Schließanordnung
Die Erfindung richtet sich auf eine Schließanordnung, insbeson¬ dere Türschließanordnung zur verifizierten Zugangs-, Zugriffs-, oder Freigabeverschaffung auf Grundlage einer elektronischen Verarbeitung von verifikationsrelevanten, insbesondere autori- sierungs- oder identitätsspezifischen Daten, wobei diese Daten durch wenigstens eine anwenderseitig zu führende Schaltungsein¬ richtung bereitgestellt werden.
Aus DE 198 53 207 C2 ist eine Schließvorrichtung bekannt, die eine Schließmechanik und eine Zutrittskontrollelektronik um- fasst. Die Zutrittskontrollelektronik ist derart ausgebildet, dass diese eine Verifikationsprüfung von auf elektromagnetischem Wege bereitgestellten Schaltungssignalen einer Zutritt verlan¬ genden Person durchführt und basierend auf dem Ergebnis der Verifikationsprüfung eine Ansteuerung der Schließmechanik vor¬ nimmt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schließanordnung zu schaffen, die sich durch eine hohe Funktions — und Manipula¬ tionssicherheit auszeichnet, und vorteilhaft in typische Schlossperipherien , Tür-, oder Zargenstrukturen einbindbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Schließvor¬ richtung mit einer Schließmechanik, und einer Zutrittskontroll¬ elektronik zur Generierung eines für den Schließzustand der Schließmechanik maßgeblichen Auswertungsergebnisses auf Grundla¬ ge einer durch eine Autorisierungseinrichtung bereitgestellten Signalsequenz die im Umgebungsbereich der Schließvorrichtung erfassbar ist, wobei die Zutrittskontrollelektronik wenigstens
eine Elektrodeneinrichtung umfasst zur Abwicklung der Übertra¬ gung jener Signalsequenz zwischen der Autorisierungseinrichtung und einem Auswertungsbereich der Zutrittskontrollelektronik auf
Grundlage quasistatischer feldelektrischer Wechselwirkungs¬ effekte.
Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, eine Schließvor¬ richtung zu schaffen bei welcher die Abstimmung des Schließzu¬ standes auf Grundlage von Daten erfolgt, die durch ein modulier¬ tes E—Feld in den unmittelbaren Umgebungsbereich der Schließme¬ chanik eingekoppelt werden.
Vorzugsweise ist die Elektrodeneinrichtung derart ausgebildet, dass diese Feldänderungen in einem, einem Anwender zugänglichen Bereich erfassen und ab einer einstellbaren Annäherungs-Schwelle reagieren kann.
Es ist möglich, die Vorrichtung derart aufzubauen, dass eine Türknaufeinrichtung in das durch die Elektrodeneinrichtung be¬ reitgestellte Erfassungssystem einbezogen ist. Die Entriege¬ lungseinrichtung kann sich auch im Türrahmen befinden
Weiterhin ist es möglich eine Schlossblech- oder zur Türblatt¬ seite frei liegende Beschlageinrichtung in die Elektrodenein¬ richtung einzubinden, insbesondere mit dieser zu koppeln.
Es ist auch möglich, die Schließvorrichtung derart aufzubauen, dass eine im Bereich einer Schließzylinderstirnseite liegende Struktur in die Elektrodeneinrichtung einbezogen ist.
Die schließvorrichtungsseitig vorgesehene Zutrittskontrollelekt-
ronik ist mit Vorteil derart konfiguriert, dass durch diese ein seitens der anwenderseitig zu führenden Schaltung erfassbares Wecksignal bereitgestellt wird.
Die Erfindung erfasst auch eine Identifizierungseinrichtung zur Bereitstellung einer Signalsequenz zur Durchführung einer Zu¬ trittskontrolle im Bereich einer Schließvorrichtung mittels vorgenannter Zutrittskontrollelektronik. Insbesondere umfasst die Erfindung auch eine derartige Identifizierungseinrichtung, die derart ausgebildet ist, dass diese im Bereich der Türein¬ richtung durch ein in diesem Bereich ausgesendetes Wecksig¬ nal zur Aussendung einer Identifizierungssignalsequenz akti¬ vierbar ist.
Die Erfindung erfasst weiterhin auch ein Türsystem mit einer Schließmechanik die eine türblattseitige und eine zargenseitige Schlossstruktur umfasst, welche auf elektromechanischem Wege in einen Freigabe- oder einen Sperrzustand bringbar ist, und mit einer Zutrittskontrollelektronik zur Generierung eines für den Schließzustand der zargenseitigen Schlossstruktur maßgeblichen Auswertungsergebnisses auf Grundlage einer durch eine mobile, anwenderseitig zu führende Autorisierungseinrichtung in Form eines modulierten elektrischen Feldes bereitgestellten Signalse¬ quenz die im Umgebungsbereich der Schließmechanik erfassbar ist, wobei die Zutrittskontrollelektronik ein Empfangselektrodensys¬ tem umfasst, das unter Einschluss der türblattseitigen Schloss¬ strukturen gebildet ist zur Abwicklung der Übertragung jener Signalsequenz zwischen der Autorisierungseinrichtung und einem Auswertungsbereich der Zutrittskontrollelektronik auf Grundlage des modulierten elektrischen Feldes. Die türseitigen Komponenten der Schließmechanik sind vorzugsweise nicht geerdet. Es ist möglich, an der Türe auch Übertragungselektroden in Form nicht-
geerdeter, Metall-Folienstrukturen (z.B. in der Art eines Auf¬ klebeelementes) vorzusehen die als Empfangselektroden fungieren. Diese Folienstrukturen können auf rein kapazitivem Wege mit weiteren, zargenseitig vorgesehenen Übertragungselektroden ge¬ koppelt sein und damit eine besonders wirkungsvolle Signalüber¬ tragung ermöglichen.
Die zargenseitige Schlossstruktur ist vorzugsweise als elektro- mechanische Falzklappenbaueinheit ausgeführt durch welche ein türseitig vorstehender Sperrzapfen entweder gefangen, oder frei¬ gegeben werden kann. Die Zutrittskontrollelektronik kann unmit¬ telbar in diese Baueinheit integriert sein. Es ist jedoch auch möglich, die Zutrittskontrollelektronik als Plug-and-play Bau¬ gruppe auszuführen die z.B. über die üblicherweise zu der Falz¬ klappenbaueinheit führende mehradrige Leitung mit dieser gekop¬ pelt werden kann.
Zur Realisierung der Empfangsystemkomponenten, sowie der Sender¬ systemkomponenten wird auf die auf die Anmelderin zurückgehenden Patentanmeldungen DE 103 15 845 und DE 10 2004 048 956.4 verwie¬ sen. Der Offenbarungsinhalt dieser Anmeldungen ist durch diese Bezugnahme vollumfänglich in die vorliegende Anmeldung eingebun¬ den.
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt:
Figur 1 eine Schemadarstellung zur Erläuterung der Funktions¬ weise eines erfindungsgemäßen Systems;
Figur 2 eine perspektivische Skizze zur Erläuterung einer Türknaufeinrichtung mit einer erfindungsgemäßen Sperrelektronik;
Figur 3 eine perspektivische Skizze eines Schlosszylinders mit einer integrierten Sperrelektronik.
Figur 1 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes System zur elektronischen Freigabe/Sperrung einer Türschlossvorrich¬ tung. Das System umfasst eine anwenderseitig zu tragende Schal¬ tungseinrichtung BEU (Body-Emitter-Unit) und eine türseitige Schaltungseinrichtung BDU (Body-Detector-Unit) . Das System kann weiterhin auch eine zusätzliche Weckschaltung (Wake-up- Unit) WUU enthalten, die separat von der BDU ausgebildet sein kann, oder auch in diese schaltungstechnisch integriert sein kann.
Die BDU umfasst eine Elektrodeneinrichtung 1 an welcher unter bestimmten Betriebszuständen ein nach Maßgabe einer Sendeschal¬ tung 2 ein im Hinblick auf einen bestimmten Dateninhalt modu¬ liertes E-FeId (z.B. unter Rückgriffnähme auf FSK, ASK, (Q-) PSK -Modulationsverfahren) anliegt.
Die Modulation dieses E-Feldes erfolgt unter Berücksichtigung von Daten, die seitens einer Schlüsselschaltung 3 generiert werden. Die Spannungsversorgung der BEU erfolgt bei diesem Aus¬ führungsbeispiel unter Verwendung einer Batterie. Die BEU ist hier beispielhaft als Scheckkarten-artiges Element ausgebildet. Die BEU kann auch anderweitig gestaltet, insbesondere in einen Schlüsselkopf integriert sein. Die Datengenerierung kann unter Berücksichtigung später noch erläuterter Verschlüsselungskonzep¬ te erfolgen.
Die BEU ist bei diesem Ausführungsbeispiel so ausgebildet, dass diese über ein Wecksignal aus einem im wesentlichen passiven und durch einen allenfalls äußerst geringen Energieverbrauch gekenn¬ zeichneten Schlafmodusbetrieb in einen Wachmodus geschaltet werden kann.
Dieser Moduswechsel kann bewerkstelligt werden, indem über ein seitens der BEU vorgesehenes Schnittstellenorgan, vorzugsweise die Elektrodeneinrichtung 1 ein Signalereignis zu einem hochoh- migen Komparator-Port vordringen kann. Sofern dieses Signaler¬ eignis ein bestimmtes durch den Komparator festgestelltes Krite¬ rium erfüllt, kann die BEU zur Ausgabe einer Identifikations¬ oder Autorisierungssignalsequenz aktiviert werden. Diese Identi- fikations- oder Autorisierungssignalsequenz ist in Form eines quasistatisch modulierten E-Feldes im Umgebungsbereich der BDU erfassbar.
Befindet sich ein Anwender hinreichend nahe an der entsprechen¬ den Türeinrichtung 4, so kann die Identifikations- oder Autori¬ sierungssignalsequenz von einer Tür- oder Zargen-seitigen Elekt¬ rodeneinrichtung aufgegriffen und ebenfalls einem Eingangsport einer türseitigen Auswertungsschaltung (BDU) zugeführt werden. Jene türseitige Auswertungsschaltung BDU umfasst eine Elektro¬ deneinrichtung 11, eine Eingangssignalverstärkungsschaltung 12, und eine Signalauswertungsschaltung 13.
Anhand der Signalauswertungsschaltung 13 kann überprüft werden, ob die im Bereich der Eingangssignalverstärkungsschaltung aufbe¬ reitete Signalsequenz hinsichtlich ihres Dateninhaltes bestimmte Prüfkriterien erfüllt.
Erfüllt die Signalsequenz bestimmte Prüfkriterien, so kann in Abhängigkeit von dem Prüfergebnis eine Leistungsstufe 14 ange¬ steuert werden, durch welche der Schaltzustand einer elektrome- chanischen Struktur 15 einstellbar ist. Die elektromechanische Struktur 15 kann so ausgebildet sein, das durch diese unmittel¬ bar für den Verriegelungszustand der Türeinrichtung 4 maßgeb¬ liche
Verriegelungselemente, z.B. eine Sperrnase, oder Falzklappe angesteuert werden. Es ist auch möglich, über diese elektrome¬ chanische Struktur den Koppelungszustand eines mechanischen Übertragungssystems festzulegen, so dass eine Änderung des Ver¬ riegelungszustandes der Türeinrichtung unter Nutzung etwaiger seitens eines Anwenders beispielsweise auf eine Klinkeneinrich¬ tung 16, oder eine Schließzylindereinrichtung 17 aufgebrachter manueller Betätigungskräfte erfolgt.
Die im Bereich der BDU aus der empfangenen Signalsequenz extra¬ hierten Informationsinhalte können auch anderweitigen Datenver¬ arbeitungsabläufen, z.B. einer Zeit- oder Anwesenheitserfassung zur Verfügung gestellt werden.
Die Signalprüfung im Bereich der Signalauswertungsschaltung 13 kann unter Zugriff auf weitere Datensysteme insbesondere netz¬ werkbasiert erfolgen.
Die Elektrodeneinrichtung 11 der BDU kann in eine zu einer Tür¬ seite hin freiliegende Struktur, insbesondere Klinke, Schloss¬ blech oder Zylinderstirnseite integriert sein, so dass eine wirkungsvolle Erfassung der seitens der BEU emittierten Signal¬ sequenzen ermöglicht ist.
Die zur Aussendung eines Wecksignales vorgesehene Weckschaltung WUU kann, sofern sie nicht in die BDU integriert ist, so ausge¬ führt sein, dass deren Spannungsversorgung permanent, oder zu¬ mindest über einen längeren Zeitraum gewährleistet ist. Die WUU kann so konfiguriert sein, dass diese kontinuierlich, oder vor¬ zugsweise gepulst ein Wecksignal aussendet, das seitens der BEU erfassbar ist, sobald sich diese hinreichend nahe an der anzu¬ steuernden Türeinrichtung befindet.
Es ist möglich, über das Wecksignal eine Spannungsversorgung der BEU und/oder der BDU zu realisieren. Die WUU umfasst bei diesem Ausführungsbeispiel eine Sendeelektrode 111 an welche ein nach Maßgabe eines Wecksignalmodulators 112 generiertes Signal an¬ liegt. Dieses Signal kann gerichtet abgestrahlt werden. Dieses Signal kann Informationsinhalte enthalten, die bei der Generie¬ rung der seitens der BEU zu generierenden Signalsequenz Berück¬ sichtigung finden.
Die BDU und die ggf. hiervon diskrete WUU können beide in eine Türblatteinrichtung, oder auch zargenseitig vorgesehen sein. Der Signaltransfer zwischen BEU und BDU gestaltet sich vorzugsweise wie folgt:
Bei Annäherung der BEU an die Türeinrichtung wird türseitig, bzw. seitens der WUU ein Wecksignal WS emittiert. Dieses Weck¬ signal WS liegt in Form eines modulierten, quasistatischen E- Feldes an der Elektrodeneinrichtung 1 und damit als Spannungs¬ signal am hochohmigen Komparatorport der Sendeschaltung 2 an. Sofern das Spannungssignal ein bestimmtes Signalmuster aufweist, wird die Schlüsselschaltung 3 aktiviert und ein als Autorisie- rungsnachweis geeigneter Dateninhalt in Form eines modulierten E-Feldes an die Elektrodeneinrichtung 1 angelegt. Dieses modu-
lierte Feld ist über parasitäre Feldeffekte im Bereich der E- lektrodeneinrichtung 11 abgreifbar. Sofern der permanente Ener¬ gieverbrauch der WUU über ein Haus- oder Bordnetz gedeckt wird, ist es möglich, das Wecksignal permanent auszusenden.
In Figur 2 ist eine Türknaufeinrichtung dargestellt. Der Tür¬ knauf 1011 fungiert als Teilfläche der Empfangselektrode 11 der BDU. Die BDU ist mit einer hier nicht näher gezeigten elektrome- chanischen Sperreinrichtung operativ gekoppelt. Diese Sperrein¬ richtung bestimmt den Freigabezustand eines Sperrfingers 1015 der Türknaufeinrichtung. Erweist sich ein seitens der BDU aufge¬ griffenes Signal als zulässig, so wird die Sperreinrichtung in einen Freigabezustand gebracht, in welchem ein Drehung des Knaufköpfes 1011 auf den Sperrfinger 1015 übertragen wird.
Die Ausführungen zu Figur 1 und 2 gelten sinngemäß auch für Figur 3. Bei diesem Ausführungsbeispiel befindet sich die Elekt¬ rodeneinrichtung 11 im Bereich der Stirnfläche eines Schließzy¬ linders. Nach Maßgabe des Informationsinhaltes eines an die Elektrodeneinrichtung 11 angelegten elektrischen Feldes kann die in den Schließzylinder integrierte BDU den Schließzylinder in einen Zustand schalten, in welchem eine mechanische Drehung des Zylinderkerns 20 in Verbindung mit einem mechanischen Schlüssel ermöglicht ist.
Funktionsbeschreibung - Zugangsberechtigung / Keyless Access
Der Bewohner eines Hauses nähert sich einer Haustüre. Er trägt wenigstens eine ihn als hinsichtlich des Zutritts zu jenem Haus berechtigte Person ausweisende Identifikationseinheit (BEU) in
Form eines Schlüssels, Schlüsselanhängers oder einer Benutzer¬ karte körpernah bei sich. Körpernah bedeutet insbesondere auch:
in der Brieftasche, die in der Kleidung (Hose, Ja¬ cke, Mantel)
- in einer mitgeführten Tasche (Damenhandtasche, Ak¬ tentasche, Rucksack)
Streckt der Benutzer die Hand in Richtung Türgriff, wird dies ab einer bestimmten Distanz detektiert und die erforderlichen Sys¬ temkomponenten (Steuergerät) geweckt. Ab einer Distanz von 10-15 cm zwischen Hand und Griff startet ein Datentransfer zur Identi¬ fizierung. Die erforderliche Authentifizierung erfolgt während die Hand sich dem Türgriff weiter nähert. Wird die Hand in den inneren Bereich des Griffes eingeführt und damit die Absicht des Öffnens eindeutig, so wird dies ebenfalls und gesondert detek¬ tiert.
Alternativ kann bestimmt werden, dass die Öffnungsabsicht erst bei Berührung eine bestimmten Zone des Griffes, z.B. der Innen¬ seite des Griffes eindeutig ist. Die Schlosseinrichtung wird elektromechanisch in einen Zustand gebracht, in welchem der Verriegelungszustand aufgehoben ist, oder z.B. durch manuelle Betätigung eines Türknaufs oder einer Türklinke abschließend aufgehoben werden kann. Durch die entsprechenden elektromechani- schen Komponenten können für die Türentriegelung maßgebliche kinematische Kopplungen geschaffen, und/oder Sperrungen aufgeho¬ ben werden. Wird der Türgriff nicht betätigt, schließt die Ver¬ riegelung nach einer geeigneten Zeitspanne.
Der Schließvorgang könnte auch automatisch erfolgen, wie das Öffnen. Wird gewünscht, dass das Schließen als gesonderter Vor-
gang vom autorisierten Anwender bewusst durchgeführt wird, so kann beispielsweise im Griff eine gesonderte Elektrode unterge¬ bracht werden. Der Benutzer kann nach dem Schließen der Tür diese gesondert gekennzeichnete Fläche berühren, um die Verrie¬ gelung der Tür einzuleiten. Dazu muss sich der elektronische Schlüssel beim Benutzer befinden.
Ggf. wird in den Schlüssel zusätzlich eine klassische Fernbedie¬ nung integriert, welche bedarfsweise die Bedienung über eine Distanz von bis zu 20m ermöglicht.
Die anwenderseitig zu führende Schaltungseinrichtung, die sog. Body-Emitter-Unit BEU kann als eine in einen mechanischen Schlüssel, insbesondere Schlüsselknopf integrierte Schlüs- sel/Identifikationseinheit ausgebildet sein.
Die BEU ist die Schnittstelle zwischen Impulsgeber und dem Men¬ schen. Über sie können Impulse zum Wecken, Detektieren und Iden¬ tifizieren an die Haut des Menschen übergeben werden.
Die gesamte Einheit umfasst vorzugsweise noch eine Batterie, einen Pegelshifter und einen Microcontroller, welcher den Iden¬ tifikationscode und weitere Logik (Firmware) beinhaltet.
Body Detektor Unit in der tür- oder zargenseitigen Struktur
Die BodyDetektorUnit ist die Schnittstelle zwischen Mensch und Impulsempfänger. Über sie werden Impulse zum Wecken, Detektieren und Identifizieren an das türseitige System übergeben.
Zur gesamten Einheit gehört noch ein Filter, ein OP, ein Micro¬ controller und weitere Logik (Firmware) . Von diesem Controller aus, wird das Steuergerät angesprochen und weitere notwendige Einstellungen zum Datentransfer zwischen Schlüssel und Griff durchgeführt.
Die BDU ermöglicht die Unterscheidung zwischen Annäherung, Ein¬ führen der Hand in den inneren Bereich des Griffes und Berührung (Schließen) durch Umschaltung der Eingangsimpedanz (EIS) .
Kommunikation zwischen Schlüssel und Türgriff
Die erfindungsgemäße Technik unterscheidet sich von der Funk¬ technik. Die Kommunikation zwischen Schlüssel und Türgriff star¬ tet, wie oben beschrieben, bei Annäherung der Hand des Benutzers an den Türgriff ab einer Distanz von 10 cm. Zuvor wird das Sys¬ tem geweckt. Für das Wecken sind 3 verschiedene Szenarien denk¬ bar, die im Folgenden beschrieben und dargestellt werden. Allen ist gemein, dass der Schlüssel und der Empfänger im Türgriff jeweils merken, ob sie zueinander gehören.