EP0118884B1

EP0118884B1 - Vorrichtung an Schlössern

Info

Publication number: EP0118884B1
Application number: EP19840102498
Authority: EP
Inventors: Edmund Zottnik
Original assignee: Hertneck Hans Jorg
Current assignee: Hertneck Hans Jorg
Priority date: 1983-03-08
Filing date: 1984-03-08
Publication date: 1988-11-17
Also published as: EP0118884A1; WO1984003533A1; ES8403555A1; US4737785A; ATE38733T1; DE3475238D1; ES520422A0

Description

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art (Wo-A-8102 603) ist bei einer elektronischen Türverriegelung ein elektrische Versorgungsenergie für eine Schaltung erzeugender Generator vorgesehen, der im Moment der Trürriegelbetätigung von einer vorgespannten Feder angetrieben wird und eine vorgegebene Menge elektrischer Energie freigibt und einer Auswerteschaltung für die Entschlüsselung eines magnetischen Gebers zuführt.
Die Entschlüsselungseinrichtung ist matrixähnlich aufgebaut und umfasst eine Vielzahl von Hall-Generatoren, die ein bestimmtes logisches Ausgangssignal an einigen ihrer Ausgänge dann erzeugen, wenn ein magnetischer Südpol in ihrer Nähe ist und gleichzeitig an Eingangsanschlüssen Versorgungsspannung angelegt ist, bzw. die ein anderes logisches Ausgangssignal erzeugen, wenn ein magnetischer Nordpol in ihrer Nähe ist und den Eingangsanschlüssen ebenfalls die von dem elektrischen Generator erzeugte Versorgungsspannung zugeführt ist.
Daher umfasst der Geber eine Schlüsselkarte, die verteilt Magnete aufweist und die in einen Einschub einzubringen ist, so dass sich eine bestimmte magnetische Verteilung angrenzend zu den Hall-Generatoren ergibt. Die verschiedenen Ausgänge der Hall-Generatoren sind dann mit einem nachgeschalteten digitalen Vergleicher verbunden.
Problematisch ist bei einem solchen elektronischen Schloss, dass die verwendeten Hall-Generatoren insgesamt vier Anschlüsse aufweisen und in Reihen und Spalten zueinander angeordnet sind, wobei die mögliche Packungsdichte von Hall-Generatoren eine erhebliche Rolle spielt. Diese müssen so angeordnet werden, dass einerseits für eine Auslesung eine hinreichend starke Magnetfeldstärke vorliegt, andererseits aber keine Einwirkungen mindestens auf die unmittelbaren Nachbarelemente auftreten dürfen.
Bei dem bekannten elektronischen Schloss wird daher stationär ausgelesen, da die Hall-Generatoren quer zum einwirkenden Magnetfeld bei anliegender Spannung eine Differenzspannung aufzeigen können, die wie erwähnt polorientiert ist. Die Auslesung erfolgt durch aufeinanderfolgende, also serielle Beaufschlagung bestimmter Spalten von Hall-Generatoren mit einem Versorgungssignal, Auslesen des jeweiligen, aus den logischen Zuständen jedes einzelnen Hall-Generators insgesamt generierten Worts, Speichern und Identifizieren des Wortes und anschliessendem Auslesen der nächsten Hall-Generatoren-Spalte. Dies ist umständlich und berücksichtigt auch nicht die Möglichkeit, dass sich bei Annäherung eines magnetischen Gebers an einen magnetischen Sensor stets Übergangs- oder Einschwingvorgänge ergeben, die durch eine dynamische Auslesung auf der Basis einer digitalen Impulsauslesung sinnvoll aufgefangen und ausgwertet werden können.
Bekannt ist es ferner, bei einem Gerät zur Erzeugung eines Ausgangssignals bei Vorhandensein eines magnetischen Feldes einen speziellen Widerstandsaufbau zu verwenden, bei dem senkrecht zueinanderstehende Schleifen magnetresistiver Materialien angeordnet werden. Durch Zuordnung eines konstanten Vorspannungsmagneten wird eine bestimmte Magnetverteilung und damit Widerstandslage in diesem, durch die Schleifenbildung im übrigen besonders umfangreichen magnetresistiven Widerstandselement erzeugt. Durch die Einwirkung eines weiteren Magneten ergibt sich dann eine andere Polarisation der magnetischen Feldverteilung und schliesslich ein von der geometrischen Widerstandsanordnung am Ausgang erzeugtes Signal.
Zwar enthält diese Veröffentlichung den Grundgedanken, magnetresistive Elemente für die Codierung etwa von Ausweisen u.dgl. zu verwenden, wobei fünf verschiedene magnetresistive Elemente verwendet werden, die seriell arbeitende Abtastelemente für dynamisch bewegte, an ihnen vorbeigeführte Karten bilden. Diese Karten verfügen in Kolonnen und Reihen über eine Verteilung von magnetisch permeablen Stücken, so dass sich das Magnetfeld in seiner Polarisation insgesamt ändert und das Vorhandensein der magnetischen Stücke erfasst werden kann (FR-A-2 296 182).
Es ist schliesslich bekannt (US-A-4 354 189), einen Geber in Form eines Fingerrings für die Codierschaltungen einzusetzen, wobei eine Vielzahl von Möglichkeiten angegeben werden, wie es gelingt, ein so kleines am Finger eines Benutzers getragenes ringförmiges Geberelement für einen bestimmten Öffnungscode o.dgl. einzusetzen. Vorschläge, auf so engem Raum mit einer oberflächenaktiven, selektiven Magneteinwirkung zu arbeiten, enthält diese Veröffentlichung aber nicht, weil die Möglichkeit, aneinandergrenzende Nachbarelemente gegen eine magnetische Einwirkung zu isolieren, das gewünschte Element aber anzusprechen, nicht erkannt worden ist.
Allgemein sind Sicherheitssysteme bekannt, 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; und zwar in vielfältiger Form, angefangen von üblichen Bartschlüsseln, insbesondere in der Ausführung als Zylinderschloss, bis zu den schon erwähnten elektronischen Schlössern, die durch Eingabe und Auswertung vorgegebener Codierungen arbeiten.
Die in der Folge ergänzend noch kurz erläuterten bekannten Systeme insbesondere des elektronischen Schlossaufbaus stellen daher nur eine Auswahl dar.
Um bei einem 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 meistens 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.
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. Ein solches Magnetkartenschloss entspricht in etwa auch dem Gegenstand der eingangs schon erwähnten Wo-A-8 102 603.
Bei einem solchen Magnetkarten-Schloss kann ferner 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.
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 Quadranten aufgeteilt 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.
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.
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.
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.

Vorteile der Erfindung

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 und hat durch die Verwendung von durch eine selektive magnetische Einwirkung ausschliesslich in ihrem ohm'schen Widerstandswert beeinflussbaren Sensorelemente, angeordnet in höchster Pakkungsdichte 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.
Andererseits arbeitet die erfindungsgemässe Vorrichtung mit Binärdaten und ist daher zur Auswertung auch mit Prozessrechnern, Mikroprozessoren u.dgl. kompatibel. Dabei ist vorteilhaft, dass die für die Decodierung des Schlüsselcodes erforderlichen Ausgangssignaländerungen gleichzeitig, also parallel auftreten und auch durch eine stationäre und dabei gleichzeitige Einwirkung durch das Geberelement erzeugt werden, andererseits aber der ganze Vorgang dadurch dynamisiert ist, dass die Ankopplung der sich aus den Widerstandsänderungen ergebenden Spannungsänderungen an nachgeschaltete Vergleicher über Kondensatoren erfolgt.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Massnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der Erfindung möglich. Besonders vorteilhaft ist die Ausbildung des Gebers nicht in Form von speziell einwirkenden Magneten, sondern als eine Struktur von Weicheisenstücken oder -stiften, die an jedes magnetsensitive Element im Sensor, nämlich Feldplattenwiderstand, so herangeführt werden, dass dessen magnetische Durchflutung, gemeinsam erzeugt von einem einzigen Vorspannungsmagneten, so stark beeinflusst, nämlich geändert wird, dass sich für eine Codeauswertung geeignete Ausgangsspannungssprünge ergeben. Diese Spannungssprünge gelangen dann über jeweils zugeordnete RC-Glieder mit hinreichend grosser Zeitkonstante auf die Eingänge der nachgeschalteten Vergleicher, so dass sich ein paralleles Abbild des jeweiligen Erkennungscodes ergibt, der ausgewertet werden kann.
Die veränderliche ohm'sche Widerstände bildenden Feldplatten sind für sich gesehen bekannt und in ihrer Wirkung beispielsweise beschrieben in dem Buch «Transistor-Handbuch» von Jan Hendrik Jansen, 1980, Franzis-Verlag GmbH, München, Seiten 134, 135.
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 Ringes o. dgl. einbauen oder dort anordnen kann, so dass eine Schlossbetätigung problemlos dadurch erfolgt, dass man seinen Ring 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.
Die Betriebssicherheit der erfindungsgemässen Sicherheitsvorrichtung ist absolut, da im Bereich des Schlüssels oder Gebers keine aktiven 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 werden kann.
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 angewendet werden, hergestellt, beispielsweise durch entsprechende Dotierung von Siliziumsubstraten mit Antimon- oder anderen Verunreinigungen, derart, dass diese Feldplatten-«Widerstände» ihren Widerstandswert in Abhängigkeit zum Verlauf der sie durchquerenden magnetischen Feldlinien ändern.
Vorteilhaft ist ferner 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.
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.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

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 deen rückwärtige Ausgänge dann lediglich, was nur beispielsweise angedeutet wird, auf einen gemeisamen Widerstand arbeiten können, der dann auf eine bestimmte Spannung angehoben wird.
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 fernumschaltbarem 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.
Die Erfindung setzt sich zusammen aus einem Geber, der eine Schlüsselfunktion erfüllt, und einem Sensor, er 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.
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.
Ferner ist bei dem dargesellten 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.
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.
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. 5 auch einige Polaritäten angegeben; man erkennt, dass die Feldplattenwiderstände 6 über entsprechende Vorwiderstände 10 jeweils zwischen positiver Versorgungsspannung (+ U_B) 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.
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 Vorspannungwiderstand 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.
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.
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.
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.
Die nachfolgende Erläuterung der speziellen Auswerteschaltung ist daher insoweit fakultativ und lediglich als Ausführungsbeispiel bevorzugt.
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).
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 Geber-Elemente 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 Form eines 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.
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.
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.
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.
Betrachtet man die in Fig. 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.
Der weitere Ablauf ist dann so, dass bei Auftreten eines solchen Fehlersignals beispielsweise auf der L-Schiene 26 nicht nur der Transistor 27 durchgeschaltetwird, 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.
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.
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 können.
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.
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.

Claims

1. Vorrichtung an Schlössern, bei Sicherheitseinrichtungen, Verriegelungen u.dgl. zur Ermöglichung eines befugten Zugangs zu Räumen, Gebäuden, Autos u.dgl. und/oder der Überprüfung der befugten Vornahme von Tätigkeiten und/oder der Scharf- und Unscharfschaltung von Alarmanlagen, mit einem die Funktion eines Schlüssels erfüllenden Geber (2) und einem eine Schlossteilfunktion erfüllenden Sensor (1), wobei der Geber (2) eine vorgegebene, einen Code bildende und sich mindestens in einer Dimension erstreckende Verteilung von magnetischem oder magnetisch permeablem Material in Form von Geberelementen (9) aufweist und der Sensor (1) in der gleichen räumlichen Erstreckung und Zuordnung zur Erfassung des Gebercodes eine Verteilung von durch magnetische Einwirkung in ihrer elektrischen Funktion veränderbaren Sensorelementen sowie eine Information über den zutreffenden Code umfasst und ferner dem Sensor (1) eine Auswerteschaltung nachgeschaltet ist, die nach Vergleich zwischen Gebercode und Sensorcode und bei festgestellter Identität Freigabeschaltungen bewirkt, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorelemente in ihrem ohm'schen Widerstand durch die magnetische Einwirkung veränderbare Feldplatten-Widerstände (6) sind und dass die sich durch die selektive Widerstandsänderung bei magnetischer Einwirkung ergebenden Spannungssprünge der Feldplatten-Widerstände (6) dynamisch über Kondensatoren (16) gleichzeitig (parallel) auf zugeordnete Eingänge von nachgeschalteten Vergleichern (12) geschaltet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die Verteilung der Geberelemente im Geber (2) als auch die Anordnung der Feldplatten-Widerstände (6) im Sensor als Oberflächenmatrix ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetisch steuerbaren Feldplatten-Widerstände (6) nach Art einer integrierten Schaltung mit ihren zugeordneten Anschlussverbindungen auf einem Trägersubstrat (dotierter Siliziumchip) angeordnet sind und dass ein magnetischer Vorspannungserzeuger (Permanentmagnet) vorgesehen ist, der zur Einstellung eines vorgegebenen Ruhezustands-Widerstandswerts der Feldplatten-Widerstände (6) in diesen eine, vorzugsweise homogene Magnetlinienverteilung erzeugt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Feldplatten- Widerstände (6) des Sensors über Vorwiderstände (10) an konstanter Versorgungsspannung (+0₃) liegen und mit diesen einen Spannungsteiler und mit den Kondensatoren (16) ein RC-Glied bilden.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Feldplatten-Widerstand (6; 6a, 6b, 6c) ein Vergleicher (12; 12a, 12b, 12c) zugeordnet ist und dass beide Eingänge jedes Vergleichers (12) von einem einzigen allen Vergleichern gemeinsamen Vorspannungs-Spannungsteiler (13a, 13b, 13c) zur Sicherung eines stabilen, definierten Ausgangsschaltzustands vorgespannt sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der gemeinsame Vorspannungs-Spannungsteiler für sämtliche Vergleicher (12) aus der Reihenschaltung eines ersten Widerstandes (13a), eines mittleren Offset-Widerstands (13b) sowie eines Fusspunktwiderstandes (13c) besteht, wobei die beiden Anschlusspunkte des Offset-Widerstandes über jeweils zusätzliche Reihenwiderstände mit jedem der beiden Eingänge (Minus-Eingang oder invertierender Eingang bzw. Plus-Eingang bzw. nichtinvertierender Eingang) jedes als Vergleicher (12) geschalteten Operationsverstärkers verbunden ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Codeerkennung durch die Auswerteschaltung an den Ausgängen der jedem Feldplatten-Widerstand (6) nachgeschalteten Vergleicher (12) erfolgt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine schnelle Abfrageschaltung (Mikroprozessor, Rechner) vorgesehen ist, die die während der dynamischen Ansteuerung der Vergleicher (12) sich ergebende Ausgangsspannungskonfiguration seriell oder parallel erfasst und mit dem vorgegebenen Codewort vergleicht.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass den Ausgängen der als Vergleicher (12) geschalteten Operationsverstärker eine Diodenmatrix (15) zum Codewortvergleich nachgeschaltet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgänge der den Feldplatten-Widerständen (6) nachgeschalteten Vergleicher (12) mit einem gemeinsamen Widerstandsnetzwerk verbunden sind und die interne Festlegung des Codeworts im Sensor durch die entsprechend selektive Anschaltung der Ausgänge der Feldplatten-Widerstände (6) an die jeweiligen Eingänge der Vergleicher (12) erfolgt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgänge der Diodenmatrix (15) zur Auswertung der Vergleicherausgänge mit zwei Potentialschienen (H-Schiene 25; L-Schiene 26) verbunden sind und dass von einer der Potentialschienen gesteuert ein Schaltelement (Schalttransistor 17a) vorgesehen ist, welches ein bistabiles Ausgangselement, vorzugsweise ein bistabiles Schaltrelais (17) bei zutreffender Codeworterkennung ansteuert.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass bei fehlerhaftem Gebercode eine oder beide Ausgangs-Potentialschienen der Diodenmatrix (15) ein Potential führen, welches entweder unmittelbar den Schalttransistor (17a) zur Ansteuerung des bistabilen Relais (17) sperrt oder über einen zusätzlichen Sperrtransistor (27), der die den Schalttransistor ansteuernde Potentialschiene an Sperrpotential legt.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sicherheitsschaltung gegen Mehrfach-Fehlversuche vorgesehen ist, mit einem bei jedem Fehlversuch angesteuerten Zähler (18), einem nachgeschalteten bistabilen, den Schalttransistor (17) unmittelbar sowie den Zähler (18) durch Anwerfen eines Oszillators (22) gegen weitere Versuche sperrenden bistabilen Glied (21).

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die wirkunsaktive Oberflächenmatrix-Plattenfläche des Gebers (2) Teil eines vom Benutzer getragenen Ringes ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenmatrix der Geberelemente im Geber (2) von Weicheisenstiften (9) gebildet ist.