daß dieser Operationsverstärker durchschaltet und auf die L-Schiene 26 positives Potential legt, denn dieses wäre eine der entsprechenden "richtigen" Codierung nicht zutreffende Beeinflussung des Widerstandes 6a. Durch ein positives Potential auf der Schiene 26 ergibt sich über die Diode 27a eine Leitendsteuerung des Sperrtransistors 27, der in diesem Fall die H-Schiene 25 auf Massepotential legt und daher die Basis des Schalttransistors 17a so weit negativ vorspannt, daß dieser nicht durchschalten kann. Das gleiche geschieht natürlich immer dann, wenn einer der über die zugeordnete Diode unmittelbar mit der H-Schiene 25 verbundenen Ausgänge der Komparatoren 12 diese Schiene von sich aus durch eine entsprechende Ansteuerung durch den zugeordneten Widerstand 6 auf low legt.If one considers the connection of the
Der weitere Ablauf ist dann so, daß bei Auftreten eines solchen Fehlersignals beispielsweise auf der L-Schiene 26 nicht nur der Transistor 27 durchgeschaltet wird, sondern über einen Inverter 29 auch ein Zähleingang 18a des Zählers 18 beaufschlagt wird und nach einer vorgegebenen Anzahl von Fehlversuchen (beispielsweise nach sieben Fehlversuchen) der Zähler 18 mit seinen Ausgängen ein bistabiles Glied (Flipflop 21) setzt, welches über die Verbindungsleitung 28 einmal einen weiteren Sperrtransistor 30 ansteuert, welcher dann Basis und Emitter des Schalttransistors 17a praktisch überbrückt und daher dessen Sperrzustand sicherstellt, sowie zum anderen das Zeitglied 22 (Oszillator) anwirft, welches dem Zähleingang 18a des Zählers 18 eine vorgegebene Anzahl von Zählimpulsen zuführen muß, bevor dieser sich durch einen Reset-Impuls an seinem Reset-Eingang 19 selbst wieder rücksetzen kann und den Sensor freigibt.The further sequence is such that when such an error signal occurs, for example on the L-
Das ausgangsseitig angeordnete bistabile mechanische Relais 17 kann so mit seinen beiden Spulen geschaltet sein, daß die beiden Umschaltkontakte 17b und 17c in die jeweils eine Position von dem einen Spulenteil und in die andere Position von dem anderen Spulenteil geworfen werden, wobei in beiden Positionen über den Umschalter 17c ein Selbsthaltekreis geschaltet wird. Mit dem anderen Umschaltkontakt 17b können dann beliebige Schaltvorgänge zur Entriegelung und Verriegelung, Alarmgabe u. dgl. vorgenommen werden.The bistable
Die Ansteuerung hier der nichtinvertierenden Eingänge der Vergleicher 12 über Kondensatoren 16 ist für die vorliegende Erfindung wesentlich, um Problemen zu begegnen, die sich insbesondere auch im Bereich der Feldplatte durch deren hohen Temperaturgang, die hohen Bauteiltoleranzen, allgemeine Alterungsprobleme sowie sämtliche Bauteiledriften sonst ergeben würden. Der Kondensator vermittelt aufgrund seiner Größe und seiner Zeitkonstante in Verbindung mit den beteiligten Widerständen (ca. 1 Sekunde) lediglich einen entsprechenden Spannungssprung zur Umschaltung, entkoppelt andererseits aber den Bereich der Vergleicher 12 wirksam gegenüber dem Feldplattenbereich, so daß die erwähnten Toleranzprobleme nicht auftreten, die im Grunde darin gipfeln, daß durch ledigliche Spannungsteilerschaltungen die gewünschten Ausgangszustände und die stabilen Ruhepositionen der Vergleicher praktisch kaum vorgegeben werden könnten.The control of the non-inverting inputs of the
Bei vorliegender Erfindung ist auch völlig unproblematisch die Art, wie der Geber wirkungsmäßig in den Bereich des Sensors gebracht wird - durch die lange Zeitkonstante ergibt sich auf jeden Fall beim Einsetzen ein Schaltzustand, der für die Entriegelung bei zutreffender Codeidentifizierung ausgewertet werden kann.In the present invention, the manner in which the sensor is effectively brought into the area of the sensor is also completely unproblematic - the long time constant results in a switching state when it is inserted, which can be evaluated for unlocking when the code is correctly identified.
Abgesehen von der durch die Verriegelungsschaltungen im Bereich des Zählers 18 mit Oszillator 22 bewirkten Sperrung des Sensors bei Überschreiten einer vorgegebenen Anzahl von Fehlversuchen ergibt sich auch durch die lange Zeitkonstante im Eingangsbereich und die hierdurch verzögerte Reaktion des bistabilen Schaltrelais 17 die praktische Unmöglichkeit, durch Ausprobieren, beispielsweise mit Hilfe eines Binärcodeerzeugers, den gewünschten Code zu finden. Eine Berechnung ergibt, daß unter Einbeziehung der verzögerten Eingangsreaktion, der Sperrung des Sensors für einen vorgegebenen Zeitraum nach einer vorgegebenen Anzahl von Fehlversuchen sowie der Notwendigkeit, im statistischen Mittel mindestens 50 % der möglichen Codes auszuprobieren, bevor der richtige gefunden ist, eine Zeitdauer von etwa 24 Jahren erforderlich ist. Dies unter Zugrundelegung von hier lediglich 20 Feldplattenwiderständen 6, wodurch sich eine mögliche Anzahl verschiedener Codewörter von 220-1 Kombinationen ergibt.In addition to the locking of the sensor caused by the locking circuits in the area of the
Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.All the features shown in the description, the following claims and the drawing can be essential to the invention both individually and in any combination with one another.
Claims (14)
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Applications Claiming Priority (2)
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ES520422 | 1983-03-08 |
Publications (2)
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EP0118884B1 EP0118884B1 (en) | 1988-11-17 |
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