EP1784794B1

EP1784794B1 - Power stand-alone electronic system

Info

Publication number: EP1784794B1
Application number: EP05774747A
Authority: EP
Inventors: Frank Schmidt
Original assignee: Enocean GmbH
Current assignee: Enocean GmbH
Priority date: 2004-08-03
Filing date: 2005-07-28
Publication date: 2010-09-29
Anticipated expiration: 2025-07-28
Also published as: EP1784794A1; DE502005010317D1; ATE483213T1; DE102004037587A1; US20080197968A1; WO2006012863A1

Abstract

A self-powered electronic system for checking the authorization of individual persons to operate a device, comprising a first subsystem ( 1 ), a second subsystem ( 2 ), and an operating unit ( 3 ) that is assigned to the device ( 4 ) and which, when activated by a person (P), initiates checking of the individual person's authorization, where both subsystems ( 1, 2 ) communicate with one another bidirectionally, and where this communication takes place through electrically initialized signals.

Description

Die Erfindung betrifft ein energieautarkes elektronisches System zur Prüfung von personenbezogenen Berechtigungen zur Bedienung einer Vorrichtung.The invention relates to an energy self-sufficient electronic system for checking personal authorizations for operating a device.

Systeme zur Überprüfung von Berechtigungen sind in verschiedenen Weisen bekannt. So sind Systeme bekannt, die nach Art von Transpondersystemen arbeiten. Begibt sich eine Person mit einem mobilen Transponder in den Wirkungskreis einer mit dem Transponder kommunizierenden Sende- und Empfangsstation, liest diese den Dateninhalt, die Identifikationsdaten, des Transponders aus und gibt entsprechend der Berechtigungen die mit den Identifikationsdaten verbunden sind, den Zutritt zu einem verschlossenen Raum frei.Authorization verification systems are known in several ways. Thus, systems are known which operate in the manner of transponder systems. If a person with a mobile transponder enters the sphere of activity of a transceiver station communicating with the transponder, this reads out the data content, the identification data, of the transponder and gives access to a locked room in accordance with the authorizations associated with the identification data free.

Aus der Druckschrift US 3,733,861 A ist ein energieautarkes elektronisches Türschloss bekannt, welches durch Kommunikation mit einem passiven Transponder, der von einem Benutzer mitgeführt wird, den Zugang zu einem gesicherten Bereich nach Überprüfung der empfangenen kodierten Signale des Transponders freigibt oder weiterhin gesperrt hält. Der passive Transponder erhält seine Energie aus dem Radiosignal, welches vom Schloss ausgesendet wird, wenn der Benutzer beispielsweise durch Betätigen der Türklinke einen Energiewandler betätigt, der mit der Elektronik des Schlosses verbunden ist und dieses mit Energie versorgt.From the publication US 3,733,861 A a self-powered electronic door lock is known which, by communicating with a passive transponder carried by a user, enables or retains access to a secured area after checking the received coded signals of the transponder. The passive transponder receives its energy from the radio signal, which is sent from the castle, when the user operates, for example, by pressing the door handle an energy converter, which is connected to the electronics of the castle and this supplied with energy.

Aus der Druckschrift DE 94 19 736 U1 ist ein elektronisches Schloss bekannt, welches mit einer Vielzahl von mechanischen oder auch elektronischen Schlüsseln bedient werden kann. Das Schloss ist so ausgelegt, dass es die Energie die es für seine Funktion benötigt, aus autarken Energiequellen wie Solarzellen oder elektromechanischen Energiewandlern bezieht. Bei der Verwendung elektronischer Schlüssel können diese so ausgelegt sein, dass sie ihre Energie aus eben dem Schloss erhalten das mit den Schlüsseln bedient wird. Die Energie wird den elektronischen Schlüsseln zum Beispiel mit Radiosignalen übermittelt.From the publication DE 94 19 736 U1 An electronic lock is known which can be operated with a variety of mechanical or electronic keys. The Lock is designed to draw the energy it needs for its function from self-sufficient energy sources such as solar cells or electromechanical energy converters. When using electronic keys, these can be designed so that they get their energy from just the lock that is operated with the keys. The energy is transmitted to the electronic keys, for example, with radio signals.

Weiter sind Systeme bekannt, die beispielsweise bei Berührung eines Fingerprintsensors durch eine Person, den Fingerabdruck der Person prüfen, und mit vorbekannten Daten, beziehungsweise Fingerabdrücken vergleichen, und daraufhin eine weitere Aktion auslösen oder verhindern. Auch sind Systeme bekannt, die mittels eines Irisscanners die Iris einer Person prüfen und mit vorbekannten Daten vergleichen, und dann gegebenenfalls den Zutritt zu einem geschützten Raum freigeben.Furthermore, systems are known which, for example, when a fingerprint sensor is touched by a person, check the person's fingerprint and compare with previously known data or fingerprints, and subsequently initiate or prevent further action. Systems are also known which use an iris scanner to check the iris of a person and compare it with previously known data, and then release access to a protected room if necessary.

Die genannten Systeme bergen Probleme in sich. Insbesondere die genannten biometrischen Systeme, bergen die Problematik in sich, dass die zur Verfügung stehende Sensortechnologie noch nicht die erwünschte Betriebssicherheit aufweisen. So sind Verschmutzungen bei Fingerprintsensoren und natürlich auch bei optischen oder optoelektronischen Irislesern nicht auszuschließen und führen zwangsläufig zu Fehlern.These systems pose problems. In particular, the aforementioned biometric systems, the problem in itself that the available sensor technology not yet have the desired reliability. So are dirt on fingerprint sensors and of course even with optical or optoelectronic iris readers can not be excluded and inevitably lead to errors.

Die vorgenannten Transpondersysteme beinhalten ihre Problematik darin, dass der Abstand, zwischen der Person die den mobilen Transponder mit sich führt und der Lese- und Sendeeinheit, unmittelbaren Einfluss auf die Übertragungsqualität und damit auf eine fehlerfreie Funktion des Systems Einfluss hat. So ist zum Beispiel eine Störung durch eine in diesem Abstandsbereich befindliche zweite Person nicht auszuschließen.The abovementioned transponder systems involve their problematics in that the distance between the person carrying the mobile transponder and the reading and transmitting unit has a direct influence on the transmission quality and thus on an error-free functioning of the system. For example, a disturbance by a second person located in this distance range can not be ruled out.

Darüber hinaus benötigen die vorgenannten Systeme an der fest installierten Station eine drahtgebundene Energieversorgung, um die Funkgestützte Kommunikation mit dem mobilen Transponder aufrecht zu erhalten und den Transponder auch mit der notwendigen Energie zu versorgen.In addition, the aforementioned systems at the fixed station require a wired power supply in order to maintain the radio-based communication with the mobile transponder and also to supply the transponder with the necessary energy.

Einhergehend mit der drahtgebundenen Energieversorgung der fest installierten Stationen der oben genannten Systeme ist ein weiterer Nachteil verbunden. So ist eine Installation, zum Beispiel fern ab einer drahtgebundenen Energieversorgung eines solchen Systems nicht oder nur unter erheblichen Aufwand möglich. Die Ausstattung örtlich ungebundener Bereiche, wie sie zum Beispiel Fahrzeuge darstellen, mit solchen Systemen ist nur dann möglich, wenn im Fahrzeug stets mit einer unterbrechungsfreien Stromversorgung zu rechnen ist. Da die Stromversorgung in Fahrzeugen im Ruhezustand durch elektrochemische Akkumulatoren hergestellt ist, die einer begrenzen Lebensdauer unterliegen ist eine stets störungsfreie Stromversorgung nicht anzunehmen. Darüber hinaus entzieht ein solches System den Akkumulatoren auch im Ruhezustand eine nicht unerhebliche Menge elektrischer Energie, so dass alleine durch längere Ruhezeiten eines Fahrzeugs mit einem Ausfall eines solchen Systems zu rechnen ist. Um an solchen Orten zuverlässig und dauerhaft zu funktionieren, sind solche Systeme also nicht oder nur bedingt geeignet.Along with the wired power supply of the fixed stations of the above-mentioned systems, another disadvantage is associated. Thus, an installation, for example, far from a wired power supply of such a system is not possible or only at considerable expense. The provision of locally unbound areas, such as vehicles, for example, with such systems is only possible if the vehicle is always to be expected with an uninterruptible power supply. Since the power supply is produced in vehicles in the dormant state by electrochemical accumulators, which are subject to a limited life is not always a trouble-free power supply to accept. In addition, such a system withdraws the accumulators even at rest, a significant amount of electrical energy, so that alone by longer rest periods of a vehicle with a failure such a system can be expected. In order to function reliably and permanently in such places, such systems are therefore not or only partially suitable.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein System zur Prüfung von personenbezogenen Berechtigungen vorzuschlagen, das auch an Orten zu betreiben ist, deren Versorgung mit elektrischer Energie nicht dauerhaft gesichert ist, beziehungsweise an Orten zu betreiben ist, die keine Versorgung mit elektrischer Energie anbieten.It is therefore the object of the invention to propose a system for checking personal authorizations, which is also to operate in places whose supply of electrical energy is not permanently secured, or is to operate in places that offer no supply of electrical energy.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 beschriebenen Maßnahmen gelöst und diese werden durch die in den untergeordneten Patentansprüchen beschriebenen Maßnahmen in vorteilhafter.Weise erweitert.This object is achieved by the measures described in claim 1 and these are extended by the measures described in the subordinate claims in Vorteil.Weise.

Es ist ein energieautarkes elektronisches System zur Prüfung von personenbezogenen Berechtigungen zur Bedienung einer Vorrichtung vorgeschlagen, das ein erstes Teilsystem, ein zweites Teilsystem und eine Bedienungseinrichtung, die der Vorrichtung zugeordnet ist umfasst und bei Betätigung durch eine Person die Prüfung der personenbezogenen Berechtigung auslöst.An energy self-sufficient electronic system for checking personal authorizations for operating a device is proposed, which comprises a first subsystem, a second subsystem and an operating device associated with the device and triggers the examination of the personal authorization when actuated by a person.

Die beiden Teilsysteme kommunizieren dabei bidirektional, wobei die Kommunikation der beiden Teilsysteme über elektrisch angeregte Signale stattfindet. Dabei ist vorgesehen, die Kommunikation zwischen dem ersten und dem zweiten Teilsystem erst dann zu starten, wenn eine Person die Bedienungseinrichtung betätigt. Da die Bedienungseinrichtung der Vorrichtung zugeordnet ist, zu deren Bedienung die Berechtigung zu prüfen ist, ist somit bereits der Abstand der Person zu der Vorrichtung gegeben. Er ergibt sich naturgemäß durch die Länge der Arme der betreffenden Person. Das heißt Personen deren Entfernung von der Vorrichtung weiter als deren Armlänge ist, sind damit nicht in der Lage die Bedienungseinrichtung zu betätigen. Damit ist vorteilhaft ausgeschlossen, dass irrtümlich eine Berechtigungsanfrage ausgelöst wird und somit auch unberechtigte Personen in den Genuss einer Berechtigung gelangen, zum Beispiel durch ihre bloße gleichzeitige Anwesenheit mit einer berechtigten Person.The two subsystems communicate bidirectionally, the communication of the two subsystems takes place via electrically excited signals. It is intended to start the communication between the first and the second subsystem only when a person actuates the operating device. Since the operating device is assigned to the device, the authorization of which is to be checked for its operation, the distance of the person to the device is thus already given. It results naturally by the length of the Arms of the person concerned. That is, persons whose distance from the device is further than the arm length, are thus unable to operate the operating device. This advantageously precludes the erroneous triggering of an authorization request and thus also allowing unauthorized persons to obtain authorization, for example by their mere simultaneous presence with an authorized person.

Es ist vorteilhaft, das erste Teilsystem räumlich nahe an der abzusichernden Vorrichtung anzubringen und das zweite Teilsystem als mobiles Teilsystem der berechtigten Person mitführen zu lassen. Durch den Kontakt der Person mit der Bedienungseinrichtung und dem naturgemäß gegebenen Kontakt der Person mit dem mobilen, beziehungsweise dem zweiten Teilsystems ergibt sich die vorteilhafte Möglichkeit, die Übertragung der elektrisch angeregten Signale über den Körper der Person darzustellen. Dies erfolgt dann in vorteilhafter Weise in einer kapazitiven Art, so dass die Form der Übertragung als sehr störungsfrei zu bezeichnen ist. Eine Funkübertragung der Signale ist ebenfalls möglich. Bei einer Funkübertragung sind jedoch weitere Maßnahmen, die nicht Teil dieser Erfindung sind, zu ergreifen um eine störungssichere Übertragung der Signale zu erreichen.It is advantageous to attach the first subsystem spatially close to the device to be secured and to let the second subsystem be carried as a mobile subsystem of the authorized person. Through the contact of the person with the operating device and the naturally given contact of the person with the mobile, or the second subsystem, there is the advantageous possibility to represent the transmission of the electrically excited signals on the body of the person. This then advantageously takes place in a capacitive manner, so that the form of the transmission can be described as very trouble-free. A radio transmission of the signals is also possible. In a radio transmission, however, further measures, which are not part of this invention, to take to achieve a fail-safe transmission of the signals.

Die Energieversorgung des ersten Teilsystems ist in einer vorteilhaften Ausführungsform zum Beispiel durch einen mit der Bedienungseinrichtung kraft- und formschlüssig verbundenen Energiewandler gelöst. Hier bietet sich an, Energiewandler wie sie zum Beispiel aus energieautarken Funkschaltern bekannt sind zu verwenden. Diese ermöglichen eine energieautarke Arbeitsweise um damit im Moment der Betätigung der Bedienungseinrichtung die Energie für das erste Teilsystem zu erzeugen.The energy supply of the first subsystem is solved in an advantageous embodiment, for example, by a non-positively and positively connected to the operating device energy converter. Here it makes sense to use energy converters as they are known, for example, from energy self-sufficient wireless switches. These enable an energy-autonomous operation in order at the moment of actuation of the operating device to generate the energy for the first subsystem.

Mit der Erzeugung der Energie für das erste Teilsystem durch die Betätigung der Bedienungseinrichtung, wird das erste Teilsystem mit elektrischer Energie versorgt und nimmt seinen Betrieb auf. Der Betreib des ersten Teilsystems hält solange an, bis die erzeugte Energie verbraucht ist. Mit der Betriebsaufnahme des ersten Teilsystems, sendet dies ein Signal an das zweite Teilsystem. Das zweite Teilsystem sendet als Antwortsignal seine Identifikationsdaten zurück.With the generation of the energy for the first subsystem by the operation of the operating device, the first subsystem is supplied with electrical energy and starts its operation. The operation of the first subsystem continues until the generated energy is consumed. With the startup of the first subsystem, this sends a signal to the second subsystem. The second subsystem sends back its identification data as a response signal.

Im ersten Teilsystem wird geprüft, ob die Identifikationsdaten, die von dem zweiten Teilsystem übermittelt wurden, vorbestimmte Freigabekriterien erfüllen. Zum Beispiel werden im ersten Teilsystem die Identifikationsdaten mit vorbekannten Daten verglichen, und bei Übereinstimmung die Berechtigung zur Bedienung der Vorrichtung erteilt. Als Energiewandler bieten sich an dieser Stelle elektromechanische Energiewandler ebenso wie pyroelektrische oder elektromagnetische Energiewandler sowie magnetostriktive Energiewandler oder eine Kombination solcher Energiewandler an. Im Grunde bieten sich demzufolge alle Energiewandler an, die mechanische Energie in elektrische Energie zu wandeln in der Lage sind.In the first subsystem it is checked whether the identification data transmitted by the second subsystem fulfill predetermined release criteria. For example, in the first subsystem, the identification data is compared with previously known data, and given the permission to operate the device. As energy converters offer at this point electromechanical energy converters as well as pyroelectric or electromagnetic energy converters and magnetostrictive energy converters or a combination of such energy converters. Basically, therefore, all energy converters are able to convert the mechanical energy into electrical energy.

Wird auf die Bedienungseinrichtung eine Kraft ausgeübt, so wirkt ein Teil dieser Kraft auf den Energiewandler. Der Energiewandler wandelt die damit eingebrachte Energie in elektrische Energie um, diese wiederum erzeugt ihrerseits in dem ersten Teilsystem ein elektrisches Signal, das an das zweite Teilsystem weitergeleitet wird. Das Antwortsignal des zweiten Teilsystems ermöglicht dann, im Falle einer Berechtigung und/oder Übereinstimmung der Identifikationsdaten mit den vorbekannten Daten, die mit der Bedienungseinrichtung verbundene Aktion auszulösen, beziehungsweise auszuführen.If a force is exerted on the operating device, part of this force acts on the energy converter. The energy converter converts the energy thus introduced into electrical energy, which in turn generates in the first subsystem an electrical signal which is forwarded to the second subsystem. The response signal of the second subsystem then allows, in the case of an authorization and / or coincidence of the identification data with the previously known data to trigger the action associated with the operating device, or execute.

Als Bedienungseinrichtung sind hier zum Beispiel verschiedene Bedienungseinrichtungen denkbar. Im folgenden sind nur einige wenige Beispiele genannt, die nur einen kleinen Ausschnitt des großen Anwendungsgebietes darstellen können. Da ist zum Beispiel ein Türgriff zu nennen, der durch Kraftaufwand bewegt werden muss. Weiter ist ein Druckschalter zu nennen, der weitergehende Funktionen beinhaltet, oder ein Tastschalter, der ebenso weitergehende Aktionen auszulösen in der Lage ist. Ebenso sind Schalter einer EDV-Anlage zu nennen und viele mehr. Jede Bedienungseinrichtung, deren Betätigungsweise es erlaubt, einen Teil der mit der Betätigung eingebrachten Energie abzuzweigen und mit einem Wandler in elektrische Energie zu wandeln ist geeignet.As an operating device, for example, various operating devices are conceivable here. The following are just a few examples are mentioned, which can only represent a small section of the large application area. There is, for example, a door handle to call, which must be moved by force. Next is a push button to call, which includes more advanced functions, or a push-button switch, which is also capable of triggering further actions. Similarly, switches of a computer system and many more. Each operating device, the operation of which allows to divert a part of the energy introduced with the operation and to convert it into electrical energy with a transducer is suitable.

Abhängig von der Ausführung der Bedienungseinrichtung, ist der damit verbundene Energiewandler mehr oder weniger groß ausführbar. Die Menge der durch die Energiewandlung erzielbaren elektrischen Energie ist damit nicht immer gleich groß und kann mitunter zur Abwicklung des gesamten oben genannten Vorgangs nicht ausreichend sein. In diesem Falle ist vorteilhafterweise ein zweiter Energiewandler mit dem ersten Teilsystem verbunden und versorgt dieses zusätzlich oder alternativ mit elektrischer Energie. Dieser zweite Energiewandler bezieht seine Energie aus der Umgebungsenergie, die das erste Teilsystem umgibt. Dazu gehört beispielsweise Licht oder Wärme die durch Solarzellen oder pyroelektrische Energiewandler sowie durch thermoelektrische Energiewandler in elektrische Energie wandelbar ist.Depending on the design of the operating device, the associated energy converter is more or less large executable. The amount of electrical energy that can be achieved by the energy conversion is thus not always the same and may sometimes be insufficient to complete the entire process mentioned above. In this case, a second energy converter is advantageously connected to the first subsystem and supplies it additionally or alternatively with electrical energy. This second energy converter draws its energy from the ambient energy surrounding the first subsystem. This includes, for example, light or heat which can be converted into electrical energy by solar cells or pyroelectric energy converters and by thermoelectric energy converters.

Überschüssige Energie, die durch den zweiten Energiewandler zur Verfügung gestellt wird, ist in einen kapazitiven oder elektrochemischen Energiespeicher zwischenspeicherbar und für die Fälle vorzuhalten, an denen in der Umgebung keine ausreichende Menge wandelbarer Energie vorliegt.Excess energy provided by the second energy converter is cacheable to a capacitive or electrochemical energy store and provided for those instances where there is not a sufficient amount of convertible energy in the environment.

Das mobile Teilsystem verfügt vorteilhafterweise über eine eigene Energieversorgung, da eine Energieversorgung über ein elektromagnetisches Feld, wie das bei Transpondersystemen der Fall ist, hier nicht von Vorteil ist. Die eigene Energieversorgung des zweiten Teilsystems kann durch kapazitive oder elektrochemische Energiespeicher gebildet sein. In vorteilhafterweise verfügt das zweite Teilsystem über Energiewandler die die Umgebungsenergie des zweiten Teilsystems in elektrische Energie wandeln. Ebenso ist auch hier ein elektrochemischer oder ein kapazitiver Energiespeicher zur Zwischenspeicherung von überschüssiger Energie vorteilhaft. Die Ausführungsformen für solche Energiewandler und dazugehörige Speicher sind entsprechend kleiner, so dass sie auf einem mobilen Teilsystem, das zum Beispiel in einer Kleidertasche einer Person oder an der Person direkt angeordnet ist, Platz finden muss.The mobile subsystem advantageously has its own energy supply, since an energy supply via an electromagnetic field, as is the case with transponder systems, is not advantageous here. The own power supply of the second subsystem can be formed by capacitive or electrochemical energy storage. In an advantageous manner, the second subsystem has energy converters which convert the ambient energy of the second subsystem into electrical energy. Likewise, an electrochemical or a capacitive energy storage for the intermediate storage of excess energy is also advantageous here. The embodiments for such energy converters and associated memories are correspondingly smaller, so that they have to be accommodated on a mobile subsystem, which is for example arranged directly in a person's clothing bag or on the person.

Da das zweite Teilsystem in seiner räumlichen Ausprägung also eher klein ausgeführt ist, ist bei dem zweiten Teilsystem von besonderem Vorteil die Energie die zur Verfügung steht möglichst sparsam beziehungsweise wirtschaftlich zu nutzen. Zu diesem Zweck ist es vorteilhaft für eine Zeit des Ruhebetriebs das zweite Teilsystem in einen Zustand geringsten Energieverbrauchs zu versetzten und diesen mit einem sogenannten Wake-up Signal, das durch das erste Teilsystem ausgesendet wird, in einen Betriebsmodus zu versetzten, der bei dem zweiten Teilsystem das Versenden seiner Identifikationsdaten veranlasst. Die Form der Versendung der Information über den Körper der Person ist auch von deutlich geringeren Energieaufwand betroffen als eine vergleichbare Information über eine gleiche Entfernung über ein Funksignal zu versenden.Since the second subsystem is designed in its spatial form so rather small, is the second subsystem of particular advantage, the energy available is as economical as possible or economical to use. For this purpose, it is advantageous for a period of idle operation to put the second subsystem in a state of least energy consumption and to put this with a so-called wake-up signal, which is emitted by the first subsystem in an operating mode, in the second subsystem sending his identification data causes. The form of sending the information about the person's body is also affected by significantly less energy expenditure than sending comparable information over a same distance via a radio signal.

Um das zweite Teilsystem aus dem Ruhezustand in den Betriebszustand zu versetzen ist eine Weckeinrichtung vorgesehen, die dem zweiten Teilsystem zugeordnet ist. Die Weckeinrichtung wird durch ein elektrisch angeregtes Signal des ersten Teilsystems aktiviert. Diese elektrisch angeregte Signal ist durch die Bedienung der Vorrichtung ausgelöst.In order to put the second subsystem from the idle state into the operating state, a wake-up device is provided which is assigned to the second subsystem. The alarm device is activated by an electrically excited signal of the first subsystem. This electrically excited signal is triggered by the operation of the device.

Im Betriebszustand übermittelt das zweite Teilsystem zumindest ein Signal mit seinen Identifikationsdaten an das erste Teilsystem. Damit ist der Träger des zweiten Teilsystems gegenüber dem ersten Teilsystem identifizierbar. Das erste Teilsystem führt die Prüfung der Berechtigung durch einen Vergleich der Information mit vorbekannten Informationen durch. Sind den Informationen Berechtigungen zur Betätigung der Vorrichtung zugewiesen, gibt das erste Teilsystem die Betätigung der Vorrichtung frei, oder löst eine nachgeschaltete Aktion aus.In the operating state, the second subsystem transmits at least one signal with its identification data to the first subsystem. Thus, the carrier of the second subsystem is identifiable with respect to the first subsystem. The first subsystem performs the authorization check by comparing the information with previously known information. If the information is assigned permissions to actuate the device, the first subsystem releases the actuation of the device or triggers a downstream action.

Es ist vorteilhaft die Kommunikation zwischen den beiden Teilsystemen durch Mittel der Verschlüsselung vor unberechtigtem Störungen oder Verfälschungen der Kommunikation zu schützen.It is advantageous to protect the communication between the two subsystems by means of encryption against unauthorized interference or falsification of the communication.

Im folgenden ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Zuhilfenahme einer Figur näher erläutert.In the following the invention is explained in more detail using an exemplary embodiment with the aid of a figure.

Es zeigt die Figur in einer schematischen Darstellung ein energieautarkes elektronisches System zur Prüfung von personenbezogenen Berechtigungen zur Bedienung einer Vorrichtung gemäß dem Prinzip der vorliegenden Erfindung.It shows the figure in a schematic representation of an energy self-sufficient electronic system for checking personal rights to operate a device according to the principle of the present invention.

Die Figur zeigt ein erstes Teilsystem 1 und ein zweites Teilsystem 2. Die beiden Teilsysteme sind in räumlich voneinander getrennten Bereichen B1 und B2 angeordnet. Das erste Teilsystem ist in einem räumlichen Bereich B1 angeordnet, der dem zu sichernden Bereich entspricht. Das erste Teilsystem 1 ist verbunden mit einer Bedienungseinrichtung 3, die zur Bedienung der Vorrichtung 4 vorgesehen ist. Die Bedienungseinrichtung 3 weist zusätzlich einen Energiewandler 5 auf, der einen Teil der für die Bedienungseinrichtung vorgesehenen Kraft in elektrische Energie wandelt.The figure shows a first subsystem 1 and a second subsystem 2. The two subsystems are arranged in spatially separated regions B1 and B2. The first subsystem is arranged in a spatial area B1 that corresponds to the area to be protected. The first subsystem 1 is connected to an operating device 3, which is provided for operating the device 4. The operating device 3 additionally has an energy converter 5, which converts part of the force provided for the operating device into electrical energy.

Diese elektrische Energie wird an das erste Teilsystem weitergeleitet und setzt das erste Teilsystem in Betrieb. Die Kraft die zur Bedienung ausgeführt wird, wird von einer Person P eingebracht, die die Vorrichtung 4 bedienen möchte. Die Person P führt das zweite Teilsystem 2 mit sich. Nach Aufnahme des Betriebes am ersten Teilsystem 1 sendet das erste Teilsystem 1 ein Signal an das zweite Teilsystem 2. Das zweite Teilsystem 2 antwortet auf dieses Signal durch Übermittlung seiner Identifikationsinformation. Eine bidirektionale Kommunikation ist damit erfolgt und wieder abgeschlossen. Zur Erhöhung der Übertragungssicherheit, ist diese bidirektionale Kommunikation auch wiederholbar, zumindest so oft, bis eine von beiden Teilsystemen bestätigte Fehlerfreiheit der Übertragung vorliegt. Für diese Vorgänge sind bereits Übertragungsverfahren bekannt, die nicht Teil dieser Erfindung sind.This electrical energy is forwarded to the first subsystem and puts the first subsystem into operation. The force that is performed for the operation is introduced by a person P who wants to operate the device 4. The person P leads the second subsystem 2 with him. After starting the operation on the first subsystem 1, the first subsystem 1 sends a signal to the second subsystem 2. The second subsystem 2 responds to this signal by transmitting its identification information. Bidirectional communication is thus completed and completed. To increase the transmission security, this bidirectional communication is also repeatable, at least as often, until there is a confirmed freedom from transmission of both subsystems. Transfer processes are already known for these processes, which are not part of this invention.

Im ersten Teilsystem 1 werden die vom zweiten Teilsystem 2 übermittelten Identifikationsinformationen mit vorbekannten Daten verglichen. Durch das erste Teilsystem 1 erfolgt eine Freigabe der Bedienung der Vorrichtung 4. Die kann auf verschiede Art und Weise geschehen. Die folgende Aufzählung ist deshalb nur beispielhaft und stellvertretend für eine vielfältige Auswahl von Möglichkeiten. Zum Beispiel kann

die Freigabe durch eine mechanische Entriegelung erfolgen, so dass ein Riegel die Bedienungseinrichtung entriegelt, zum Beispiel einen Türgriff der dann weiter betätigt werden kann, oder ein Druckknopf der weiter gedrückt werden kann.
eine elektrische Weiterleitung eines Befehls, der der Bedienungseinrichtung hinterlegt ist, erfolgen und damit die Vorrichtung bedient werden.
falls die Bedienungseinrichtung ein Funkschalter ist, ein Funksignal erst nach der Freigabe gesendet werden und damit die Vorrichtung bedient, zum Beispiel eine Beleuchtungseinrichtung aktiviert werden.

In the first subsystem 1, the identification information transmitted by the second subsystem 2 is compared with previously known data. By the first subsystem 1, a release of the operation of the device 4. The can be done in different ways. The following list is therefore only as an example and representative of a diverse selection of possibilities. For example, can

the release by a mechanical unlocking done so that a bolt unlocks the operating device, for example, a door handle which can then be further operated, or a push button can be further pressed.
an electrical transmission of a command, which is deposited with the operating device, carried out and thus the device can be operated.
if the operating device is a radio switch, a radio signal is sent only after the release and thus operates the device, for example, a lighting device can be activated.

In dem Ausführungsbeispiel ist mit dem ersten Teilsystem ein zweiter Energiewandler 6 verbunden, der die in der Umgebung des ersten Teilsystems befindliche Energie in elektrische Energie wandelt. Dies ist zum Beispiel thermische Energie die mit einem Thermoelement oder einem pyroelektrischen Wandler in elektrische Energie zu wandeln ist, oder es ist Solarenergie, die mit einem Solarelement in elektrische Energie zu wandeln ist, oder es ist Windenergie, die mit einem elektromagnetischen Wandler zu wandeln ist, oder eine andere Form der Bewegungsenergie, die ebenso mit einen elektromagnetischen oder auch piezoelektrischen Wandler in elektrische Energie wandelbar ist.In the exemplary embodiment, a second energy converter 6 is connected to the first subsystem, which converts the energy located in the environment of the first subsystem into electrical energy. This is, for example, thermal energy to be converted into electrical energy with a thermocouple or a pyroelectric transducer, or it is solar energy to be converted into electrical energy with a solar element, or it is wind energy to be converted with an electromagnetic transducer , or another form of kinetic energy, which is also convertible into electrical energy with an electromagnetic or piezoelectric transducer.

Mit dem zweiten Teilsystem verbunden ist ein mobiler Energiewandler 7, der ebenso thermische Energie, Solarenergie oder Bewegungsenergie, die in der Umgebung des zweiten Teilsystems vorliegt in elektrische Energie zu wandeln in der Lage ist. Auch hier sind Energieformen wie Wärmeenergie durch Thermoelemente, oder pyroelektrische Wandler, als auch Solarenergie oder Bewegungsenergie durch die entsprechend bereits oben genannten Wandlersysteme, in elektrische Energie wandelbar. Überschüssige Energie, die durch den mobilen Energiewandler 7 gewandelt wird, wird in vorteilhafterweise in den mobilen Energiespeicher der ebenso dem zweiten Teilsystem zugeordnet ist gespeichert. Damit ist auch in Zeiten, zu denen keine wandelbare Energie das zweite Teilsystem umgibt, gewährleistet, dass immer ausreichend elektrische Energie zu Verfügung steht um nach dem Empfang eines Wake-Up-Signal ein kurzes Signal mit den Identifikationsdaten zu übermitteln. Aus diesem Grunde ist auch an dem ersten Teilsystem 1 ein solcher beziehungsweise ein ähnlicher Energiespeicher 9 angeordnet.Connected to the second subsystem is a mobile energy converter 7, which is also capable of converting thermal energy, solar energy or kinetic energy present in the environment of the second subsystem into electrical energy. Again, forms of energy such as thermal energy by thermocouples, or pyroelectric transducers, as well as solar or kinetic energy through the already above mentioned transducer systems, convertible into electrical energy. Excess energy, which is converted by the mobile energy converter 7, is advantageously stored in the mobile energy storage which is also assigned to the second subsystem. Thus, even in times when no convertible energy surrounds the second subsystem, ensures that there is always sufficient electrical energy available to transmit a short signal with the identification data after receiving a wake-up signal. For this reason, such or a similar energy storage 9 is arranged on the first subsystem 1.

Dem zweiten Teilsystem 2 ist eine Weckeinrichtung 10 zugeordnet, die angeregt durch ein Signal des ersten Teilsystems das zweite Teilsystem von einem Ruhezustand in einen Betriebszustand versetzt. Der Ruhezustand ist vorteilhaft ein Zustand geringsten Energieverbrauchs. Insbesondere bei dem zweiten Teilsystem, dessen räumliche Ausdehnung als gering anzusehen ist, ist dies von Bedeutung. In dem vorgenannten Ruhezustand ist ausschließlich die Weckeinrichtung 10 mit elektrischer Energie versorgt.
Beide Teilsysteme sind mit korrespondieren Mitteln (11) zur Verschlüsselung ausgestattet. Damit ist die Übertragung der Information vor unberechtigten Störungen oder Veränderungen oder Abhörmaßnahmen geschützt. Die Übertragung der Information ist nicht nur über die kapazitive Kopplung durch den Körper der Person P, sondern alternativ auch über ein Funkgebundenes Signal 12 durchzuführen.The second subsystem 2 is associated with a wake-up device 10, which stimulated by a signal of the first subsystem, the second subsystem from a sleep state into an operating state. The idle state is advantageously a state of least energy consumption. This is particularly important in the case of the second subsystem, whose spatial extent is considered to be low. In the aforementioned resting state, only the alarm device 10 is supplied with electrical energy.
Both subsystems are equipped with corresponding means (11) for encryption. This protects the transmission of information from unauthorized interference or alteration or interception. The transmission of the information is to be carried out not only via the capacitive coupling through the body of the person P, but alternatively also via a radio-bound signal 12.

Ein Anwendungsbeispiel soll noch weiter die Vorteilhaftigkeit der vorliegenden Erfindung, selbst bei Einsatzorten mit ausreichend elektrischer Energie, verdeutlichen. So ist zum Beispiel ein Fahrstuhlknopf 3, der den Zugang zu einem bestimmten gesicherten Bereich B1 ermöglicht, in dem er ein Stockwerk eines Gebäudes anfährt, dass nur einem besonders berechtigten Personenkreis zugänglich sein soll, mit dem System gemäss der vorhergehend beschriebenen Erfindung vorteilhaft ausstattbar.An application example is intended to further illustrate the advantages of the present invention, even at sites of sufficient electrical energy. Thus, for example, an elevator button 3 which allows access to a certain secured area B1 by approaching a floor of a building which is to be accessible only to a particularly authorized group of persons can advantageously be equipped with the system according to the invention described above.

Eine Person die den Fahrstuhlknopf 3 betätigt, löst damit noch nicht den Fahrstuhl 4 aus, sondern löst erst durch die Betätigung des Fahrstuhlknopfes 3, ohne es zu bemerken, über den Energiewandler 5 ein Signal an dem ersten Teilsystem 1 aus. Diese Signal wird über den Körper der Person P an das zweite Teilsystem 2 geleitet. Die Oberfläche des Fahrstuhlknopfes 3 ist dazu so gestaltet dass eine Signalübertragung auf den Körper der Person P stattfinden kann.A person who operates the elevator button 3, thus not yet triggers the elevator 4, but solves only by the operation of the elevator button 3, without noticing it, via the energy converter 5, a signal to the first subsystem 1 from. This signal is passed through the body of the person P to the second subsystem 2. The surface of the elevator knob 3 is designed so that a signal transmission to the body of the person P can take place.

Befindet sich an der Person P kein korrespondierendes zweites Teilsystem 2, so bleibt das Drücken des Aufzugsknopfes 3 ohne weitere Folgen, der Aufzug 4 bewegt sich nicht. Befindet sich an der Person P ein zweites Teilsystem 2, so übermittelt dieses nach dem Empfang des Signals vom ersten Teilsystem 1 die Identifikationsdaten an das erste Teilsystem 1. Das erste Teilsystem 1 vergleicht die Identifikationsdaten mit vorbekannten Daten. Stellt das erste Teilsystem 1 ein Übereinstimmen der Daten fest, und stellt ebenso eine Berechtigung zum Zutritt zu dem Stockwerk, beziehungsweise den Bereich 1 fest, setzt sich der Aufzug 4 in Bewegung. Dies alles geschieht ohne dass die Person P dadurch eine merkliche Zeitverzögerung der durch sie angeforderten Aktion verspürt.If there is no corresponding second subsystem 2 at the person P, then the pressing of the elevator button 3 without further consequences, the elevator 4 does not move. If there is a second subsystem 2 on the person P, this transmits the identification data to the first subsystem 1 after receiving the signal from the first subsystem 1. The first subsystem 1 compares the identification data with previously known data. If the first subsystem 1 determines a coincidence of the data, and also establishes an authorization for access to the floor, or the area 1, the elevator 4 sets in motion. All this happens without the person P thereby experiencing a noticeable time delay in the action requested by them.

LIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Erstes TeilsystemFirst subsystem
22: Zweites TeilsystemSecond subsystem
B1B1: Bereich des ersten TeilsystemsArea of the first subsystem
B2B2: Bereich des zweiten TeilsystemsArea of the second subsystem
33: Bedienungseinrichtungoperating device
44: Vorrichtungcontraption
55: Energiewandlerenergy converters
66: Zweiter EnergiewandlerSecond energy converter
77: Mobiler EnergiewandlerMobile energy converter
88th: Mobiler EnergiespeicherMobile energy storage
99: Energiespeicherenergy storage
1010: Weckeinrichtungalarm clock
1111: Mittel zur VerschlüsselungMeans for encryption
1212: funkgebundenes Signalradio-bound signal
PP: Personperson

Claims

An energy self-sufficient electronic system for verifying person-related authorizations for operating an apparatus (4), comprising
- a first subsystem (1) which is designed so as to be energy self-sufficient,

- a second subsystem (2) and

- an operating device (3) which is associated to the apparatus (4) and causes the verification of the person-related authorization when actuated by a person (P), the two subsystems (1, 2) communicating with each other in a bidirectional manner and said communication taking place via electrically stimulated signals,
characterized in that
the second subsystem (2) is designed so as to be energy self-sufficient and the supply of the second subsystem (2) with electrical energy is provided by a mobile energy converter (7) which converts an energy which is present in the vicinity of the second subsystem (2) and can be converted into electrical energy,
and wherein
the electrically stimulated signals are transferred through the body of the person in the form of a capacitive coupling.
The energy self-sufficient electronic system according to claim 1,
characterized in that
the first subsystem (1) is arranged in the vicinity of the apparatus (4) and the second subsystem (2) is designed so as to be portable and is carried along by the person (P) so as to be remote from the first subsystem (1).
The energy self-sufficient electronic system according to any of the preceding claims,
characterized in that
the supply of the first subsystem (1) with electrical energy is performed by an energy converter (5) which is connected with the actuated operating device (3) through a positive or frictional fit, with a part of the operating energy, acting on the operating device (3) upon actuation thereof, being transferred to the energy converter (5).
The energy self-sufficient electronic system according to claim 3,
characterized in that
the energy converter (5) is an electromechanical energy converter, preferably a piezoelectric energy converter and/or an electromagnetic energy converter and/or a magnetostrictive energy converter.
The energy self-sufficient electronic system according to any of the preceding claims,
characterized in that
the supply of the first subsystem (1) with electrical energy is provided through at least one second energy converter (6) converting energy which is present in the vicinity of the first subsystem (1) and can be converted into electrical energy.
The energy self-sufficient electronic system according to claim 5,
characterized in that
the second energy converter (6) is preferably a solar energy converter and/or thermoelectric energy converter and/or pyroelectric energy converter and/or a converter for electromagnetic radiation.
The energy self-sufficient electronic system according to any of the preceding claims,
characterized in that
the mobile energy converter (7) is an electromagnetic energy converter and/or piezoelectric energy converter and/or magnetostrictive energy converter and/or thermoelectric energy converter and/or a solar energy converter.
The energy self-sufficient electronic system according to any of the preceding claims,
characterized in that
the supply of the second subsystem (2) with electrical energy is supported by a mobile capacitive or electrochemical energy accumulator (8).
The energy self-sufficient electronic system according to claim 8,
characterized in that
the mobile energy accumulator (8) accumulates a surplus of electrical energy produced by the mobile energy converter (7) and delivers it to the second subsystem (2) when required.
The energy self-sufficient electronic system according to any of the preceding claims,
characterized in that
a wake-up facility (10) is allocated to the second subsystem (2), the wake-up facility being able to be activated by an electrically stimulated signal of the first subsystem (1) and causing the second subsystem to move from a state of rest to an operating state with smallest energy consumption.
The energy self-sufficient electronic system according to any of the preceding claims,
characterized in that
in the operating state, the second subsystem (2) sends at least one information-carrying signal to the first subsystem (1), this signal identifying the carrier of the second subsystem (2), and the first subsystem (1) carries out the verification of the authorization by comparing the information with already known information and enables the actuation of the apparatus if such an authorization is associated to the information.
The energy self-sufficient electronic system according to any of the preceding claims,
characterized in that
the communication between the first subsystem (1) and the second subsystem (2) is protected by encryption means (11).