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Dokumentenidentifikation DE202007011998U1 03.01.2008
Titel Schalter mit erhöhter Sicherheit gegen Abgriff und Sicherheitsgehäuse mit einem solchen Schalter
Anmelder THALES e-TRANSACTIONS GmbH, 36251 Bad Hersfeld, DE
Vertreter Maiwald Patentanwaltsgesellschaft mbH, 80335 München
DE-Aktenzeichen 202007011998
Date of advertisement in the Patentblatt (Patent Gazette) 03.01.2008
Registration date 29.11.2007
Application date from patent application 28.08.2007
IPC-Hauptklasse H01H 1/20(2006.01)A, F, I, 20070828, B, H, DE
IPC-Nebenklasse H01H 13/10(2006.01)A, L, I, 20070828, B, H, DE   

Beschreibung[de]
BEREICH DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schalter, wie beispielsweise einen Deckelkontakt, mit einer erhöhten Sicherheit gegen unberechtigten Abgriff und ein Sicherheitsgehäuse mit einem solchen Schalter.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Für sicherheitsrelevante Vorrichtungen kann es notwendig sein, einen Schalter bereitzustellen, bei dem es für einen Unbefugten schwierig ist, den jeweiligen Schaltzustand von außen zu erkennen. Zum Beispiel kann es bei Tastaturen von PIN-Eingabegeräten wünschenswert sein, dass die von einem Benutzer betätigten Tasten einer Tastatur darunter liegende Schalter betätigen, wobei es jedoch schwierig sein soll, den Schaltzustand dieser Schalter von außen unberechtigt zu detektieren. Ein unberechtigter Angreifer könnte ansonsten die eingegebene PIN (Personal Identification Number) auslesen und anschließend missbräuchlich verwenden.

Ferner kann ein Bedarf für Sicherheitsgehäuse bestehen, bei denen ein gegen Manipulation von außen zu schützender Raum von einem Gehäuse umgeben wird, das oben von einem Deckel verschlossen wird. Dabei muss sichergestellt werden, dass der Deckel nicht unberechtigt entfernt werden kann. Zu diesem Zweck können sogenannte Deckelkontakte vorgesehen sein, die zwischen dem Gehäuse und dem Deckel angeordnet sind. Solche Deckelkontakte können als Schalter wirken, die im Normalzustand, das heißt, wenn der Deckel ordnungsgemäß an dem Gehäuse angeordnet ist, geschlossen sind. Der geschlossene Zustand des Schalters kann von einer Sicherheitsschaltung im Innern des Gehäuses überwacht werden. Falls der Deckel unrechtmäßig entfernt werden sollte, wird der Schalter geöffnet, was von der Sicherheitsschaltung detektiert werden kann, woraufhin die Sicherheitsschaltung beispielsweise einen Alarm auslösen kann oder zu sichernde Daten löschen kann.

Die 1 und 2 zeigen schematisch einen herkömmlichen Deckelkontakt 101 im Querschnitt bzw. in Draufsicht. An einer als erstes Kontaktelement 103 ausgebildeten Platine sind ein erster und ein zweiter elektrisch leitfähiger Kontakt 105, 107 ausgebildet. Eine Silikonschaltmatte (nicht gezeigt) weist an ihrer Unterseite eine als zweites Kontaktelement 109 wirkende Kohlepille auf. Die Kontakte 105, 107 sind als jeweils halbkreisförmige, nebeneinander angeordnete leitfähige Bereiche ausgebildet.

Das erste Kontaktelement 103, das heißt zum Beispiel die Platine, kann an einem Gehäuseunterteil angeordnet sein und das zweite Kontaktelement 109, das heißt zum Beispiel die Schaltmatte, kann an einem dieses Gehäuseunterteil abdeckenden Deckel angebracht sein. Solange der Deckel ordnungsgemäß an Ort und Stelle ist, kann die Kohlepille des zweiten Kontaktelements 109 den Spalt zwischen dem ersten Kontakt 105 und dem zweiten Kontakt 107 überbrücken und somit eine elektrische Verbindung zwischen den beiden Kontakten 105, 107 herstellen. Wird zum Beispiel an den ersten Kontakt 105 von einer Sicherheitsschaltung ein elektrisches Signal angelegt, kann die Sicherheitsschaltung auf diese Weise detektieren, ob der Deckel noch ordnungsgemäß an Ort und Stelle ist, indem überprüft wird, ob das Signal über das zweite Kontaktelement 109 an den zweiten Kontakt 107 übertragen wird.

Um zu verhindern, dass die beiden Kontakte 105, 107 beispielsweise durch Einspritzen einer leitfähigen Flüssigkeit einfach überbrückt werden könnten und der Deckel auf diese Weise undetektiert entfernt werden könnte, wird ein zusätzlicher Kontakt 111 vorgesehen, der die beiden Kontakte 105, 107 des ersten Kontaktelements ringförmig umgibt und häufig als sogenannter „guard ring" bezeichnet wird.

3 zeigt in Draufsicht einen weiteren herkömmlichen Schalter 201. Die an der Oberfläche einer Platine angeordneten ersten und zweiten Kontakte 205, 207 sind in diesem Fall als Kreisviertel-förmige Kontaktflächen ausgebildet. Die zu dem ersten Kontakt 205 gehörigen beiden Kreisviertel-förmigen Kontaktflächen liegen sich entlang einer Diagonale durch den Schalter gegenüber, wohingegen sich die Kreisviertel-förmigen Kontaktflächen des zweiten Kontakts 207 entlang einer anderen Diagonale durch den Schalter gegenüberliegen. Zwischen den Kreisviertel-förmigen Kontaktflächen 205, 207 sind jeweils elektrisch isolierende Lücken vorgesehen. Eine als zweites Kontaktelement 209 dienende Kohlepille kann einen elektrischen Kontakt zumindest zwischen einer der Kreisviertel-förmigen Kontaktflächen des ersten Kontakts 205 und einer benachbarten Kreisviertel-förmigen Kontaktfläche des zweiten Kontakts 207 herstellen. Ein derart ausgebildeter Schalter oder Deckelkontakt gewährt ein zuverlässiges Schließen des Schalters, auch wenn das zweite Kontaktelement 209, beispielsweise beim Einsatz in einer Tastatur, schräg niedergedrückt werden sollte.

Allerdings können bei den oben beschriebenen herkömmlichen Schaltern bzw. Deckelkontakten, deren Funktion eventuell außer Betrieb gesetzt werden bzw. deren Schaltzustand abgegriffen werden. Dazu können zum Beispiel die beiden Kontakte 105, 107, 205, 207 miteinander verbunden werden oder ein eigener elektrischer Pegel könnte in den Schalter bzw. den Deckelkontakt zur Überwachung eingespeist werden. Eine elektrische Verbindung ließe sich beispielsweise eventuell durch zwei miteinander verbundene Nadeln erreichen, wobei die Nadeln zum Beispiel durch eine darüber liegende Silikonschaltmatte hindurchgestochen werden könnten und so die Kontaktflächen der ersten und zweiten Kontakte kontaktieren könnte.

Es kann daher als eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung angesehen werden, die oben in Bezug auf den Stand der Technik beschriebenen Probleme zumindest teilweise zu überwinden. Insbesondere kann Bedarf bestehen an einem Schalter und einem Sicherheitsgehäuse, bei dem ein Angriff auf die Kontakte des Schalters zumindest erschwert ist.

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Schalter vorgeschlagen, der ein erstes und ein zweites Kontaktelement aufweist. Das erste Kontaktelement weist eine Oberfläche auf, an der wenigstens ein erster und ein zweiter elektrisch leitfähiger Kontakt angeordnet sind. Das zweite Kontaktelement weist eine Oberfläche auf, an der wenigstens ein dritter elektrisch leitfähiger Kontakt angeordnet ist. Der Schalter ist hierbei derart ausgebildet, dass der dritte elektrisch leitfähige Kontakt eine elektrische Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten elektrisch leitfähigen Kontakt bewirken kann. Erfindungsgemäß umgibt der erste Kontakt den zweiten Kontakt ringförmig.

Die vorliegende Erfindung kann auf der Idee basierend angesehen werden, dass bei einem Schalter, bei dem ein zweites Kontaktelement dazu verwendet wird, um zwischen zwei elektrisch leitfähigen Kontakten eines ersten Kontaktelements eine elektrische Verbindung herzustellen, der zweite Kontakt des ersten Kontaktelements von dem ersten Kontakt des ersten Kontaktelements ringförmig umgeben wird. Mit anderen Worten sind die beiden Kontakte des ersten Kontaktelements ineinander verschachtelt angeordnet.

Damit kann zum Beispiel bewirkt werden, dass ein von extern kommendes Signal, dass durch ein Schließen des Schalters weitergeleitet werden soll, an den innen gelegenen zweiten Kontakt angelegt werden kann. Ein Angreifer, der dieses Signal abgreifen möchte, müsste sich von außen her an den innen liegenden zweiten Kontakt „heranarbeiten". Da der erste Kontakt den zweiten Kontakt ringförmig umgibt, wird ihm dies erheblich erschwert.

Es wird darauf hingewiesen, dass „ringförmig" hierbei nicht als kreisförmig interpretiert werden muss, sondern jede in sich geschlossene Struktur, die den zweiten Kontakt umgibt, gemeint sein kann.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist der an dem zweiten Kontaktelement vorgesehene dritte Kontakt einen größeren Umriss auf als der erste Kontakt, so dass der dritte Kontakt den ersten Kontakt vollständig überdecken kann. Da ein Angreifer den Schalter in der Regel von oben her angreifen wird, wird er kaum an den von dem oben liegenden dritten Kontakt überdeckten ersten und zweiten Kontakt des Schalters herangelangen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung haben der erste, der zweite und/oder der dritte einen kreisförmigen Außenumfang. Vorzugsweise sind die drei Kontakte koaxial angeordnet.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Schalter ferner einen vierten Kontakt an der Oberfläche des ersten Kontaktelements auf, wobei der vierte Kontakt den ersten Kontakt ringförmig umgibt. Ein solcher vierter Kontakt wird häufig auch als „guard ring" bezeichnet. Er kann dazu dienen, einen elektrischen Kontakt hin zu dem ersten Kontakt zu detektieren. Beispielsweise könnte ein Angreifer versuchen, einen elektrischen Kontakt zwischen dem ersten und dem zweiten Kontakt herzustellen, indem er eine elektrisch leitfähige Flüssigkeit in den Schalter spritzt. Eine solche elektrisch leitfähige Flüssigkeit würde sich jedoch gleichmäßig in dem Schalter verteilen und auch eine elektrische Verbindung zwischen dem ersten bzw. zweiten Kontakt und dem diese Kontakte umgebenden vierten Kontakt (dem guard ring) herstellen. Auf diese Weise könnte der Angriff erkannt werden und entsprechende Gegenmaßnahmen wie zum Beispiel das Löschen von kritischen Daten oder das Außerbetriebnehmen des Schalters eingeleitet werden.

Gemäß weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist das erste Kontaktelement an der Oberfläche einer Platine angeordnet und/oder das zweite Kontaktelement ist an der Oberfläche einer Schaltmatte angeordnet. Mit anderen Worten können an der Platine der innen liegende zweite Kontakt, der diesen ringförmig umgebende erste Kontakt und, optional, der diese beiden umgebende vierte Kontakt ausgebildet sein. Über der Platine kann eine Schaltmatte angeordnet sein, an deren unteren, zur Platine gerichteten Oberfläche der dritte Kontakt angeordnet ist. Der dritte Kontakt kann dabei beim Herunterdrücken der Schaltmatte in Kontakt mit dem ersten und dem zweiten Kontakt kommen und diese beiden miteinander elektrisch verbinden.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Sicherheitsgehäuse mit einem Schalter, wie er oben beschrieben wurde, bereitgestellt, wobei das erste Kontaktelement an einem ersten Gehäuseteil angeordnet ist und das zweite Kontaktelement an einem zweiten Gehäuseteil angeordnet ist. Das Sicherheitsgehäuse weist hierbei eine Sicherheitsschaltung auf, die dazu ausgelegt ist, zu detektieren, ob zwischen dem ersten und dem zweiten Kontakt des ersten Kontaktelements eine elektrische Verbindung besteht. Vorzugsweise ist die Sicherheitsschaltung ferner dazu ausgelegt, an den umgebenden ersten Kontakt des Schalters ein Signal anzulegen und eine Übertragung des Signals an den innen liegenden zweiten Kontakt zu detektieren.

Das Sicherheitsgehäuse kann ein geschlossenes Gehäuse sein, das einen zu schützenden Raum umgibt. Beispielsweise kann das Sicherheitsgehäuse einen nach unten hin geschlossenen Gehäuseunterteil und einen diesen nach oben hin abdeckenden Deckel aufweisen. Die erfindungsgemäßen Schalter können hierbei dann als sogenannte „Deckelkontakte" verwendet werden, mit deren Hilfe detektiert werden kann, ob der Deckel noch ordnungsgemäß an Ort und Stelle ist. Hierzu kann das erste Kontaktelement an dem Gehäuseunterteil angebracht sein und das zweite Kontaktelement kann an dem Deckel angebracht sein. Solange der Deckel das Gehäuseunterteil ordnungsgemäß verschließt, verbindet das an dem Deckel angeordnete zweite Kontaktelement mit seinem daran befindlichen dritten elektrisch leitfähigen Kontakt die beiden an dem Gehäuseunterteil angeordneten Kontaktelemente des dortigen ersten Kontaktelements. Dieser Kurzschluss kann von der in dem Sicherheitsgehäuse befindlichen Sicherheitsschaltung detektiert werden. Sobald dieser Kurzschluss unterbrochen wird, erkennt die Sicherheitsschaltung, dass der Gehäusedeckel nicht mehr ordnungsgemäß an Ort und Stelle ist und kann entsprechende Gegenmaßnahmen initiieren, wie zum Beispiel das Löschen von Daten von ebenfalls in dem Sicherheitsgehäuse befindlichen Speicherelementen oder das Auslösen eines Alarms.

Die vorangehend in Bezug auf einzelne Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschriebenen Merkmale können in beliebiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können auch Merkmale, die für den Schalter beschrieben wurden, mit Merkmalen des erfindungsgemäßen Sicherheitsgehäuses kombiniert werden.

Die vorangehend beschriebenen und weitere Aspekte, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung spezifischer Ausführungsformen und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ersichtlich.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie A-A aus 2 eines herkömmlichen Deckelkontakts.

2 zeigt eine Draufsicht des Deckelkontakts aus 1.

3 zeigt eine Draufsicht eines weiteren herkömmlichen Deckelkontakts.

4 zeigt eine Draufsicht eines als Deckelkontakt ausgebildeten Schalters gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

5 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie B-B des Deckelkontakts aus 4.

6 zeigt einen Querschnitt eines Sicherheitsgehäuses gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Die Zeichnungen sind jeweils nur schematische Prinzipskizzen. Gleiche oder ähnliche Bezugszeichen in den Zeichnungen bezeichnen gleiche oder ähnliche Elemente.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG

Der in den 4 und 5 als Deckelkontakt dargestellte Schalter 1 weist ein erstes Kontaktelement 3 und ein zweites Kontaktelement 9 auf, wobei das zweite Kontaktelement 9 zur zeichnerischen Deutlichkeit lediglich gestrichelt dargestellt ist. Das als Platine ausgebildete erste Kontaktelement 3 weist an seiner Oberfläche einen ersten Kontakt 5 und einen zweiten Kontakt 7 auf. Der erste Kontakt 5 umgibt den zweiten Kontakt 7 ringförmig und ist koaxial mit diesem ausgebildet. Die beiden Kontakte 5 und 7 werden wiederum ringförmig von einem als guard ring wirkenden vierten Kontakt 11 umgeben.

An der Unterseite des zweiten Kontaktelements 9 befindet sich der dritte Kontakt 13. Das zweite Kontaktelement 9 weist dabei einen größeren Außendurchmesser auf als der erste Kontakt 5 des ersten Kontaktelements 3, so dass der dritte Kontakt 13 den ersten Kontakt 5 vollständig überdeckt. Allerdings ist der Außendurchmesser des dritten Kontakts 13 kleiner als der Innendurchmesser des als guard ring wirkenden vierten Kontakts 11, so dass der guard ring nicht durch das zweite Kontaktelement mit dem ersten und dem zweiten Kontakt kurzgeschlossen werden kann.

6 zeigt ein Sicherheitsgehäuse gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Sicherheitsgehäuse weist ein Gehäuseunterteil 21 und einen Deckel 23 auf. Zwischen dem Gehäuseunterteil 21 und dem Deckel 23 ist ein erfindungsgemäßer Schalter 1 als Deckelkontakt vorgesehen. Das erste Kontaktelement 3 ist dabei an dem Gehäuseunterteil 21 angeordnet und das zweite Kontaktelement 9 ist an dem Deckel 23 angeordnet.

So lange der Deckel 23 ordnungsgemäß das Gehäuseunterteil 21 verschließt, schließt das zweite Kontaktelement 9 das erste Kontaktelement 3 kurz. Eine Sicherheitsschaltung 25 ist mit dem ersten und dem zweiten Kontakt des Schalters 1 verbunden. So lange der Schalter kurzgeschlossen ist, kann die Sicherheitsschaltung 25 eine elektrische Verbindung zwischen dem ersten Kontakt 5 und dem zweiten Kontakt 7 des Schalters 1 detektieren. Sollte der Deckel 23 jedoch entfernt werden, wird die elektrische Verbindung zwischen dem ersten Kontakt 5 und dem zweiten Kontakt 7 unterbrochen, was von der Sicherheitsschaltung 25 erkannt werden kann, woraufhin diese entsprechende Maßnahmen initiieren kann.

Die Sicherheitsschaltung 25 kann hierzu ein Signal an den außen liegenden ersten Kontakt 5 anlegen und messen, ob dieses Signal beim innen liegenden zweiten Kontakt 7 ankommt. Dadurch, dass das Signal an dem außen liegenden ersten Kontakt 5 anliegt und das zweite Kontaktelement 9 den ersten Kontakt 5 und den zweiten Kontakt 7 vollständig überdeckt, ist es für einen Angreifer schwierig, zum Beispiel mit einer Nadel von radial außen kommend die beiden Kontakte 5, 7 des ersten Kontaktelements kurzzuschließen, um dann den Deckel 23 mit dem daran befindlichen zweiten Kontaktelement 9 unbemerkt entfernen zu können. Der Angreifer müsste um das erste Kontaktelement 9 herum den ersten Kontakt 5 und den von diesem ringförmig umgebenen, weiter innen liegenden zweiten Kontakt 7 miteinander verbinden, was erhebliche Schwierigkeiten mit sich bringen würde. Ferner wird es einem Angreifer auch nicht gelingen, dass an dem außen liegenden ersten Kontakt 5 anliegende Signal zu imitieren und unbemerkt an dem weiter innen liegenden zweiten Kontakt einzuspeisen, um so den Deckel unbemerkt öffnen zu können.

Abschließend wird darauf hingewiesen, dass die Begriffe „umfassen", „aufweisen", etc. das Vorhandensein weiterer Elemente nicht ausschließen. Der Begriff „ein" schließt auch das Vorhandensein einer Mehrzahl von Gegenständen nicht aus. Die Bezugszeichen in den Ansprüchen dienen lediglich der besseren Lesbarkeit und sollen den Schutzbereich der Ansprüche in keiner Weise einschränken.

1
Schalter
3
erstes Kontaktelement
5
erster Kontakt
7
zweiter Kontakt
9
zweites Kontaktelement
11
vierter Kontakt
13
dritter Kontakt
21
Gehäuseunterteil
23
Deckel
25
Sicherungsschaltung
101, 201
herkömmlicher Schalter
103, 203
erstes Kontaktelement
105, 205
erster Kontakt
107, 207
zweiter Kontakt
109, 209
zweites Kontaktelement
111, 211
vierter Kontakt


Anspruch[de]
Schalter (1), aufweisend:

ein erstes Kontaktelement (3);

ein zweites Kontaktelement (9);

wobei das erste Kontaktelement (3) eine Oberfläche aufweist, an der wenigstens ein erster und ein zweiter elektrisch leitfähiger Kontakt (5, 7) angeordnet sind;

wobei das zweite Kontaktelement (9) eine Oberfläche aufweist, an der wenigstens ein dritter elektrisch leitfähiger Kontakt (13) angeordnet ist;

wobei der Schalter (1) derart ausgebildet ist, dass der dritte elektrisch leitfähige Kontakt (13) eine elektrische Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten elektrisch leitfähigen Kontakt (5, 7) bewirken kann; und

wobei der erste Kontakt (5) den zweiten Kontakt (7) ringförmig umgibt.
Schalter nach Anspruch 1, wobei der dritte Kontakt (13) einen größeren Umriss aufweist als der erste Kontakt (5), sodass der dritte Kontakt den ersten Kontakt vollständig überdecken kann. Schalter nach Anspruch 1 oder 2, wobei der erste, zweite und/oder dritte Kontakt (5, 7, 13) einen kreisförmigen Außenumfang haben. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner aufweisend einen vierten Kontakt (11) an der Oberfläche des ersten Kontaktelementes (3), wobei der vierte Kontakt den ersten Kontakt ringförmig umgibt. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das erste Kontaktelement (3) an der Oberfläche einer Platine angeordnet ist. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das zweite Kontaktelement (5) an der Oberfläche einer Schaltmatte angeordnet ist. Sicherheitsgehäuse mit einem Schalter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6,

wobei das erste Kontaktelement (3) an einem ersten Gehäuseteil (21) angeordnet ist und das zweite Kontaktelement (9) an einem zweiten Gehäuseteil (23) angeordnet ist;

wobei das Sicherheitsgehäuse eine Sicherheitsschaltung (25) aufweist, die dazu ausgelegt ist, zu detektieren, ob zwischen dem ersten und dem zweiten Kontakt (5, 7) des ersten Kontaktelements (3) eine elektrische Verbindung besteht.
Sicherheitsgehäuse nach Anspruch 7, wobei die Sicherheitsschaltung dazu ausgelegt ist, an den ersten Kontakt (5) ein Signal anzulegen und eine Übertragung des Signals an den zweiten Kontakt (7) zu detektieren.






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