APARATO PARA CONTROL DE ACCESO, Y DISPOSITIVO DE LECTURA/ESCRITURA
La presente invención se relaciona con un dispositivo para control de acceso que incluye una cerradura con elemento de cierre, un elemento activador del elemento de cierre, una llave electrónica, una unidad receptora para la recepción de la información de identificación de la llave, y un circuito de evaluación para determinar autorización de acceso con base en la información de identificación recibida, dicho circuito coopera con el elemento activador y/o el elemento de cierre para cerrar o abrir selectivamente la cerradura. La invención también se relaciona con un dispositivo de lectura/escritura para dicho dispositivo. En lo sucesivo, llaves electrónicas incluye diversas configuraciones, y particularmente tarjetas, anillos o llaveros, y combinaciones de llaves mecánicas y electrónicas. Los dispositivos de control de acceso del tipo definido inicialmente , se conocen en distintas configuraciones. Asi, se conocen por ejemplo las cerraduras controladas remotamente por radio se conocen, particularmente para la abertura y cierre de portezuelas de automóviles, ya sea que se provea una llave electrónica móvil para enviar la información de identificación mediante un vinculo de radio al receptor de la cerradura, en forma codificada como opción. La cerradura
tiene un circuito electrónico para la evaluación y opcionalmente decodificación de la información recibida, con lo cual se activa la cerradura en cuanto se determina la autorización de acceso con base en la información de identificación recibida. Además de tales cerraduras controladas remotamente por radio, también existen sistemas de control de acceso que utilizan llaves repetidoras. Para activar la cerradura, solo se requiere acercar la llave repetidora a unos centímetros de la unidad transmisora-receptora de la cerradura, con lo cual la información de identificación almacenada en la llave repetidora se lee inductivamente . Además, las así llamadas "redes de área humana" (Human Area Networks, HAN) , han aparecido, en los cuales la piel de la persona que lleva el dispositivo electrónico se utiliza como medio de transmisión para el intercambio de información entre por lo menos dos dispositivos electrónicos. La transmisión de datos en éste caso no se efectúa mediante ondas electromagnéticas o luz, sino mediante campos eléctricos débiles sobre la superficie de la piel. Esto se conoce también como campo capacitivo próximo; por regla general, se suministra un transmisor generador del campo capacitivo próximo y un medio de acoplamiento del campo próximo a la piel de la persona respectiva. La información modulada al
campo eléctrico va subsecuentemente a un receptor, donde se le evalúa según corresponda. También se ha dado a conocer unsistema de identificación por parte de EP 1 239 420 Al, en el cual se genera un campo separado en el objeto que está destinado a estar al alcance, incluso parcial del usuario. Un campo acoplado al usuario, y un campo secundario a su derredor, se acoplan capacitivamente. Un transmisor de código que porta el usuario reconocerá el campo secundario, y solo entonces enviará la señal de código que confirma la autorización. La presente invención tiene por objetivo el simplificar el manejo del control de acceso, y mejorar los sistemas de acceso convencionales para brindar un incremento en la seguridad, reducir las oportunidades de manipulación por parte de personas no autorizadas, prevenir fallas de operación e incrementar la conflabilidad, facilidad de uso, y durabilidad. Para resolver éste objetivo, el dispositivo de control de acceso del tipo definido inicialmente está caracterizado en esencia por que la llave electrónica comprende un medio de generación de un campo capacitivo próximo, en el cual se emite la información de identificación, y un dispositivo para el acople del campo capacitivo próximo a la persona que porta la llave, y que la unidad receptora está diseñada como una unidad lectora de pared o escritorio separada de la cerradura
y el elemento activador, y comprende un mínimo de una superficie capacitiva de acoplamiento, tal que al contacto de la superficie capacitiva de acoplamiento, o un acercamiento de la superficie capacitiva de acoplamiento por dicha persona, se cierra un circuito de corriente alterna y se crea un flujo eléctrico por la unidad receptora, la cual puede ser detectada por la unidad receptora. Debido al hecho de que la transmisión de la información de identificación se efectúa desde la llave electrónica a la cerradura, a través de un campo capacitivo próximo, la llave electrónica misma no necesita ponerse en la proximidad inmediata del receptor de la cerradura, ni tampoco se requiere activación separada de la llave, como por ejemplo mediante la presión de un botón. En vez de esto, se requiere que la llave electrónica se encuentre cerca del cuerpo del usuario respectivo, por ejemplo en el bolsillo del pantalón, portafolios, o similar, para que la emisión y transmisión de la información de identificación se efectúe a través del campo capacitivo próximo acoplado a la superficie del cuerpo del usuario respectivo mediante la llave electrónica. Tan pronto como la persona que porta la llave se aproxima a una superficie de acoplamiento capacitivo de la unidad receptora, o bien toca la superficie de acoplamiento o parte conectada conductivamente con la superficie de acoplamiento, se realiza la transmisión de datos desde el transmisor de la llave a la
unidad receptora mediante el campo capacitivo próximo, causando el cierre del circuito de corriente alterna e induciendo un flujo eléctrico por la unidad receptora, mismo cual puede ser detectado por la unidad receptora. La información de identificación puede, por ejemplo, modularse a una frecuencia portadora generada por la llave electrónica. La facilidad de uso del control de acceso al abrir la cerradura se mejora asi sustancialmente, mientras que al mismo tiempo se garantiza que la transmisión de datos solamente se efectuará cuando la persona que porta la llave se acerca a la unidad receptora separada o toca la misma, de tal forma que las oportunidades de manipulación por parte de terceros quedan casi completamente excluidas. Debido al hecho que de acuerdo con la invención, se aplica un campo capacitivo próximo de baja energía, el consumo de energía del sistema de control de acceso y particularmente el consumo de energía de la llave electrónica será por tanto extremadamente bajo. Por lo general, el campo capacitivo próximo creará corrientes extremadamente pequeñas, las cuales incluso al ser transmitidas a través de la piel del usuario, son completamente seguras para el organismo humano. El retroajuste de cerraduras existentes se facilitará en tanto que la unidad receptora, y opcionalmente todos los circuitos requeridos para la evaluación de la información recibida, se dispondrán en la unidad receptora, la cual esta
separada de la cerradura, de tal forma que la cerradura misma no requiere ser cambiada, siempre que sea de activación eléctrica . La provisión de una unidad receptora separada de la cerradura también ofrece la ventaja de que la unidad receptora puede configurarse para optimizar el manejo y la calidad de recepción de la cerradura, independientemente de las condiciones estructurales ésta. Es asimismo posible equipar de manera sencilla la unidad receptora externa, la cual puede diseñarse como un lector de pared con otras funciones. Por tanto, se pueden suministrar revisiones adicionales de identificación y autorización de acceso, tales como lectores de huella digital, iris, o teclados numéricos para la entrada de códigos de acceso. Tales equipos de control adicionales pueden suministrarse para reemplazar el control de acceso permitido por la llave electrónica, por ejemplo, en caso de desperfecto en la llave, o bien como paso de seguridad complementario. Adicionalmente, la configuración de la unidad receptora como unidad separada de la cerradura facilitará la conexión de la unidad receptora a redes de comunicación internas y externas o bases de datos, tales como, por ejemplo, sistemas de detección de tiempo, etc. En cuanto concierne a opciones concretas de configuración de la unidad receptora, se provee de manera preferente que la
unidad receptora de la cerradura comprende por lo menos dos electrodos que juntos forman un capacitor receptor. En éste caso, será por lo general más ventajoso que los electrodos del capacitor receptor se dispongan dentro de la unidad receptora, a través de la cual pasa la porción mayor del flujo eléctrico. La trayectoria del flujo eléctrico a través de la unidad receptora depende de la configuración estructural concreta de las partes individuales de la unidad receptora, tales como, p. ej . , la carcasa y tapa de la carcasa, asi como las respectivas condiciones de instalación de la unidad, receptora. Dependiendo de la configuración concreta de la unidad receptora, asi como la situación de instalación, se formarán campos de dispersión más o menos fuertes, de tal forma que se deberá tener cuidado que los electrodos del capacitor receptor estén dispuestos en un lugar donde el flujo eléctrico pase, permitiendo el cierre del circuito eléctrico, por ejemplo, a través de la pared donde se instale la unidad receptora y el retorno de tierra a la persona portadora de la llave electrónica y la llave, y se efectúe el intercambio de datos. Para la simple apertura o cierre de la cerradura, bastará con un intercambio de datos unidireccional de la llave electrónica a la cerradura mediante la unidad receptora. De acuerdo con un desarrollo adicional preferido, se proporciona un intercambio de datos bidireccional , mediante el cual se
suministra una unidad de transmisión para la transmisión de datos a la llave electrónica. Tal retro-canalización del receptor a la llave puede, por ejemplo, servir para fines de codificación y la transmisión de información adicional, que puede ; sucesivamente almacenarse en la llave, para ser transmitida después a la cerradura o al circuito de evaluación durante el siguiente procedimiento de apertura. La retro-transmisión de dicha información podría, por ejemplo, efectuarse también para fines de transmisión de dichos datos de la unidad receptora a una base de datos central, o bien a sistemas relacionados con personas, tales como sistemas de detección de tiempo. La unidad de transmisión comprende preferentemente medios para la generación de un campo capacitivo próximo, así como para acoplar dicho campo a la persona que porta la llave. La unidad de transmisión en éste caso puede igualmente comprender un mínimo de do electrodos que conjuntamente forman un capacitor transmisor. A éste respecto, la configuración puede diseñarse de tal forma que los electrodos del capacitor receptor y los electrodos del capacitor transmisor estén diseñados para ser independientes y separados entre sí. Sin embargo, de manera ventajosa, la configuración está diseñada de tal forma que por lo menos uno de los electrodos del capacitor receptor forma, al mismo tiempo, uno de los electrodos del capacitor transmisor. En
éste caso, es posible que un sólo electrodo constituya simultáneamente uno de los electrodos del capacitor receptor y uno de los electrodos del capacitor transmisor, con cada uno de los capacitores teniendo un electrodo adicional, o bien que se suministre un total de dos electrodos, que forme de manera alterna el capacitor receptor y el capacitor receptor . La configuración concreta de los electrodos puede realizarse de diversas formas, donde se prefiere una configuración en la que por lo menos uno de los electrodos se forma como una cinta metálica conductiva sobre un componente de la unidad receptora. En vez de una cinta metálica conductiva, también se contempla que por lo menos uno de los electrodos se forme como un recubrimiento conductivo, particularmente un barniz, aplicado a uno de los componentes de la unidad receptora. Para facilitar el montaje de la unidad receptora, y para permitir su configuración como lector de pared en forma sencilla, se dispone preferentemente que los electrodos del capacitor receptor estén colocados en una caja de instalación eléctrica, o bien formados como partes de la misma. Son concebibles varias opciones para alcanzar un arreglo particularmente beneficioso de los electrodos, particularmente dentro de una caja de instalación eléctrica. Por tanto, con una instalación en pared, se logrará preferentemente un buen comportamiento de dispersión a tierra,
en tanto que uno de los electrodos del capacitor receptor se disponga en un plano transverso al otro electrodo del capacitor receptor, donde las condiciones de una caja de instalación cilindrica se cumplirán particularmente bien si, como corresponde con una configuración preferente, uno de los electrodos del capacitor receptor está diseñado para tener forma circular y el otro electrodo del capacitor receptor está diseñado para que su eje esté dispuesto transversalmente con respecto al electrodo circular de acuerdo con una superficie de forro parcial de un cilindro, el radio del cilindro preferentemente corresponderá de manera sustancial al radio del electrodo circular. Esto tendrá como resultado una configuración particularmente compacta y ahorradora de espacio, junto con el logro de buenas características de recepción. Para incrementar la capacidad interna del capacitor receptor, ésta configuración podrá preferiblemente desarrollarse más de tal forma que el electrodo de diseño circular lleve una proyección dispuesta dentro de la superficie del forro del otro electrodo, y curveada en sentido paralelo con éste. Con la unidad lectora y/o receptora separada montada horizontalmente, por ejemplo para uso como dispositivo lector de escritorio, se prefiere una configuración en la que los dos electrodos del capacitor receptor se disponen en paralelo, y particularmente se prefiere que uno délos dos .electrodos
asi dispuestos en paralelo se coloque dentro de la proyección paralela del otro electrodo, y preferiblemente tenga un área de superficie menor. Como ya se ha mencionado, la unidad receptora se diseñará como una unidad separada de la cerradura, la conexión a la cerradura se hará posible de forma inalámbrica o mediante un cable. En éste caso, la unidad receptora, preferiblemente junto con los otros componentes o circuitos del dispositivo de cierre, tales como p. ej . , la unidad de transmisión o el circuito de evaluación, se combinarán a un dispositivo externo de lectura o lectura/escritura. El circuito de evaluación que realiza la evaluación de los datos recibidos de la llave electrónica en términos de autorización de acceso en éste caso, podrán preferiblemente disponerse dentro del dispositivo externo de lectura o lectura/escritura, de tal forma que el dispositivo externo de lectura o lectura/escritura combinará cualesquiera componentes se requieran para el control de acceso de acuerdo con la invención, para que un dispositivo de lectura o lectura/escritura de éste tipo requiera solamente estar conectado con una cerradura convencional de operación eléctrica. La adaptación o modificación de cerraduras existentes se facilita así sustancialmente . La integración del dispositivo de lectura o lectura/escritura a otros sistemas instalados se realiza preferentemente en
tanto el dispositivo de lectura o lectura/escritura comprende una interfase para la transmisión de datos de identificación, asi como información de autorización de la llave electrónica de manera opcional, asi como información sobre el procedimiento de apertura y/o cierre a equipos externos, tales como sistemas de detección de tiempo y similares. A continuación, se explica la invención en mayor detalle mediante un modelo ejemplar ilustrado de manera esquemática en el dibujo. La figura 1 es una ilustración esquemática del dispositivo de control de acceso de acuerdo con la invención; la figura 2 es un diagrama unifilar simplificado equivalente de la configuración, de acuerdo con la figura 1; las figuras 3 y 4 son ilustraciones esquemáticas de la unidad receptora separada de la cerradura; las figuras 5 y 6 muestran una configuración modificada de la unidad receptora; y las figuras 7 y 8 muestran otra configuración modificada de la unidad receptora. La Figura 1 muestra de manera esquemática una puerta con una persona abriéndola, asi como las capacidades de dispersión, pérdida, y acoplamiento. La puerta se denota mediante el número 1, y comprende una cerradura 2, incluyendo un miembro activador 3, diseñado como un perno. La persona 4 porta una llave electrónica 5, la cual puede, por ejemplo, llevarse en el bolsillo del pantalón. La llave electrónica produce un campo capacitivo próximo, de preferencia con una frecuencia
portadora en la que se puede modular la información de identificación. El campo capacitivo próximo se acopla con la superficie del cuerpo de la persona 4, y después se transfiere al lector de pared 9, que incluye una unidad receptora 8. La información recibida por la unidad receptora se transmite a la cerradura 2 mediante una linea 10, opcionalmente después de su evaluación. La llave electrónica 5 tiene una capacidad de dispersión Cst contra la tierra 6. En el punto de transición entre la llave electrónica 5 y la persona 4, se observará una capacidad de acople Ck. Mas aun, se presenta una capacidad disipativa Cv entre la persona 4 y la tierra 6. Finalmente, la unidad receptora tiene una capacidad de cilindro C- contra la tierra. El diagrama simplificado de circuito equivalente respectivo se presenta en la figura 2, indicando las capacidades descritas. Allí, Cv reproduce todas las capacidades que resultan de flujos eléctricos que no cierran desde el transmisor a través del capacitor receptor del receptor, sino que pasan por el mismo y por tanto no contribuyen en forma alguna al acople entre el receptor y el transmisor. Cst reproduce las capacidades que, en suma, se encuentran disponibles para el acoplamiento capacitivo del electrodo inferior del transmisor contra la tierra. Ck reproduce las capacidades que, en suma, se encuentran disponibles para el acoplamiento capacitivo de la persona 4 con el segundo
electrodo. Cz reproduce las capacidades que, en suma, se encuentran disponibles para el acoplamiento capacitivo desde la unidad receptora 8 o el lector de pared 9 a la tierra. En la figura 2, el lector de pared se denota una vez más con el número 9, y comprende un capacitor receptor 7. El capacitor receptor 7 se deberá diseñar de tal forma que un flujo eléctrico suficiente cerrará a través del capacitor receptor por un lado, y por el otro el voltaje en el capacitor no se reducirá demasiado. Si la capacidad del capacitor receptor es demasiado pequeña, se cerrará solamente un flujo eléctrico muy pequeño a través del mismo. Sin embargo, una capacidad demasiado grande en el capacitor receptor será perturbador, en tanto que el voltaje en el capacitor u=q/c también se hará desfavorablemente pequeño. La figura 3 es una vista lateral, la figura 4 una vista frontal, de un lector de pared cilindrico, que por ejemplo, está integrado a la caja de instalación eléctrica 11. Dentro de la caja 11, se ilustran un primer electrodo 12 y un segundo electrodo 13 del capacitor receptor. Para mejorar el comportamiento de dispersión contra la tierra 6, el segundo electrodo 13 se dispone sustancialmente perpendicular al primer electrodo 12, de diseño circular. El segundo electrodo en éste caso está diseñado para curvearse en sentido paralelo con la superficie del forro cilindrico de la caja 11. El ángulo circundante puede elegirse entre 0 y 360°, como una
función de los requerimientos respectivos. Para adaptar la capacidad interna del capacitor receptor, el electrodo 12 puede suplementarse con una parte adicional 14, como se ilustra en las figuras 5 y 6. La parte de proyección 14 esté diseñada para curvearse en sentido paralelo con el electrodo 13 y puede variar en términos de profundidad para fines de adaptación. El ángulo circundante ß puede variarse también. Los electrodos 12 y 13 pueden por ejemplo, fabricarse de un material suficientemente conductivo (p.ej., metales) una cinta suficientemente conductiva (p.ej., cinta metálica), un recubrimiento suficientemente conductivo, un barniz suficientemente conductivo, o cualquier otro material adecuado . El electrodo 12 también puede formar la cara terminal del lector de pared, o bien estar pegado a ésta; de manera similar el electrodo 13 puede estar formado por la caja del lector de pared 11, partes de la misma, o bien pegado a ésta. La cara terminal de la caja 11 en la configuración preferente puede ser redonda o incluso rectangular. Al montar las cajas de instalación eléctrica 11, el electrodo 12 podrá estar formado por o sobre una tapa ciega ordinaria. En la ilustración de acuerdo con las figuras 7 y 8, la unidad receptora está, por ejemplo, diseñada como un lector de escritorio para colocación horizontal. En éste caso, se suministran dos electrodos paralelos 15 y 16 del capacitor
receptor. En ésta construcción, la capacidad interna del capacitor receptor puede realizarse de manera particularmente buena variando la longitud lx y/o 13. Naturalmente, todos los medios comunes en ingeniería eléctrica estarán disponibles para una adaptación (lx, 1 , la distancia entre los electrodos 15 y 16) . El comportamiento de dispersión y de acoplamiento de los electrodos 15 y 16, relativos a la llave electrónica, pueden adaptarse particularmente bien como una función del uso (lector de pared, lector de escritorio) a través de las longitudes li, 12, 13, 14/ y el espaciado de los electrodos.
Los componentes electrónicos necesarios en la caja 11 además de los electrodos, pueden colocarse en lugares adecuados (entre los electrodos, junto a los electrodos, o bien delante o detrás de alguno de los electrodos) . En general, se prefieren configuraciones de unidad de lectura o lectura/escritura en forma de lectores de pared, lectores de escritorio, o terminales de lectura: El lector de pared está equipado para montarse en una pared. Comprende los electrodos de transmisión y recepción, los componentes electrónicos de lectura, los componentes electrónicos de evaluación para determinar la autorización del acceso, asi como el elemento liberador, tal como, p. ej . , relevador o elemento liberador semi-conductor (MOSFET, transistor) . De manera opcional, medios de señalización, como por ejemplo LEDs y/o timbres, pueden estar incluidos. El
suministro de energía puede lograrse mediante una unidad de suministro de energía, o bien mediante baterías. El circuito de evaluación y el elemento liberador también pueden acomodarse en un gabinete separado (p. ej . , en la región segura ) . El lector de escritorio usualmente se monta o coloca cerca de una computadora. Su función es transferir datos desde la llave electrónica a la computadora y viceversa, de la computadora a la llave electrónica. El lector de escritorio incluye los electrodos de transmisión y recepción, los componentes electrónicos de lectura, así como los componentes electrónicos que permiten la transferencia de datos a la computadora, si se requieren. De manera opcional, se proporcionarán también medios de señalización tales como LEDs y/o timbres. El suministro de energía puede lograrse mediante una unidad de suministro de energía, desde la computadora, o con baterías. La terminal lectora se emplea por lo general como unidad de lectura de datos, incluyendo una unidad de transferencia. A través de ésta, también es posible transferir datos a mayores distancias, p. ej . , a un kilómetro. La terminal también se utiliza frecuentemente como un convertidor de inferíase. Los datos se intercambian en una interfase con un instrumento tal que el protocolo de interfase decisivo para el instrumento se observe plenamente. En la mayoría de los casos, se monta para
éste fin cerca o dentro del instrumento (cuando sea posible) . En caso requerido, la terminal lectora también podrá escribir información en la llave electrónica.