IT201800001887A1 - Meccanismo di rilascio di scheda SIM con attuatore SMA - Google Patents

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Description

MECCANISMO DI RILASCIO DI SCHEDA SIM CON ATTUATORE SMA
La presente invenzione riguarda un meccanismo di rilascio di una scheda SIM bloccata in un dispositivo elettronico, di norma un telefono cellulare o simili, che incorpora almeno un filo in lega a memoria di forma (SMA) come elemento di azionamento. Di seguito si farà specifico riferimento ad una scheda SIM, anche se è chiaro che quanto detto può ovviamente essere applicato ad altri tipi di schede, come le schede di memoria SD e simili.
È noto che la scheda SIM è generalmente contenuta in un supporto per scheda SIM che è un piccolo telaio rettangolare con uno spazio per la ricezione della scheda SIM e un coperchio su un lato che chiude un'apertura di accesso nella cassa del dispositivo quando il supporto occupa il suo posto. Il supporto è bloccato nel dispositivo da un sistema di ritenuta meccanico a molla che mantiene il coperchio del supporto a filo con la superficie della cassa del dispositivo, in modo che la scheda SIM sia inaccessibile e il supporto non possa essere estratto dalla sua sede. Per sbloccare il supporto della scheda e farlo sporgere all'esterno del dispositivo in modo che possa essere estratto, è previsto un piccolo foro accanto alla sede del supporto per l'introduzione di uno strumento di espulsione a forma di un perno specifico o la punta di una piccola graffetta, in modo da sganciare meccanicamente il sistema di ritenuta e consentire a una molla di spingere fuori il supporto.
Questa semplice disposizione presenta diversi inconvenienti in quanto la presenza del foro consente la penetrazione di umidità, acqua e polvere che possono essere molto dannose per il funzionamento del meccanismo di rilascio del sistema di ritenuta e/o del dispositivo nel suo complesso. Inoltre, lo sgancio del supporto può richiedere una forza significativa che può anche danneggiare il meccanismo di sgancio del sistema di ritenuta e/o il dispositivo, e il supporto può rimanere bloccato nella sua sede se lo strumento di espulsione viene rotto nel foro, richiedendo quindi uno smontaggio parziale del dispositivo per accedere al supporto.
Un altro aspetto negativo di questa soluzione è che non fornisce alcuna difesa contro il furto in quanto chiunque può sbloccare il supporto con uno strumento adatto. Questo significa che se il dispositivo viene rubato può essere utilizzato da un utente illegittimo semplicemente cambiando la scheda SIM, perché la scheda SIM originale che può contenere informazioni che impediscono a un altro utente di utilizzare il dispositivo in modo illegittimo è facilmente sostituibile.
Inoltre, la scheda SIM stessa può essere rubata in modo tale che il ladro possa fingere di essere il legittimo proprietario del dispositivo al fine di ricevere informazioni sensibili destinate al proprietario, ad esempio una password monouso per accedere a un conto bancario e/o per l'invio di un pagamento. Ciò è chiaramente indesiderabile, pertanto è necessario disporre di un modo per impedire la rimozione della scheda SIM dal dispositivo senza che quest'ultimo sia acceso e sia prima soggetto a una procedura di immissione di un codice di sblocco, che potrebbe contribuire a garantire che solo un utente legittimo del dispositivo possa accedere alla scheda SIM del dispositivo.
US 8553419 descrive un meccanismo di espulsione del supporto della scheda SIM che supera questi inconvenienti utilizzando due motori elettromagnetici per rilasciare il blocco ed espellere il supporto, risultando così abbastanza ingombrante e costoso.
US 2015/0018041 descrive un meccanismo di espulsione del supporto della scheda SIM in cui un gancio che blocca il supporto viene retratto da un filo SMA, risultando così in un meccanismo più piccolo e più economico. In generale, l'utilizzo di fili SMA come elementi di azionamento offre diversi vantaggi rispetto ad altri sistemi di azionamento in termini di peso, dimensioni, consumo energetico e costo, pertanto tale disposizione rappresenta un netto miglioramento rispetto a US 8553419, ma non è esente da svantaggi.
Infatti, il filo SMA utilizzato come attuatore si estende lungo i tre lati interni della sede del supporto in modo da essere sufficientemente lungo da ritrarre efficacemente il gancio. Ciò significa che il filo SMA deve girare intorno a due angoli passando in scanalature formate in elementi angolari arrotondati che rendono il meccanismo piuttosto ingombrante e, nonostante la loro forma arrotondata, costituiscono anche punti di tensione per il filo, influendo così negativamente sull'affidabilità del meccanismo.
Un altro svantaggio risiede nel fatto che il filo SMA è montato all'interno del dispositivo e viene alimentato attraverso due contatti saldati su una placchetta su una scheda a circuiti stampati (PCB) del dispositivo. Questo significa che la PCB è più complicata e costosa da produrre e che il filo SMA richiede un tempo piuttosto lungo per raffreddarsi dopo essere stato spento in quanto si trova in uno spazio molto piccolo all'interno del dispositivo. Inoltre, il filo SMA può essere soggetto a surriscaldamento se il suo funzionamento inizia ad una temperatura piuttosto elevata a causa del fatto che il dispositivo viene tenuto in un ambiente caldo, in modo tale che il tempo di attivazione impostato del filo SMA risulti in una temperatura finale eccessiva.
Lo scopo della presente invenzione è quindi quello di fornire un meccanismo di rilascio della scheda SIM con un attuatore SMA che superi gli inconvenienti ancora presenti nell'arte nota. Questo obiettivo è raggiunto attraverso un meccanismo che prevede le caratteristiche riportate nella rivendicazione 1, mentre altre caratteristiche aggiuntive vantaggiose sono riportate nelle rivendicazioni dipendenti.
Il vantaggio principale del meccanismo attuale risiede nel combinare le caratteristiche di praticità dei meccanismi di tecnica nota, evitando i loro inconvenienti, dal momento che:
- utilizza come attuatore un filo SMA più corto e diritto, il che si traduce in una maggiore affidabilità e in una dimensione minore del meccanismo, poiché gli angolari arrotondati utilizzati in US 2015/0018041 non sono più necessari;
- il filo SMA si raffredda in breve tempo dopo essere stato spento, poiché è montato sul supporto e quindi viene estratto dal dispositivo insieme al supporto;
- è dotato di un semplice collegamento elettrico al filo SMA tramite un FET a basso costo e due placchette conduttrici poste in prossimità dell'apertura di accesso alla sede del supporto, le quali, quando il supporto è bloccato, entrano in contatto con due strisce conduttrici montate sul supporto e collegate alle estremità del filo SMA;
- previene il rischio di surriscaldamento indipendentemente dalla temperatura ambiente grazie all'assenza di un tempo di attivazione preimpostato del filo SMA, in quanto l'alimentazione del filo SMA viene immediatamente interrotta quando il supporto viene rilasciato ed espulso dalla molla di espulsione, in quanto le placchette conduttrici e le strisce conduttrici vengono scollegate non appena il supporto della scheda viene spostato rispetto alla cassa del dispositivo.
Questi e altri vantaggi e caratteristiche del meccanismo secondo la presente invenzione saranno chiari all’esperto del ramo dalla seguente descrizione dettagliata di una sua forma realizzativa, con riferimento ai disegni allegati in cui:
La Figura 1 è una vista frontale schematica di un meccanismo secondo la presente invenzione con il supporto in condizione bloccata e portante una scheda SIM;
La Figura 2 è una vista simile alla Figura 1 del meccanismo che viene attivato per rilasciare il supporto; e
La Figura 3 è una vista simile alla Fig.1 del meccanismo con il supporto in condizione di rilascio.
Nelle figure sopra riportate le dimensioni e i rapporti dimensionali degli elementi potrebbero non essere corretti e in alcuni casi, come ad esempio per quanto riguarda il diametro del filo SMA, sono stati modificati per migliorare la comprensione del disegno.
Queste figure mostrano un meccanismo secondo la presente invenzione che include convenzionalmente, come già accennato, un supporto per scheda SIM comprendente un telaio 1 sostanzialmente rettangolare costituito da un coperchio esterno 1a che chiude un'apertura di accesso formata in una cassa del dispositivo 2, due gambe 1b che si estendono ortogonalmente da detto coperchio 1a all’interno della cassa 2 e un lato interno 1c che collega ortogonalmente dette due gambe 1b, detto supporto definendo uno spazio SCRS per la ricezione della scheda SIM situato accanto al coperchio 1a e nel quale è inserita una scheda SIM. In prossimità di tale apertura di accesso è prevista una guarnizione 3 che, in collaborazione con il coperchio esterno 1a, impedisce il passaggio di sostanze indesiderate (acqua, polvere, ecc.) attraverso l'apertura di accesso.
Il supporto è bloccato nel dispositivo da un sistema di ritenuta meccanico a molla che mantiene il coperchio del supporto 1a a filo con la superficie esterna della cassa del dispositivo 2. Più specificamente, nella forma realizzativa illustrata, tale sistema di ritenuta consiste in una coppia di perni di bloccaggio opposti 4 con estremità arrotondate spinti da relative molle 5 in impegno con le parti terminali delle gambe 1b, preferibilmente ortogonalmente ad esse, in cui sono ricavate sedi 6 di forma corrispondente. La posizione di impegno di detti perni di bloccaggio 4 è definita da fine corsa 7, ricavati sulla cassa del dispositivo, sui quali i perni 4 vanno in battuta in modo tale che le molle 5 non possano spingerli ulteriormente verso il telaio 1 del supporto.
L'espulsione del supporto al rilascio della ritenuta meccanica avviene con mezzi elastici costituiti preferibilmente da una coppia di molle di espulsione 8 allineate con le gambe 1b, in modo da ottenere una spinta bilanciata, anche se possono essere disposte diversamente e/o una sola molla 8 può essere utilizzata, preferibilmente in posizione centrale. Allo stesso modo, anche i perni 4 e le molle 5 potrebbero essere disposti in modo diverso e/o si potrebbe utilizzare un unico gruppo perno+molla.
Il rilascio del sistema di ritenuta meccanico avviene mediante l'attivazione di un elemento di azionamento SMA, preferibilmente sotto forma di filo SMA 10, anche se sono possibili altre forme di attuatore SMA, come strisce o simili.
La struttura convenzionale sopra descritta è inoltre dotata delle seguenti caratteristiche innovative e inventive che caratterizzano la presente invenzione:
- lo spazio SCRS di ricezione della scheda SIM si estende lungo le gambe 1b, cioè nella direzione della lunghezza, in modo da occupare solo una parte della loro lunghezza, preferibilmente circa la metà della loro lunghezza, mentre in una forma realizzativa alternativa (non mostrata nei disegni) si estende sostanzialmente lungo l'intera lunghezza delle gambe 1b ma su un piano diverso rispetto ad esse in una direzione perpendicolare al piano del telaio 1, cioè nella direzione dello spessore;
- il lato interno 1c del telaio 1 del supporto ha almeno una parte flessibile 9 a molla che permette una contrazione longitudinale di detto lato 1c, cioè le due gambe 1b possono essere avvicinate tra loro rispetto alla condizione di bloccaggio illustrata in Fig.1;
- il filo SMA 10 si estende tra le due gambe 1b, preferibilmente ortogonalmente ad esse e in corrispondenza delle sedi di estremità 6;
- due placchette conduttrici 11 sono disposte adiacenti all'apertura di accesso della cassa del dispositivo 2, internamente rispetto alla guarnizione 3;
- due strisce conduttrici 12 sono disposte sul telaio 1 del supporto lungo le due gambe 1b rispettivamente, dette strisce 12 estendendosi tra le estremità di detto filo SMA 10 e le parti terminali del coperchio esterno 1a in corrispondenza delle suddette placchette conduttrici 11.
Per proteggere il cavo SMA 10 da danni, è possibile collegarlo e sigillarlo al supporto della scheda SIM mediante una colla flessibile che consente una contrazione del 2%.
Il funzionamento semplice ed efficace del meccanismo secondo la presente invenzione sarà facilmente comprensibile dalla descrizione di cui sopra.
Partendo dalla condizione di blocco di Fig.1, e con il dispositivo acceso e in stato di sblocco, per rilasciare la scheda SIM l'utente apre un'applicazione in esecuzione sul dispositivo (o accede ad un menù di setup o simili, come spiegato in dettaglio in US 2015/0018041) ed emette un comando specifico. Questo comando attiva un breve impulso di energia per erogare corrente alle placchette conduttrici 11 in contatto con le strisce conduttrici 12 che conducono la corrente al filo SMA 10.
Come mostrato in Fig.2, il passaggio di corrente attraverso il filo SMA 10 ne provoca il riscaldamento e la contrazione al raggiungimento della temperatura di transizione. Questa contrazione del filo 10 si traduce in una contrazione anche del lato interno 1c in corrispondenza della sua parte flessibile 9, per cui le gambe 1b sono tirate verso l'interno più vicine l'una all'altra nella loro metà interna che si estende oltre lo spazio SCRS di ricezione della scheda SIM. Di conseguenza, le loro sedi di estremità 6 vengono disimpegnate dai perni di bloccaggio 4, che rimangono in battuta contro i fermi 7.
Vale la pena notare che nella presente invenzione il filo SMA non agisce quindi sugli elementi di aggancio, cioè i perni di bloccaggio 4, ma piuttosto sugli elementi del supporto che essi impegnano, cioè le sedi 6, per cui il meccanismo funziona in modo opposto a quello insegnato in US 2015/0018041.
In questa condizione le molle di espulsione 8 possono spingere il supporto all'esterno della cassa 2 ottenendo così il rilascio della scheda SIM, come illustrato in Fig.3 dove il filo SMA 10 si è già raffreddato e il telaio 1 del supporto ha ripreso la sua forma di riposo indeformata. Si noti inoltre che non appena le molle 8 iniziano a spingere fuori il supporto, il contatto tra le placchette 11 e le strisce 12 viene interrotto in quanto il filo SMA 10 ha già eseguito la contrazione richiesta, prevenendo così efficacemente il rischio di surriscaldamento del filo.
Il supporto della scheda SIM può essere riportato alla condizione bloccata di Fig.1 semplicemente riportandolo manualmente nella sua sede all'interno della cassa 2, in modo tale che le estremità delle gambe 1b spingano da parte i perni di bloccaggio arrotondati 4 superando la resistenza delle molle 5 fino a che i perni 4 non ritornino in impegno con le sedi 6. È evidente che le estremità delle gambe 1b, le punte dei perni 4 e le sedi 6 sono sagomate per facilitare questa operazione e quella di rilascio, pertanto possono essere adottate forme diverse da quelle illustrate nei disegni (es. perni 4 con punta triangolare, sedi 6 con incavo triangolare e gambe 1b con estremità smussata corrispondente all'inclinazione della punta dei perni 4, in modo da ottenere due piani di contatto scorrevoli l’uno sull’altro).
Ovviamente, la suddetta forma alternativa di realizzazione funziona allo stesso modo, con l'unica differenza che il supporto sarà più corto e più spesso, poiché lo spazio SCRS per la ricezione della scheda SIM si estende sostanzialmente per tutta la lunghezza delle gambe 1b ma su un piano diverso nella direzione dello spessore, in modo che una scheda SIM inserita in esso non impedisca la contrazione del lato interno 1c. Questo permette al progettista di scegliere un supporto più lungo e sottile o uno più corto e più spesso a seconda dei vincoli geometrici all'interno della cassa del dispositivo.
Il meccanismo secondo la presente invenzione non è limitato ad un tipo specifico di filo SMA, ma qualsiasi filo SMA attivato dall'effetto Joule può essere utilmente utilizzato. Ciò detto, è preferibile l'utilizzo di un filo SMA realizzato con leghe Ni-Ti ampiamente conosciute nel settore con il nome di Nitinol, con diametri che vanno da 20 µm a 150 µm e disponibili in commercio da una varietà di fonti, ad esempio i fili venduti con il marchio Smartflex da SAES Getters S.p.A., di particolare preferenza è l'utilizzo di fili da 50 µm.

Claims (8)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Un meccanismo per il rilascio di una scheda SIM bloccata in un dispositivo elettronico, tale meccanismo comprendendo: - un supporto per scheda SIM comprendente un telaio sostanzialmente rettangolare (1) costituito da un coperchio esterno (1a) che chiude un'apertura di accesso ricavata in una cassa (2) del dispositivo, due gambe (1b) che si estendono ortogonalmente da detto coperchio esterno (1a) all’interno di detta cassa (2) del dispositivo e un lato interno (1c) che collega ortogonalmente dette due gambe (1b), il suddetto supporto definendo uno spazio (SCRS) di ricezione della scheda SIM situato in posizione adiacente al coperchio esterno (1a); - un sistema di ritenuta meccanico a molla che mantiene il supporto della scheda SIM bloccato all'interno del dispositivo in modo tale che il coperchio esterno (1a) sia a filo con la superficie esterna della cassa (2) del dispositivo; - un elemento di azionamento SMA, di preferenza sotto forma di un filo SMA (10), che all'attivazione rilascia il dispositivo di ritenuta meccanico a molla; - mezzi elastici per l'espulsione del supporto della scheda SIM al rilascio del sistema di ritenuta meccanico a molla; caratterizzato dal fatto che - detto lato interno (1c) del telaio (1) del supporto ha almeno una porzione flessibile a molla (9) che permette una contrazione longitudinale di detto lato interno (1c); - l'elemento di azionamento SMA si estende tra le due gambe (1b) del telaio (1) del supporto, preferibilmente ortogonalmente ad esse; - lo spazio (SCRS) di ricezione della scheda SIM si estende lungo le due gambe (1b), in direzione della lunghezza o in direzione dello spessore, in modo tale che una scheda SIM in esso inserita non impedisca la suddetta contrazione longitudinale del lato interno (1c); e dal fatto che tale meccanismo comprende inoltre - due placchette conduttrici (11) disposte adiacenti all'apertura di accesso della cassa (2) del dispositivo; e - due strisce conduttrici (12) disposte sul telaio (1) del supporto lungo le due gambe (1b) rispettivamente, dette strisce conduttrici (12) estendendosi tra le estremità dell'attuatore SMA e le parti terminali del coperchio esterno (1a) in corrispondenza di dette placchette conduttrici (11).
  2. 2. Un meccanismo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che lo spazio (SCRS) di ricezione della scheda SIM è esteso lungo le due gambe (1b) nella direzione della lunghezza in modo da occupare solo una frazione della loro lunghezza, tale frazione essendo preferibilmente circa la metà della loro lunghezza.
  3. 3. Un meccanismo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che lo spazio (SCRS) di ricezione della scheda SIM si estende sostanzialmente lungo tutta la lunghezza delle due gambe (1b) ma su un piano diverso nella direzione dello spessore.
  4. 4. Un meccanismo secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il sistema di ritenuta meccanico a molla consiste in una coppia di perni di bloccaggio (4) opposti che sono spinti da relative molle (5) in impegno con le parti terminali delle gambe (1b), preferibilmente ortogonalmente ad esse, in cui sono ricavate sedi (6) di forma corrispondente, la posizione di impegno di detti perni di bloccaggio (4) è definita da fine corsa (7) ricavati sulla cassa del dispositivo (2).
  5. 5. Un meccanismo secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che l'elemento attuatore SMA è situato in corrispondenza delle sedi (6) ricavate nelle parti terminali delle gambe (1b).
  6. 6. Un meccanismo secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto i mezzi elastici di espulsione del supporto della scheda SIM consistono in una coppia di molle di espulsione (8) allineate alle gambe (1b).
  7. 7. Un meccanismo secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che l'elemento attuatore SMA è collegato e sigillato al supporto della scheda SIM da una colla flessibile che permette una contrazione del 2%.
  8. 8. Un meccanismo secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che una guarnizione (3) è disposta in prossimità delle estremità di detta apertura di accesso ed esternamente rispetto alle placchette conduttrici (11), detta guarnizione (3) essendo idonea ad impedire, in cooperazione con il coperchio esterno (1a), il passaggio di qualsiasi sostanza indesiderata attraverso l'apertura di accesso.
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