WO1992016710A1 - Elektronische schliessvorrichtung - Google Patents

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WO1992016710A1
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Roland GRÖSSINGER
Christian Schotzko
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    • G06K7/083—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by means detecting the change of an electrostatic or magnetic field, e.g. by detecting change of capacitance between electrodes using inductive or magnetic sensors inductive
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    • E05B—LOCKS; ACCESSORIES THEREFOR; HANDCUFFS
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Definitions

  • the invention relates to an electronic lock.
  • Known electronic locks have an electronic memory in the key that has stored a code. After the key has been inserted into the barrel, an electronic circuit of the lock reads the contents of the lock, compares it with a reference code and, if the code is correct, releases the lock by means of an electrical-mechanical device. The reading and evaluation of the stored code takes place via electronic circuits which have to be supplied with electrical energy.
  • One problem is the power supply and another problem is the implementation of a code with a large number of variations that cannot be scanned from the outside. For typical electronic circuits that are suitable for locks, an energy that is between 100 and 500 mW is required.
  • At least one switching magnet is provided in the key or in the lock and in the lock or key, a pulse wire sensor is provided for power generation and / or for generating code pulses.
  • a soft magnetic thin wire is due to its special
  • Geometry (long length) magnetized inside the wire axis. If you now pass a permanent magnet that has a stray field that is anti-parallel to the wire magnetization and larger than the demagnetizing field (perpendicular to the wire axis), the wire is quickly re-magnetized (Wiegand effect). If a coil is now wrapped around the wire, a voltage pulse is induced in this coil as a result of the change in flow. Such an element is called an impulse wire sensor in technical literature.
  • the voltage dispense emitted to the outside by such a pulse wire sensor is typically 3 V and takes about 10 ⁇ s, which corresponds to a pulse power of about 4.5 mW.
  • pulse wire sensors preferably as many such pulse wire sensors as possible are installed in the lock or in the key and connected in series or in parallel.
  • high-quality small permanent magnets are provided on the key at least in accordance with the number of pulse wire sensors provided, which are mutually antiparallel inside.
  • the magnets in each pulse wire sensor move through magnetize the pulse wire, voltage pulses are generated. If, for example, 10 sensors and 10 magnets are used on the key, a total of 55 voltage pulses are generated, which corresponds to a total output of around 250 mW.
  • the pulse wire sensors can be provided in the key. At least two anti-parallel magnets are provided in the castle, which magnetize the wire sensors and generate the voltage pulses. In this way, the electronics containing the electronic code on the key can be supplied with energy easily and without complicated transmission devices.
  • the voltage pulses are preferably rectified with full-wave rectification, as a result of which the polarity of the pulses is immaterial.
  • a buffer capacitor which provides the energy for the electronics, is charged with the current rectified in this way.
  • FIG. 1 shows a cross section through a cylinder lock in a first variant.
  • 2 shows the view of the key inserted in the lock according to FIG. 3 is the view of the key in a further variant.
  • Figure 4 is a partial section along the line IV-IV in Figure 1.
  • Figure 5 is partially a Section along the line VV in Fig. 8.
  • 6 shows in cross section a further embodiment of the locking device according to the invention and
  • FIG. 7 shows a partially sectioned view of the associated key.
  • 8 shows a cross section through a cylinder lock with a key according to FIG. 3.
  • Fig. 9 shows an example of a block diagram of the electronics.
  • a cylinder core 2 is rotatably mounted in a cylinder housing 1.
  • the key 4 is inserted into the key channel 3 and has a magnet pair in the cutting plane consisting of two continuous magnets 5, 6.
  • a stray field 7 is formed between these two magnets 5, 6. This must be greater than the demagnetizing field perpendicular to the soft magnetic wire pin 10 of the pulse wire sensors 9.
  • a pulse wire sensor 9 is arranged in recesses 8 along the key channel 3, which essentially consists of a soft magnetic wire pin 10 and a coil 11.
  • the recess 8 can be either open towards the key channel 3 or covered by a magnetically permeable layer, as shown in FIG. 1 in the right recess. Alternatively, the recess 8 can also be filled with a magnetically permeable lasse.
  • a plurality of magnets 5, 6 are arranged in parallel in the key shaft 12 of the key 4 (shown broken off), each magnetized in different directions (antiparallel). 4 is a section along the line IV-IV in FIG.
  • FIG. 1 for the first embodiment variant and shows the pulse wire sensors 9 adjacent to the key magnet 5 in the recesses 8 of the cylinder core 2.
  • Figure 1 is further purely schematic and, for example, an electronic lock 33 is drawn.
  • a locking pin 35 is slidably arranged in a bore 34 and projects under the pressure of the spring 36 into the locking recess 37 of the cylinder core 2.
  • a locking pin 38 projects laterally into the bore 34 and thus blocks the locking pin 35, so that the cylinder core cannot be rotated.
  • the locking pin 38 can be pulled to the right out of the bore 34 by an electromechanical device 39, so that the locking pin 35 can be pushed down and the cylinder core can be rotated.
  • the electromechanical device 39 is controlled via an electronic circuit and releases the lock if the key has the correct coding.
  • the device 39 can also be supplied with power by the pulse wire sensors.
  • the key magnet pairs 5, 6 can also be replaced by static magnets 13, as shown in FIGS. 3 and 5.
  • the key shaft 12 of the key magnet pairs 5, 6 can also be replaced by static magnets 13, as shown in FIGS. 3 and 5.
  • Key 4 (shown broken off) are parallel to one another a plurality of magnets, each magnetized in different directions (antiparallel).
  • 5 is a partial section along the line V-V in FIG. 8 for the second variant and shows the pulse wire sensors 9 adjacent to the key magnets 13 in the recesses 8 of the cylinder core 2 on one side of the key channel.
  • magnet pairs consisting of magnets 13 and 14
  • the pulse wire sensors 9 lie in recesses 32 of the key 4 and the magnets 17 lie in the recesses 8 of the cylinder core 2.
  • FIG. 7 shows the associated key 18, which has the integrated electronic circuit 19, which contains the electronic code information or the code evaluation. Via lines 20, 21, the integrated circuit 19 is supplied with current by the shown pulse wire sensors 9, which are connected in parallel, after appropriate rectification (see FIG. 9).
  • Fig. 9 shows the basic block diagram.
  • Three pulse wire sensors L1, L2 and 13 corresponding to the pulse wire sensors 9 are connected in parallel.
  • the current pulses are fed to the rectifier 26 via the lines 20, 21.
  • the capacitor 24 is used for energy storage.
  • the switch 28 can be closed, for example, when the key is inserted into the key channel.
  • With 29 the internal electronics for code recognition and evaluation of the key information is designated.
  • the electromagnetic opening mechanism 30 is actuated by the electronics, as is shown, for example, in FIG.
  • the sensor element consists of the pulse wire, which is made of a special, soft magnetic material, and the sensor coil.
  • the impulse wire is fixed in the coil body, the coil therefore surrounds the wire.
  • the pulse wire is now remagnetized in an alternating magnetic field, as a result of which voltage pulses are generated in the sensor coil.
  • the pulse energy is completely removed from the magnetic field.
  • the sensor therefore does not require a power supply.
  • the pulse is triggered when the magnetic field strength in one direction exceeds a certain threshold.
  • An opposite magnetic field returns the sensor to its initial state. Permanent magnets are therefore particularly suitable for actuation.
  • the pulse wire sensor is used to supply energy to the key or lock system and / or to reliably detect a magnetic code in the key or lock that is not susceptible to faults.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektronische Schließvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung von elektrischer Energie für die Schließvorrichtung und/oder zur elektronischen Umsetzung eines magnetischen Codes der Schließvorrichtung wenigstens ein Schaltmagnet (5, 6, 13, 14) und wenigstens ein Impulsdrahtsensor (9) vorgesehen sind.

Description

Elektrtanische Sdiließvorrichtung
Die Erfindung betrifft ein elektrcnisches Schloß. Bekannte elektronische Schlösser weisen im Schlüssel einen elektronischen Speicher auf, der einen Code gespeichert hat. Nach dem Einschieben des Schlüssels in das Schieß wird von einer elektronischen Schaltung des Schlosses der Speicheririhalt gelesen, mit einem Referenzσode verglichen und, wenn der Code richtig ist, das Schloß durch eine echanisch-elektrische Vorrichtung freigegeben. Das lesen und Auswerten des gespeicherten Codes erfolgt über elelctronische Schaltungen, die mit elektrischer Energie versorgt werden müssen. Bei der Realisierung elektronischer Schlösser treten zwei wesentliche Probleme auf. Ein Problem liegt in der Energieversorgung und ein anderes Problem liegt in der von außen nicht abtastbaren Realisierung eines Codes mit hoher Variationszahl. Für typische elektronische Schaltkreise, welche für Schlösser geeignet sind, wird eine Energie benötigt, die zwischen 100 und 500 mW liegt. Diese Energie wird bei herkömmlichen elektronischen Schlössern von einer Batterie, einem Akkumulator oder durch Anschluß an das Stromnetz bereitgestellt. Die Energieversorgung mit einem Akkumulator oder einer Batterie weist den Machteil auf, daß diese Stromquellen nur eine begrenzte Lebensdauer aufweisen, die von einigen Monaten bis zu einigen Jahren reichen kann. Derartige Schlösser müssen sαnit laufend gewartet werden. Dadurch kann eine unbegrenzte Funktion nicht garantiert werden. Eine Energieversorgung von Netz erfordert eine Stromzufuhr mittels eines Kabels, was aufwendig und in manchen Fällen auch unmöglich ist. Außerdem stellt eine mögliche Unterbrechung der Zuleitung eine Schwachstelle des Systems dar.
Gemäß vorliegender Erfindung wird zur Stromerzeugung und/oder zur Erzeugung von Codeimpulsen im Schlüssel oder im Schloß wenigstens ein Schaltmagnet und im Schloß oder Schlüssel ein Impulsdrahtsensor vorgesehen.
Die physikalische Grundlage der hier beschriebenen Energiequelle ist folgende:
Ein weichmagnetischer dünner Draht ist infolge seiner speziellen
Geometrie (große länge) inner in der Drahtachse magnetisiert. Führt man nun einen Permantmagnet vorbei, der ein zur Drahtmagnetisierung antiparalleles und verglichen zum entmagnetisierenden Feld (senkrecht zur Drahtachse) größeres Streufeld hat, so wird der Draht rasch ummagnetisiert (Wiegandeffekt). Wickelt man nun um den Draht eine Spule, so wird infolge der Flußänderung ein Spannungsimpuls in dieser Spule induziert. Man nennt ein derartiges Element in der technischen Literatur einen Impulsdrahtsensor. Der von einem derartigen Impulsdrahtsensor nach außen abgegebene Spannungsispils beträgt typischerweise 3V und dauert etwa 10 μs, was einer Impulsleistung von etwa 4,5 mW entspricht.
Bei der Anordnung gemäß vorliegender Erfindung werden bevorzugt möglichst viele derartige Impulsdrahtsensoren in das Schloß oder in den Schlüssel eingebaut und in Serie oder parallel geschaltet. In einer Ausführungsvariante werden am Schlüssel hochwertige kleine Permanentmagnete mindestens entsprechend der Zahl der vorgesehenen Impulsdrahtsensoren vorgesehen, die inner gegenseitig antiparallel liegen. Beim Einführen des Schlüssels werden in jedem Impulsdrahtsensor durch die vorbeibewegten Magnete, welche jeweils den Impulsdraht ummagnetisieren, Spannungsimpulse erzeugt. Verwendet man z.B. 10 Sensoren und demenrtasprechend 10 Magnete am Schlüssel, so entstehen insgesamt 55 Spannungsimpulse, was einer Gesamtleistung von etwa 250 mW entspricht.
Nach einer anderen Erfindungsvariante können die Impulsdrahtsensoren im Schlüssel vorgesehen sein. Im Schloß sind mindestens zwei antiparallel stehende Magnete vorgesehen, die die Drahtsensoren ummagnetisieren und die Spannungsimpulse erzeugen. Auf diese Weise kann einfach und ohne komplizierte Übertragungseinrichtungen die den elektronischen Code am Schlüssel enthaltende Elektronik mit Energie versorgt werden.
Die Spannungsiapulse werden bevorzugt mit einer Vollweggleichrichtung gleichgerichtet, wodurch die Polarität der Impulse unwesentlich ist. Mit dem so gleichgerichteten Strom wird ein Pufferkondensator aufgeladen, der die Energie für die Elektronik zu Verfügung stellt. Die Tatsache, daß ein Impulsdrahtsensor je nach Lage des Streufeldes des Magneten (parallel, antiparallel) einen Impuls erzeugt oder nicht, kann zum Ablesen der am Schlüssel enthaltenen Magnetisierungsrichtungen und somit zur Bildung einer binären Codezahl herangezogen werden. Die Impulse können elektronisch weiterverarbeitet werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen beispielsweise erläutert. Alle Figuren sind schematisch. Fig.1 zeigt einen Querschnitt durch ein Zylinderschloß in einer ersten Variante. Fig.2 zeigt die Ansicht des im Schloß gemäß Fig.1 eingeschobenen Schlüssels. Fig.3 ist die Ansicht des Schlüssels in einer weiteren Variante. Fig.4 ist teilweise ein Schnitt nach der Linie IV-IV in Fig.1. Fig.5 ist teilweise ein Schnitt nach der Linie V-V in Fig.8. Fig.6 zeigt im Querschnitt eine weitere Aus führungsvariante der erfindungsgemäßen Schließvorrichtung und Fig.7 eine teilweise geschnittene Ansicht des zugehörigen Schlüssels. Fig.8 zeigt einen Querschnitt durch ein Zylinderschloß mit einem Schlüssel nach Fig.3. Fig.9 zeigt ein Beispiel eines Blockschaltbildes der Elektronik.
Gemäß Fig.1 ist in einem Zylindergehäuse 1 ein Zylinderkern 2 drehbar gelagert. Im Schlüsselkanal 3 ist der Schlüssel 4 eingeschoben der in der Schnittebene ein Magnetpaar bestehend aus zwei durchgehenden Magneten 5, 6 aufweist. Zwischen diesen beiden Magneten 5, 6 bildet sich ein Streufeld 7 aus. Dieses muß größer sein, als das entmagnetisierende Feld senkrecht zum weichmagnetischen Drahtstift 10 der Impulsclrahtsensoren 9.
Im Zylinderkern 2 ist in Ausnehmungen 8 entlang des Schlüselkanales 3 jeweils ein Impulsdrahtsensor 9 angeordnet, der im wesentlichen aus einem weichmagnetischen Drahtstift 10 und einer Spule 11 bestölt. Die Ausnehmung 8 kann zum Schlüsselkanal 3 hin entweder offen oder durch eine magnetisch durchlässige Schicht abgedeckt sein, wie in Fig.1 in der rechten Ausnehmung eingezeichnet ist. Alternativ kann die Ausnehmung 8 auch mit einer magnetisch durchlässigen lasse ausgefüllt sein. Wie der Fig.2 zu entnehmen ist, sind im Schlüsselschaft 12 des Schlüssels 4 (abgebrochen dargestellt) parallel nebeneinander mehrere Magnete 5,6 (Magnetpaare) angeordnet, die jeweils in unterschiedlichen Richtungen (antiparallel) aufmagnetisiert sind. Fig.4 ist ein Schnitt nach der Linie IV-IV in Fig.l für die erste Ausführungsvariante und zeigt die den Schlüsselmagneten 5 benachbarten Impulsdrahtsensoren 9 in den Ausnehmungen 8 des Zylinderkerns 2. In Fig.1 ist weiters noch rein schematisch und beispielsweise eine elektronische Verriegelung 33 eingezeichnet. In einer Bohrung 34 ist verschiebbar ein Raststift 35 angeordnet der unter dem Druck der Feder 36 in die Rastausnehmung 37 des Zylinderkernes 2 ragt. Seitlich ragt ein Sperrstift 38 in die Bohrung 34 und blockiert so den Raststift 35, sodaß der Zylinderkern nicht verdreht werden kann. Durch eine elektrαnechanische Vorrichtung 39 kann der Sperrstift 38 nach rechts aus der Bohrung 34 gezogen werden, sodaß der Raststift 35 nach unten geschoben und der Zylinderkern verdreht werden kann.
Die Ansteuerung der elektromechanischen Vorrivhtung 39 erfolgt über eine elektronische Schaltung und gibt das Schloß frei, wenn der Schlüssel die richtige Codierung aufweist. Die Stromversorgung der Vorrichtung 39 kann ebenfalls durch die Impulsdrahtsensoren erfolgen.
Die Schlüsselmagnetpaare 5,6 können in einer zweiten Variante der Erfindung auch durch Statmagnete 13 ersetzt werden, wie dies in Fig.3 und Fig.5 dargestellt ist. Im Schlüsselschaft 12 des
Schlüssels 4 (abgebrochen dargestellt) liegen parallel nebeneinander mehrere Magnete, die jeweils in unterschiedliche Richtungen (antiparallel) aufmagnetisiert sind. Fig.5 ist ein teilweiser Schnitt nach der Linie V-V in Fig.8 für die zweite Variante und zeigt die den Schlüsselmagneten 13 benachbarten Impulsdrahtsensoren 9 in den Ausnehmungen 8 des Zylinderkerns 2 an einer Seite des Schlüsselkanals. Bei dieser Ausführungsvariante ist es ebenfalls sinnvoll, Magnetpaare (bestehend aus den Magneten 13 und 14) auf beiden Seiten des
Schlüsselschafts 12 vorzusehen, um eine höhere Energiedichte zu erhalten.
Immer dann, wenn ein Impulsdrahtsensor in den Bereich des Streu feldes 7 der Magnete gelangt und es dabei zu einem Umkippen der Magnetisierungsrichtung des Impulsdrahtes kennt, wird in der Spule 11 ein Stromimpuls induziert, der seinen Beitrag zur Stromversorgung einer elektrischen Schaltung liefern kann.
Bei der Ausführungsvariante gemäß den Fig.6 und Fig.7 liegen die Impulsdrahtsensoren 9 in Ausnehmungen 32 des Schlüssels 4 und die Magnete 17 liegen in den Ausnehmungen 8 des Zylinderkernes 2.
In Fig.7 ist der zugehörige Schlüssel 18 dargestellt, der in seiner Reide die integrierte elektronische Schaltung 19, die die elektronische Codeinformation, bzw. die Codeauswertung enthält, aufweist. Ober Leitungen 20, 21 wird die integrierte Schaltung 19 von den eingezeichneten Impulsdrahtsensoren 9, die parallel geschaltet sind, nach entsprechender Gleichrichtung mit Strom versorgt (siehe Fig.9).
Die Fig.8 ist anhand der zuvor gegebenen Beschreibung von selbst verständlich. Gleiche Teile tragen gleiche Bezugszeichen.
Die Fig.9 zeigt das prinzipielle Blockschaltbild. Drei Impulsdrahtsensαren L1, L2 und 13 entsprechend den Impulsdrahtsensoren 9 sind parallel geschaltet. Die stromimpulse werden über die Leitungen 20, 21 dem Gleichrichter 26 zugeführt. Der Kondensator 24 dient zur Energiespeicherung. Der Schalter 28 kann beispielsweise beim Einführen des Schlüssels in den Schlüsselkanal geschlossen werden. Mit 29 ist die interne Elektronik für die Codeerkennung und Auswertung der Schlüsselinformation bezeichnet. Von der Elektronik wird der elektrcmagnetische Öffhungsmechanis¬mus 30 betätigt, wie er beispielsweise in Fig.1 eingezeichnet ist.
Zur technischen Wirkungsweise des Impulsdrahtsensors nachstehend das Folgende:
Das Sensorelement besteht, wie schon gesagt, aus dem Impulsdraht, der aus einem speziellen, weichmagnetischen Werkstoff hergestellt wird, und der Sensorspule. Der Impulsdraht ist im Spulenkörper fixiert, die Spule umgibt daher den Draht.
Der Impulsdraht wird nun in einem magnetischen Wechselfeld ummagnetisiert, wodurch in der Sensorspule Spannungsimpulse erzeugt werden. Die Impulsenergie wird hierbei vollständig dem Magnetfeld entrommen. Der Sensor benötigt daher keine Stromversorgung. Der Impuls wird ausgelöst, wenn die magnetische Feldstärke in einer Richtung einen bestimmten Schwellwert überschreitet. Ein entgegengesetztes Magnetfeld bringt den Sensor wieder in seinen Ausgangszustand. Zur Ansteuerung sind daher Dauermagnete besonders geeignet.
Der Impulsdrahtsensor wird im Falle der vorliegenden Erfindung zur Energieversorgung des Schlüssel- bzw. Schloßsystems und/oder zur sicheren, nicht störanfälligen Erkennung eines magnetischen Codes im Schlüssel oder Schloß verwendet.

Claims

ANSPRÜCHE
1. Elektronische Schließvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung von elektrischer Energie für die Schließvorrichtung und/oder zur elektronischen ünsetzung eines magnetischen Codes der Schließvorrichtung wenigstens ein Schaltanagnet
(5,6,13,14) und wenigstens ein Impulsdrahtsensor (9) vorgesehen sind. 2. Schließvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Schloß (1,
2) und einen in das Schloß einsteckbaren oder an das Schloß anlegbaren Schlüssel (4) aufweist und daß entweder der Schlüssel die Schaltmagnete (5,6,13,14) und das Schloß die Impulsdrahtsensoren (9) oder der Schlüssel die Impulsdrahtsensσren (9) und das Schloß die Schaltmagnete oder
Schloß und Schlüssel sowohl Schaltmagnete als auch Impulsdrahtsensoren aufweist.
3. Schließvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Schloß ein Schlüsselkanal (3) vorgesehen ist, der ein oder mehrere Ausnehmungen (8) zur Aufnahme der Impulsdrahtsensoren aufweist, wobei die Ausnehmungen (8) zum Schlüsselkanal hin offen sind.
4. Schließvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen zum Schlüsselkanal hin von einer magnetisch durchlässigen Schicht (31) abgedeckt sind.
5. Schließvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an zwei Seiten des Schlüsselkanals je eine Reihe Impulsdrahtsensoren (9) vorgesehen sind.
6. Schließvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsdrahtsensoren (9) im wesentlichen senkrecht zur Einschubrichtung des Schlüssels angeordnet sind.
7. Schließvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlüssel (das Schloß) für jeden Impulsdrahtsensor (9) des Schlosses (des Schlüssels) ein Magnetpaar (5,6) aufweist.
8. Schließvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlüssel (das Schloß) für jeden Impulsdrahtsensor (9) des Schlosses (des Schlüssels) einen Stabmagnet oder einen entsprechenden magnetisierten Bereich aufweist, der sich etwa in die gleiche Richtung erstreckt wie der zugeordnete Impulsdrahtsensor.
9. Schließvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der/die Impulsdrahtsensoren (9) in Ausnehmungen (32) des Schlüssels angeordnet sind, denen die Magnete (17) im Schloß zugeordnet sind (Fig.6), wobei die Ausnehmungen (32) gegebenenfalls durch eine Schicht (33) aus magnetisch durchlässigem Material abgedeckt sind.
10. Schließvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Strαninpulse der Impulsdrahtsensαren (9, L1, L2, L3) über einen Gleichrichter (26) eine elektronische Schaltung (29) anspeisen, durch die ein elektromagnetischer Öffnungsmechanismus (30,33) betätigt wird.
PCT/AT1992/000030 1991-03-15 1992-03-06 Elektronische schliessvorrichtung WO1992016710A1 (de)

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