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Chipkartenleser - Dokument DE3442397C2
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE3442397C2 09.09.1993
Titel Chipkartenleser
Anmelder Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München, DE
Erfinder Graßl, Erwin, 8000 München, DE;
Hansbauer, Hermann, 8000 München, DE
DE-Anmeldedatum 20.11.1984
DE-Aktenzeichen 3442397
Offenlegungstag 22.05.1986
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 09.09.1993
Veröffentlichungstag im Patentblatt 09.09.1993
IPC-Hauptklasse G06K 7/06
IPC-Nebenklasse G06K 7/015   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung beinhaltet einen Chipkartenleser mit in einem Aufnahmeteil entgegen Federkraft verschiebbar gelagerten Schlitten, Federn zur Kontaktierung eines auf der Karte befindlichen Chips sowie eine Vorrichtung zum Ein- und Ausschalten der Lese- und Auswerteeinrichtung.

Ein derartig aufgebauter Chipkartenleser ist bereits durch die GB 21 24 420 A bekannt.

Ferner ist entsprechend der nachveröffentlichten DE 33 43 727 A1 eine Anordnung bekannt, bei der die Chipkarte zunächst reibungs- bzw. kontaktlos in den Schlitten eingelegt wird. Erst nach dem Einschieben des Schlittens in das Aufnahmeteil wird etwa in der Endlage, also in der Leselage der Chipkarte deren Kontaktierung vorgenommen. Diese Kontaktierung erfolgt durch einen an der Aufnahme angeordneten Steg, der etwa in dieser Endlage die mit dem Schlitten bewegten Kontaktfedern auf die Chipkarte niederdrückt. Die Ein- und Abschaltung der Lese- und Auswerteeinrichtung erfolgt über einen separaten Mikroschalter.

Bei häufiger Anwendung unterliegen der Chipkartenleser sowie die Chipkarte einer unvermeidbaren Verschmutzung. Um dennoch die Betriebssicherheit zu gewährleisten, werden zur Kontaktierung der Chipkarte höhere Kontaktkräfte als normalerweise erforderlich, benötigt. Dies hat z. B. bei Geräten mit relativ geringem Gewicht, z. B. leichten Fernsprechgeräten zur Folge, daß das Gerät in unerwünschter Weise verschoben wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Chipkartenleser nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 mit hohen Kontaktkräften bei gleichzeitig geringen Einschubkräften zu schaffen.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Schlitten die Federn zur Kontaktierung des Chips sowie die Vorrichtung zum Ein- und Ausschalten der Lese- und Auswerteeinrichtung trägt, wobei die Steuerung dieser beiden Einrichtungen durch einen quer zur Einführungsrichtung im Schlitten angeordneten Schieber erfolgt, der von zumindest einer in dem Aufnahmeteil angeordneten Steuerfläche betätigt wird.

Durch diese Anordnung wird die Kontaktierung der Chipkarte über zwei Wege vorgenommen, nämlich durch Längsverschiebung des Schlittens sowie durch die Längsbewegung des Schiebers. Damit wird ohne Erhöhung des Verschiebeweges des die Chipkarte aufnehmenden Schlittens der wirksame Weg zur Steuerung der Kontaktfedern beträchtlich erhöht, so daß bei höheren Kontaktkräften lediglich eine geringere Kraft zum Einschieben erforderlich ist. Aufgrund der über die zwei Wege angesteuerten Kontaktfedern werden diese nicht schlagartig wie bei den bekannten Kontaktvorrichtungen in ihre Kontaktlage gebracht, so daß die Lebensdauer von Chipkarte und Kontaktfedern erheblich verlängert wird. Durch Anordnung der Vorrichtung zum Ein- und Ausschalten der Lese- und Auswerteeinrichtung und dessen Betätigung durch den Schieber innerhalb des Schlittens werden, da diese Vorrichtung gleichzeitig mit den Kontaktfedern angesteuert wird, ebenfalls geringere Einschubkräfte benötigt wie dies bei Vorhandensein eines Mikroschalters der Fall ist.

Dabei kann die Vorrichtung zum Ein- und Ausschalten der Lese- und Auswerteeinrichtung durch eine Hauptfeder und einen Gegenkontakt gebildet sein, wobei das freie Ende der Hauptfeder an einem Nocken des Schiebers anliegt und der Schieber in seiner Ausgangslage (Fig. 1) durch diese Hauptfeder vorgespannt ist. In diesem Fall bringt die Hauptfeder die Kraft zur Rückstellung des Schiebers in eine definierte Lage auf, so daß gesonderte Federelemente zur Rückführung des Schiebers entfallen können.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann das Aufnahmeteil U-förmig gestaltet sein und seine beiden Schenkel in Einführungsrichtung versetzt angeordnete Steuerflächen aufweisen. Dadurch kann die Baubreite minimal gehalten werden, wobei gleichzeitig die Steuerflächen ein Verkanten des Schlittens verhindern und somit dessen gute Führung gewährleisten.

Weiterhin kann der Schieber in einem Führungsschacht des Schlittens gelagert sein und Auflaufschrägen aufweisen, die jeweils mit einem freien Ende einer einseitig eingespannten Kontaktfeder zusammenarbeiten. Dabei können die Kontaktfedern in ihrem Kontaktbereich im wesentlichen S-förmig gestaltet sein und von im Schieber vorgesehenen Kanälen aufgenommen werden. Durch Einbringen der Kontaktfedern in Kanälen kann ebenfalls die Bauhöhe des Schlittens gering gehalten werden.

Um zu verhindern, daß die Chipkarte in ihrer Leselage vorschriftswidrig gezogen wird und damit durch die eingeschaltete Lese- und Auswerteeinrichtung beschädigt wird, ist der Hauptfeder eine Wippe zugeordnet, deren eines freies Ende durch eine Schräge des Schiebers steuerbar ist und deren anderes freies Ende durch eine Schraubenfeder in Richtung auf die Chipkarte gedrückt wird, wobei die Wippe einen Arm besitzt, dessen freies Ende eine geneigte und die Hauptfeder übergreifende Fläche aufweist. Aufgrund dieser Anordnung wird schon nach kurzer Wegstrecke der Chipkarte die Wippe durch die Schraubenfeder verschwenkt, wobei durch die geneigte Fläche des Armes die Hauptfeder vom Gegenkontakt weggedrückt wird. Dadurch wird die Lese- und Auswerteeinrichtung abgeschaltet.

Es besteht bei dieser Ausführungsform die Möglichkeit, den Schlitten ohne Aufnahmeteil zu verwenden, da der Schlitten für sich ein funktionsfähiges Teil darstellt. Weiterhin ist es denkbar, den Schieber des Schlittens in der Leselage zu fixieren und somit mit demselben Bauteil einen Billigleser ohne Außensteuerung mit den nunmehr als Schleifkontakt wirkenden Kontaktfedern zu realisieren. Bei beiden zuletzt erwähnten Ausführungsformen kann zur Erhaltung der Funktionsfähigkeit und damit zur Verlängerung der Lebensdauer der Chipkarte die erwähnte Wippe vorhanden sein, die eine rasche Abschaltung der Lese- und Auswerteeinrichtung bewirkt.

Die Erfindung soll im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.

Es zeigt

Fig. 1 die Führung des Schlittens im Kartenleser in einer Aufsicht Fig. 2 von der Leseseite der Chipkarte her gesehen eine Aufsicht auf den Schlitten in dessen Leselage Fig. 3 von der Leseseite der Chipkarte her gesehen eine Aufsicht auf den Schlitten in dessen Ausgangszustand Fig. 4 eine geschnittene Seitenansicht des Schlittens in dessen Leselage Fig. 5 einen Schnitt durch die Anordnung nach Fig. 4 längs der Schnittlinie V-V Fig. 6 eine geschnittene Seitenansicht des Schlittens in dessen Ausgangslage Fig. 7 einen Schnitt durch die Anordnung nach Fig. 6 längs der Schnittlinie VII-VII Fig. 8 eine Einzelheit von der Leseseite des Schlittens her gesehen im Lesezustand Fig. 9 einen Schnitt durch die Anordnung nach Fig. 8 längs der Schnittlinie IV-IV Fig. 10 eine Einzelheit von der Leseseite des Schlittens her gesehen bei gerade gezogener Chipkarte Fig. 11 einen Schnitt durch die Anordnung nach Fig. 10 längs der Schnittlinie XI-XI Fig. 12 eine Möglichkeit zur Ver- und Entriegelung des Schlittens innerhalb des Kartenlesers.

Der in den Figuren dargestellte Chipkartenleser besteht im wesentlichen aus dem Aufnahmeteil 1 und dem in diesem Aufnahmeteil 1 längs verschiebbar geführten Schlitten 2. Der Schlitten 2 wird dabei entgegen der Kraft von zwei Federn 3 in die Leselage bewegt und in dieser Lage z. B. mittels einer Herzkurvensteuerung verrastet gehalten. Durch erneuten Druck auf den Schlitten 2 wird dieser durch die Federn 3 in seine Ausgangslage zurückgeführt.

Beim Einführen der Karte ( Chipkarte) 4 wird der Schlitten in der Pfeilrichtung A bewegt. Innerhalb des Schlittens 2 ist ein diesen mit seinen Enden 5 und 6 überragender Schieber 7 angeordnet, auf dessen Funktion später noch eingegangen wird. Dieser Schieber 7 wird durch die Steuerflächen 8 und 9 des Aufnahmeteils 1 betätigt. In Fig. 1 ist die Ausgangslage des Schlittens dargestellt, d. h. der Schlitten wird durch die Federn 3 an die Ansätze 10 am Aufnahmeteil gedrückt, die einen Anschlag für den Schlitten 2 bilden. Beim Einschieben des Schlittens in Pfeilrichtung A in das Aufnahmeteil 1 gleitet der mittels der Kraft der Hauptfeder 11 vorgespannte Schieber 7 zunächst entlang der Steuerfläche 9 und trifft nach kurzem Hubweg auf die Steuerfläche 8, durch die er in die Leselage gedrückt wird.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Aufsicht auf den Schlitten 2 in seiner Leselage ist der Schieber 7 erkennbar, der in einem Führungsschacht 12 des Schlittens 2 gelagert ist. Dieser Schieber 7 betätigt einmal die in Kanälen 13 angeordneten Federn (Kontaktfedern) 14 sowie die bereits erwähnte, in einer Ausnehmung 15 geführte Hauptfeder 11. In der Leselage des Schlittens 2 ist die Hauptfeder 11 mit einem Gegenkontakt 16 elektrisch verbunden, wobei die Lese- und Auswerteeinrichtung angeschaltet ist.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Aufsicht ist die in Fig. 1 gezeigte Ausgangslage des Schlittens 2 innerhalb des Aufnahmeteils 1 wiedergegeben, d. h. durch den Schieber wird die Hauptfeder 11 vom Gegenkontakt 16 durch den Nocken 17 entfernt und damit weiter vorgespannt.

Die Fig. 4 gibt die Lage der Kontaktfedern 14 in der Leselage des Schlittens 2 wieder. Dabei ist erkennbar, daß der Schlitten 2 im wesentlichen aus einem U-förmigen Grundteil 20, das einen Einführungsschlitz 18 für die Chipkarte 4 aufweist, und einem Zwischenträger 19 besteht, der im U-förmigen Grundteil 20 angeordnet ist und die Kanäle 13 für die Kontaktfedern 14 besitzt. Die Kontaktfedern 14 sind jeweils in ihren Kontaktbereichen S-förmig gestaltet und frei beweglich gehaltert, während sie in ihren Befestigungsbereichen in etwa U-förmig ausgebildet und fest eingespannt sind. Im Befestigungsbereich 22 sind wiederum ihre freien Enden 23 jeweils abgewinkelt und ragen durch Bohrungen 24 einer Leiterplatte 25 hindurch.

Die Kontaktfedern 14 werden durch den Schieber 7 in die Leselage gedrückt. Zu diesem Zweck besitzt der Schieber 7 für jede Kontaktfeder 14 eine Auflaufschräge 26, die die jeweilige Kontaktfeder 14 in die in Fig. 5 gezeigte Lage steuert und somit die Kontaktbereiche 21 in Richtung auf die Kontaktflächen 27 der Chipkarte 4 zubewegt und mit derselben kontaktiert.

Die Fig. 6 und 7 zeigen den Schlitten in dessen Ausgangslage. Die Chipkarte 4 ist bereits in den Einführungsschlitz 18 bis zu einem Anschlag eingeschoben. Dabei befindet sich die Chipkarte 4 und der Schlitten 2 in der in Fig. 1 dargestellten Lage, d. h. die Chipkarte ist nicht kontaktiert. Wie aus den Figuren zu ersehen ist, sind die Kontaktbereiche 21 von den Kontaktflächen 27 der Chipkarte abgehoben und noch nicht durch die Auflaufschrägen 26 betätigt worden.

Wie bereits erwähnt, wird die Chipkarte 4 erst in ihrer Leselage kontaktiert, wobei die Hauptfeder 11 und der Gegenkontakt 16 aufeinanderliegen und die Lese- und Auswerteeinrichtung angeschaltet ist. Über eine am Schieber 7 angebrachte Schräge 29 wird in der Ausgangslage des Schlittens (Fig. 1) eine Wippe entgegen der Kraft der Schraubenfeder 30 verschwenkt. Beim Einschieben der Chipkarte in den Einführungsschlitz 18 wird der Randsteg 31 der Wippe 28 von der Chipkarte 4 übergriffen. Bei normalem Einschieben des Schlittens mit der Chipkarte in die Leselage (verriegelter Zustand des Schlittens z. B. durch eine Herzkurve) bleibt die Wippe 28 in der in Fig. 9 gezeigten Lage, d. h. Hauptfeder 11 und Gegenkontakt 16 sind geschlossen (Fig. 8) die Lese- und Auswerteeinrichnung angeschaltet. Die Wippe 28 besitzt weiterhin einen in den Bereich der Hauptfeder 11 hineinragenden Arm 32, dessen Endbereich 33 als geneigte Fläche gestaltet ist. Bei der in Fig. 8 und 9 gezeigten Darstellung bleibt dieser Endbereich von der Hauptfeder 11 abgehoben. Dieser Zustand ist in der Detailzeichnung von Fig. 8 erkennbar und stellt einen Schnitt längs der Schnittlinie VIII-VIII dar.

Wird der Schlitten ohne Einführung einer Chipkarte in Richtung der Verriegelungstellung gedrückt, so werden durch den Schieber 7 zwar die Kontaktfedern 14 betätigt, jedoch wird aufgrund der Schräge 29 am Schieber und der Schraubenfeder 30 die Wippe in die in Fig. 10 und 11 gezeigte Lage verschwenkt, wodurch Hauptfeder und Gegenkontakt 16 nicht miteinander in Berührung gelangen. Dieses Trennen der Hauptfeder vom Gegenkontakt 16 wird durch die erwähnte geneigte Fläche 33 des an der Wippe 28 angeformten Armes 32 bewirkt. Dieser Zustand ist wiederum in der Detailzeichnung von Fig. 10 erkennbar und stellt einen Schnitt längs der Schnittlinie X-X dar.

Befindet sich der Schlitten mit eingeschobener Chipkarte 4 in der Leselage, d. h. im verriegelten Zustand des Schlittens (Fig. 2, 9) so ist der Randsteg 31 durch die Chipkarte 4 niedergedrückt. Wird bei verriegeltem Schlitten vorschriftswidrig die Chipkarte 4 in Pfeilrichtung B (Fig. 11) herausgezogen, so wird der Randsteg 31 der Wippe 28 nach einer kurzen Weglänge von der Chipkarte 4 freigegeben, wodurch aufgrund der auf den Randsteg 31 einwirkenden Schraubenfeder der die geneigte Fläche 33 aufweisende Arm 32 diese Hauptfeder 11 vom Gegenkontakt wegdrückt. Der Schieber 7 hat sich bei diesem Vorgang in der Leselage soweit verschoben, daß das dem Randsteg 31 gegenüberliegende Ende der Wippe freigegeben ist. Dadurch wird die Lese- und Auswerteeinrichtung abgeschaltet.

Wie bereits erwähnt, kann die Ver- und Entriegelung des Schlittens innerhalb des Aufnahmeteils mittels einer Herzkurvensteuerung erfolgen. In Fig. 12 ist eine weitere Möglichkeit zur Ver- und Entriegelung des Schlittens 2 wiedergegeben. Diese Vorrichtung besteht aus einem in einer Halterung 34 angeordneten Hubmagneten 35, der auf einen schwenkbar gelagerten Kipphebel 36 einwirkt. Der Kipphebel 36 weist einen winkelförmigen Ansatz 37 auf, der im Verriegelungszustand in eine formmäßig diesem Ansatz 37 entsprechende Vertiefung 38 des Schlittens 2 eingreift. Nach Beendigung des Lesevorgangs kann durch einen entsprechenden elektrischen Impuls der Kipphebel in die Entriegelungsstellung verschwenkt werden, wodurch der Schlitten 2 freigegeben wird.

Für bestimmte Anwendungsfälle kann es weiterhin wünschenswert sein, den Chipkartenleser ohne Ver- und Entriegelungseinrichtung auszurüsten. Das ist insbesondere in den Fällen erwünscht, in denen lediglich Informationen gelesen werden sollen, die durch kurzfristiges Einschieben des Schlittens abgerufen werden können.

Bezugszeichenliste

1 Aufnahmeteil

2 Schlitten

3 Federn

4 Chipkarte

5, 6 Enden des Schiebers

7 Schieber

8, 9 Steuerflächen

10 Ansätze

11 Hauptfeder

12 Führungsschacht

13 Kanäle für Kontaktfedern

14 Kontaktfedern

15 Ausnehmung

16 Gegenkontakt

17 Nocken

18 Einführungsschlitz

19 Zwischenträger

20 U-förmiges Grundteil

21 Kontaktbereich

22 Befestigungsbereiche

23 freie Enden der Kontaktfedern 14

24 Bohrungen

25 Leiterplatte

26 Auflaufschräge

27 Kontaktflächen

28 Wippe

29 Schräge

30 Schraubenfeder

31 Randsteg

32 Arm

33 geneigte Fläche des Endbereiches des Armes 32

34 Halterung

35 Hubmagnet

36 Kipphebel

37 winkelförmiger Ansatz

38 Vertiefung


Anspruch[de]
  1. 1. Chipkartenleser mit in einem Aufnahmeteil (1) entgegen Federkraft verschiebbar gelagertem Schlitten (2), Federn (14) zur Kontaktierung eines auf der Karte (4) befindlichen Chips sowie einer Vorrichtung zum Ein- und Ausschalten der Lese- und Auswerteeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitten (2) die Federn (14) zur Kontaktierung des Chips sowie die Vorrichtung (11, 16) zum Ein- und Ausschalten der Lese- und Auswerteeinrichtung trägt, wobei die Steuerung dieser beiden Einrichtungen durch einen quer zur Einführungsrichtung im Schlitten (2) angeordneten Schieber (7) erfolgt, der von zumindest einer in dem Aufnahmeteil (1) angeordneten Steuerfläche (8, 9) betätigt wird.
  2. 2. Chipkartenleser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Ein- und Ausschalten der Lese- und Auswerteeinrichtung durch eine Hauptfeder (11) und einen Gegenkontakt (16) gebildet ist, wobei das freie Ende der Hauptfeder (11) an einem Nocken (17) des Schiebers (7) anliegt und der Schieber (7) in seiner Ausgangslage (Fig. 1) durch diese Hauptfeder (11) vorgespannt ist.
  3. 3. Chipkartenleser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufnahmeteil (1) U-förmig gestaltet ist und beide Schenkel in Einführungsrichtung versetzt angeordnete Steuerflächen (8, 9) aufweisen.
  4. 4. Chipkartenleser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (7) in einem Führungsschacht (12) des Schlittens (2) gelagert ist und Auflaufschrägen (26) aufweist, die jeweils mit einem freien Ende einer einseitig eingespannten Feder (14) zusammenarbeiten.
  5. 5. Chipkartenleser nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn (14) in ihrem Kontaktbereich (21) im wesentlichen S-förmig gestaltet sind und von im Schieber (7) vorgesehenen Kanälen (13) aufgenommen werden.
  6. 6. Chipkartenleser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptfeder (11) eine Wippe (28) zugeordnet ist, deren eines freies Ende durch eine Schräge (29) des Schiebers (7) steuerbar ist und deren anderes freies Ende durch eine Schraubenfeder (30) in Richtung auf die Chipkarte gedrückt wird, wobei die Wippe (28) einen Arm (32) besitzt, dessen freies Ende eine geneigte und die Hauptfeder (11) übergreifende Fläche (33) aufweist.






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