Die Erfindung richtet sich auf eine Schaltungseinrichtung zur Verbleibsüberwachung von Schlüsseleinrichtungen in Aufnahmesystemen, insbesondere Türschlössern von Türeinrichtungen die als solche mit elektronischen Zugangskontrolleinrichtungen ausgestattet sind.

Es ist bekannt, mechanische Schließsysteme mit einer elektronischen Schaltungseinrichtung auszustatten, die in der Lage ist, ein von einer Schlüsseleinrichtung generiertes Schlüsselsignal zu empfangen und auf Grundlage einer Schlüsselcode-Verarbeitungsprozedur dieses Signal mit Blick auf dessen Muster und hierdurch transportierte Informationsinhalte zu verarbeiten. Anhand des Verarbeitungsergebnisses kann die Freischaltung des Schließsystems veranlasst und insoweit eine Zugangskontrolle realisiert werden. Diese Schaltungseinrichtungen werden üblicherweise mit kleinen Batterien ausgestattet. Die Signalübertragung von der Schlüsseleinrichtung zu der Schaltungseinrichtung wird üblicherweise unter Einsatz von Transpondereinrichtungen auf Grundlage elektromagnetischer Wechselwirkungseffekte bewerkstelligt.

Um das Einführen oder den Verbleib von Schlüsseln in Schließzylindern zu erfassen, sind üblicherweise innerhalb eines Schließzylinders durch den Schlüssel betätigte mechanische oder magnetische Schalter vorgesehen. Dies stellt einen erheblichen Aufwand bei der Konstruktion und Ausführung der Schließzylinder dar. Dadurch bedingt, müssen sehr aufwendige Schließzylinder bereitgestellt und gegen die herkömmlichen ausgetauscht werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, Lösungen anzugeben, die es ermöglichen, unter Verwendung preiswerter Mechanik, insbesondere handelsüblicher Schlosskomponenten ein Schlosssystem zu schaffen bei welchem zumindest ergänzend zur mechanischen Schließfunktion ein entsprechender Schließzustand auf Grundlage einer elektronischen Signalverarbeitung festgelegt wird und die entsprechenden Signale durch eine mobile Einheit, insbesondere eine mit einem mechanischen Schlüssel gekoppelte mobile Schlüssel-Schaltung zuverlässig bereitgestellt werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Schaltungseinrichtung zur Festlegung eines für den Verriegelungszustand einer Türeinrichtung maßgeblichen Schaltungszustandes auf Grundlage einer signalverarbeitenden Betrachtung, wobei die Schaltungseinrichtung eine mobile Schlüsselkomponente und eine der Türeinrichtung zugeordnete Türkomponente umfasst und die beiden Komponenten derart ausgelegt sind, dass bei hinreichender gemeinsamer Annäherung zwischen diesen eine Signalübertragung auf Grundlage feldelektrischer Wechselwirkungseffekte erfolgt, wobei sich diese Schaltungseinrichtung dadurch auszeichnet, dass die Schaltungseinrichtung derart konfiguriert ist, dass durch diese festgestellt wird, ob ein für eine hinreichende Annäherung der Schlüsselkomponente und der Türkomponente indikatives Dialogkriterium erfüllt ist und dass die Abfragerate zur Feststellung des Dialogkriteriums mit Fortschritt positiver Feststellungen abnimmt.

Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, unter Verwendung von Standardkomponenten vorzugsweise handelsüblichen mechanischen Schließzylindern ein elektronisches Schlosssystem zu realisieren ohne dass es eines schlossseitig vorgesehenen Schaltorgans zur mechanischen Erfassung der Schlüsselpräsenz bedarf. Dabei wird neben der herkömmlichen Schließfunktion, die erhalten bleibt, ein elektronisches Signal an eine Auswerteeinheit gesandt, welches von einem eingesteckten Schlüssel stammt. Dieser kann auf einfache Weise mit der relevanten Elektronik ausgestattet werden.

Ferner schafft die Erfindung vorteilhafte Möglichkeiten, um den Verbleib eines Schlüssels im Schließzylinder ohne Schalter stromsparend nachzuweisen. Zusätzlich kann auf Grundlage des erfindungsgemäßen Lösungskonzeptes in einer bestimmten Ausgestaltung sicher ermittelt werden, ob der Schlüssel von innen oder von außen in die Tür eingesteckt wurde.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Schaltung derart konfiguriert, dass bei fortlaufender Erfüllung des Dialogkriteriums die Abfragehäufigkeit auf eine Mindestabfragehäufigkeit abgesenkt wird. Der Wert für diese Mindestabfragehäufigkeit ist vorzugsweise derart festgelegt, dass wenigstens eine Abfrage des Dialogkriteriums innerhalb einer für den Einsatz, oder die Entnahme eines Schlüssels aus einer zugeordneten Schlosseinrichtung typischen Zeitspanne sichergestellt ist.

Es ist möglich, das Dialogkriterium auf Grundlage des Eingangs eines als Wecksignal interpretierbaren Signalereignisses zu bestimmen und die Häufigkeit und/oder die zeitliche Länge der Ausgabe des Wecksignals und/oder auch die Abfrage desselben mit Fortschritt erfolgreicher Abfragen abzusenken.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Wecksignal in Form eines seitens der Türkomponenten generierten Wechselfeldes bereitgestellt. Es ist möglich, über dieses Wechselfeld eine türseitige Kondensatoreinrichtung aufzuladen und eine an dieser Kondensatoreinrichtung anliegende Spannung als schaltungsrelevante Größe, insbesondere als logischen Zustand auszuwerten. Bei der Verwendung einer derartigen Kondensatoreinrichtung wird es möglich, mit Abnahme des Ladezustands des Kondensators auch die Abfragehäufigkeit abzusenken. Es ist möglich, anhand des Aufbaus des Ladezustands des Kondensators hinsichtlich des Aufenthaltsortes der Schlüsselkomponente indikative Informationen zu gewinnen und bei der weiteren Verarbeitung der Signale und Generierung der für den Schließzustand der Türeinrichtung maßgeblichen Zustände zu berücksichtigen.

Vorzugsweise ist die mobile Schlüsselkomponente einem in an sich bekannter Weise gefertigten mechanischen Schlüssel zugeordnet. Der mechanische Schlüssel kann als elektrischer Leiter fungieren, über welchen ein elektrischer Verbindungsweg zwischen der schlüsselseitigen Schaltung und der türseitigen Schaltung bereitgestellt wird.

Die mobile Schlüsselkomponente kann insbesondere in einen Schlüsselanhänger, den Schlüssel selbst oder auch in den Schlüsselkopf integriert sein. Es ist auch möglich, die mobile Schlüsselkomponente in einen scheckkartenartigen Korpus zu integrieren und Vorkehrungen zu treffen, dass ein entsprechender Signalaustausch gegebenenfalls unter Einbindung des Anwenders in den Signalübertragungsweg erfolgt.

Die türseitigen Schaltungskomponenten sind gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in eine Türgriffeinrichtung integriert. Die Integration in die Türgriffeinrichtung kann hierbei insbesondere unter Nutzung eines Türknaufes oder einer Türklinke als Aufnahmestruktur für die entsprechende elektronische Schaltung erfolgen. Alternativ hierzu, oder auch in Kombination mit der vorgenannten Maßnahme ist es auch möglich, die erfindungsgemäß türseitig vorgesehenen Schaltungskomponenten in einen von einem Schlossblech abgedeckten Bereich, vorzugsweise dem durch die Türeinrichtung abgesperrten sicheren Bereich anzuordnen. Weiterhin ist es auch möglich, die türseitigen Komponenten in einen blattseitigen Schlosseinsatz zu integrieren. Es ist auch möglich, die türseitigen Schaltungskomponenten in einen zargenseitigen Beschlag zu integrieren.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die türseitige Schaltungskomponente mit einem Netzwerksystem gekoppelt, wobei über dieses Netzwerksystem die erfindungsgemäße Auswertung der Eingangsinformationen, oder zumindest eine Aufzeichnung entsprechender Daten erfolgen kann. Es ist möglich, über dieses Netzwerksystem die weitere Ansteuerung der für den Verriegelungszustand der Türeinrichtung maßgeblichen Verriegelungsstrukturen vorzunehmen.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die türseitige Schaltungskomponente derart ausgebildet, dass diese innerhalb des Beaufschlagungsbandes des schlüsselseitigen Signals eine Modulation der Eingangsimpedanz vornimmt, wobei diese Änderungen der Eingangsimpedanz im Bereich der schlüsselseitigen Schaltung erfasst und ausgewertet werden können. Die Auswertungen der modulierten Eingangsimpedanz können im Bereich der schlüsselseitigen Schaltung erfolgen und hierbei bei einer folgenden spezifischen Generierung des Beaufschlagungssignals Berücksichtigung finden. Insbesondere wird es möglich, dem Beaufschlagungssignal einen Informationsinhalt aufzumodulieren, der bei der Festlegung des für die Türverriegelung maßgeblichen Schaltzustandes Berücksichtigung findet. Dieser Informationsinhalt kann insbesondere einer Kongruenzanalyse zugrunde gelegt werden.

Auch in diesem Falle wird es möglich, eine Stromrückführung über den eingesteckten Schlüssel zusätzlich zu bewerkstelligen.

Die Erfindung richtet sich nicht nur auf die vorangehend allgemein, sowie in Details spezifizierte elektronische Schaltungseinrichtung an sich, sondern erfasst auch deren Einzelkomponenten. Die Erfindung richtet sich insoweit insbesondere auch auf eine Schlüsselkomponente zur Realisierung der oben genannten Anordnung sowie auch auf eine türseitige Schaltungskomponente für eine Schaltungseinrichtung der vorgenannten Art an sich.

Bestandteil der vorliegenden Erfindungsbeschreibung ist auch das der erfindungsgemäßen Schaltungseinrichtung hinterlegte Verfahren zur Abwicklung eines Signaltransfers und zur Abwicklung der Präsenzabfrage der Schlüsseleinrichtung wie es sich aus der erkennbaren Funktion der beschriebenen Komponenten im allgemeinen und im speziellen erkennen lässt.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt:

1 eine Skizze zur Veranschaulichung des Aufbaus einer schlüsselseitigen Schaltungseinrichtung;

2 eine Schemadarstellung zur Erläuterung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Anordnung mit der Möglichkeit zur Modulation der Eingangsimpedanz einer türseitig vorgesehenen Empfangsschaltung,

3 eine Schemadarstellung zur Erläuterung des zeitlichen Verlaufs eines Wecksignals sowie des damit einhergehenden Spannungsaufbaus am Kondensator CX,

4 eine weitere Schemadarstellung zur Erläuterung des zeitlichen Verlaufs des Wecksignals,

5 eine Schemadarstellung einer Schaltungsvariante, die als solche eine Unterscheidung der Einsteckposition eines mechanischen Schlüssels (innen/außen) ermöglicht,

6 weitere Schemadarstellungen zur Veranschaulichung des zeitlichen Verlaufs des Wecksignals sowie der damit einhergehenden Änderungen im Bereich der türseitigen Schaltung.

1 zeigt eine Skizze zur Veranschaulichung des Aufbaus einer schlüsselseitigen Schaltungseinrichtung. Ein mit einer derartigen Schaltungseinrichtung ausgestatteter Schlüssel ist in der Lage ein elektronisches Signal zu generieren, nach dessen Maßgabe, ein elektrisches Wechselfeld moduliert wird.

Die schlüsselseitige Schaltung umfasst hierbei einen steuerbaren Oszillator. Die Spannungsversorgung der Elektronik erfolgt hier über eine Knopfzellen-Batterie.

Letztere kann sich direkt im Schlüssel befinden oder in Form eines Schlüsselanhängers an diesen angehängt sein.

Ein in ein entsprechendes Schloss eingesteckter und mit der gezeigten schlüsselseitigen Schaltung ausgestatteter Schlüssel bildet zu einem Detektor neben dem direkten Kontakt noch eine kapazitive Rückführung zur beaufschlagten Elektronik, sodass ein geschlossener Wechselspannungskreis entsteht. Anhand nachfolgend beschriebener Wechselwirkung in diesem Kreis kann die Elektronik im Schlüssel feststellen, ob sich dieser noch im Schloss befindet oder nicht.

Ein Oszillator ist über einen Timer so eingestellt, dass er dreimal pro Sekunde ein Signal von 200 kHz mit 100 Perioden ausgibt (= 500 Mikrosekunden Dauer). Die Elektronik dazu sei, mit einer Knopfzellenbatterie versehen, in einem Schlüsselanhänger untergebracht, der galvanisch mit dem betreffenden Schlüssel verbunden ist (1).

Der Schließzylinder, in welchen der Schlüssel eingesteckt wird, ist mit einer Empfangsschaltung verbunden, deren anderer Pol zu einer kapazitiven Rückführungsfläche führt (z.B. Schlossblende). Diese bildet mit dem Minuspol der Knopfzelle im Schlüsselanhänger eine Kapazität von 1–100 pF. Durch diese Kapazität wird im wesentlichen der Stromfluss der Schaltung bestimmt. (Bei 200 kHz ergibt sich ein Widerstand Xc von 1 Megaohm bei 1 pF bis zu 10 Kiloohm bei 100 pF.) Durch Verwenden eines Serienresonanzkreises kann der Ausgabepegel des Gebers im Schlüssel erheblich erhöht werden (denkbar sind auch DC/DC-Wandler oder kapazitive Spannungserhöhungen, z.B. Kaskade).

Die in 2 gezeigte Empfängerschaltung besteht im wesentlichen aus einem Peakdetektor, der von den Impulsen des Gebers stufenweise aufgeladen wird und eine anwachsende Gleichspannung erzeugt. Ab einer gewissen Spannungshöhe schaltet diese einen Komparator (2), der seinerseits einen niederohmigen MOS-Transistor durchsteuert, der die Empfangsschaltung kurzschließt.

Dadurch kann sich zum einen der Kondensator des Peakdetektors entladen, zum anderen kann der Geber an einem Längswiderstand kurzzeitig einen erhöhten Spannungsabfall feststellen (3). Daran ist zu erkennen, dass sich der Schlüssel noch im Schloss befindet. Der Timer im Geber kann nun aus Stromspargründen auf z.B. eine Ausgabesequenz (100 Schwingungen) je 10 Sekunden schalten. Wird der Schlüssel aus dem Schloss entfernt, bleibt der vorherige Spannungsabfall während der Signalausgabe aus, woran der Geber „merkt", dass er sich nicht mehr im Schloss befindet. Die Abtastrate wird dann wieder auf drei Signalausgaben pro Sekunde eingestellt (Varianten: Tonfrequenzen, Filter, Pulslängen, Doppelkomparatoren).

Der Signalgeber soll mit einer Frequenz von beispielsweise 200 kHz 100 Perioden drei mal je Sekunde ausgeben (4). Über einen ähnlichen Peakdetektor wird mit dieser Folge eine Gleichpannung aufgebaut, die einen Komparator (1) in einem Mikrocontroller veranlasst, diesen aus dem Schlafzustand zu wecken und die Eingangsimpedanz des Peakdetektors zu reduzieren, sodass am Geber wiederum ein erhöhter Spannungsabfall am Längswiderstand sichtbar wird. Nun z.B. können authentifizierte Daten dem Trägersignal aufgemischt werden. Diese werden im Mikrocontroller ausgewertet und weitergeleitet. Der Mikrocontroller geht daraufhin wieder in den Schlafzustand, lässt aber die niedrigere Eingangsimpedanz am Peakdetektor bestehen. Der Geber reduziert seine Ausgabeserie auf nunmehr 50 Impulse der Frequenz (200 kHz) einmal je 10 Sekunden. Dadurch reicht der Spannungsabfall am Peakdetektor nicht mehr aus, den Komparator (1) des nun schlafenden Mikrocontrollers durchzuschalten, was zur Folge hat, dass der Mikrocontroller sich weiter in einem Schlafzustand befindet, der Geber jedoch an seinem Längswiderstand die niedrigere Impedanz feststellt und somit „weiß", dass er sich noch im Schlüsselloch befindet. Wird der Schlüssel abgezogen, ändert sich der Spannungsabfall am Längswiderstand und der Geber geht wieder in die alte Pulsausgaberate (3 Pulse pro Sekunde a hundert Schwingungen zurück). Beim nächsten Einstecken wird dann der Controller durch den Komparator wieder geweckt und der Vorgang beginnt von neuem. Zusätzlich zur ersten Schaltung muss noch dafür gesorgt sein, dass beim Ausziehen des Schlüssels der Kondensator im Peakdetektor entladen wird und sich die Eingangsimpedanz automatisch wieder hochohmig schaltet (z.B. durch Komparator 2). Durch Modulation der Eingangsimpedanz ist es dem Empfänger möglich, dem Geber Entschlüsselungssequenzen oder Codewörter mitzuteilen, die dieser zur Generierung eines identifizierenden Signals benutzen kann.

Die Auswerteelektronik muss sich nicht zwingend beim Schließzylinder befinden, sondern kann über die Schließfalle auch im Türrahmen untergebracht sein, was besonders vorteilhaft erscheint, da dort die Versorgung und die Wegführung von Signalen in verarbeitende Netzwerke einfacher ist. In jedem Fall bleibt die mechanische Schließfunktion des Schlüssels unangetastet, es sei denn es ist gewünscht, dass das elektronische Identifizierungssignal eine zusätzliche Freigabe mit Hilfe einer elektromechanischen Ver- und Entriegelungseinrichtung ermöglichen soll.

In jedem Fall sollte sich die Elektronik in dem sicheren Teil der Türe befinden, bei Haustüren z.B. auf der Innenseite oder im Inneren der Türe oder im Türrahmen, damit sie nicht zugänglich und damit manipulationssicher ist. Dazu zeigt Bild X eine entsprechende Schaltungsvariante.

Die Hauptaufgabe der Schaltung ist es, zum einen zu verhindern, dass bei eingestecktem Schlüssel ein elektronischer Datenaustausch fortwährend erfolgt, der eigentlich nur einmal erfolgen soll. Zum anderen würde dies natürlich erheblich auf den Stromverbrauch der Schlüsselelektronik und der Elektronik im Schließzylinder Einfluss haben, was ebenfalls vermieden werden soll. Die Technik verwendete hier in der Vergangenheit Schalter, die Transponder einmal betätigen bis sie wieder ausgeschaltet werden, was zu diesem hohen mechanischen Aufwand führt. Die Erfindung ersetzt also in vorteilhafter Weise mechanische Schalter oder magnetische Hallsensoren und ähnliches, wie Lichtschranken, die den eingesteckten Schlüssel erkennen sollen. Gleichzeitig kann die gleiche Elektronik dazu verwendet werden, Daten vom und zum Schlüssel in und vom Schließzylinder zu übertragen, da es sich bei eingestecktem Schlüssel um einen geschlossenen Wechselspannungskreis mit sehr geringem Stromfluss handelt, auf den sich leicht Daten aufmodulieren lassen.

Ein in der Hosen- Jacken- Manteltasche getragener Schlüssel kann u.U. sehr nahe an der, im Schlüsselanhänger untergebrachten Elektronik liegen. Auch hier kann die Stromsparschaltung wirksam eingesetzt werden, z.B. beim Nachweis eines weit erhöhten Spannungsabfalls am Längswiderstand. Ein Pendeln des Anhängers weist auf kürzliche Benutzung hin, dadurch verändert sich die Rückkopplungskapazität. Mittels einer zusätzlichen Koppelfläche am Schließzylinder, die sich auch gegen Masse schalten lässt, ist es möglich nachzuweisen, aus welcher Richtung Schlüssel in eine Tür (innen oder außen) ein Schlüssel eingesteckt wurde (5). Nach dem Erreichen der Weckschwelle wird dann (durch den Mikrocontroller) der Schalter S1 geschaltet, der eine Folie (hier innen) gegen Masse legt. Kam das Signal von innen, so steigt der Pegel nun nicht mehr an, so dass sich Cx wieder entladen kann. Kommt es dagegen von außen, ist ein Pegelanstieg zu detektieren. Misst man die Einschaltzeit von Komparator 1, kann man ebenfalls damit die Einsteckrichtung bestimmen (6). Tür- oder Schlosselemente, wie Griffe, Blenden, Schließfallen etc. können als Ein- bzw. Rückkoppelflächen verwendet werden.

1

Koppelfläche

2

Verarbeitungslogik

3

Oszillator 200 kHz

4

Rmess

5

Differntialverstärker

6

Koppelfläche

7

Anhänger

8

Schlüssel

9

kapazitive Kopplung

10

Buffer

11

R lade

12

Komparator 2

13

Schließzylinder

14

DAC

15

Schalter

16

Komparator 1

17

Folie innen

18

Folie aussen

19

Shield

20

Buffer 1

21

Buffer 2

VBK

Verbleibskontrollbake

KS2

Komparatorschwelle 2

K1

Impuls an Rmess

K2

Wecksignal vom Schlüssel (-anhänger)

K3

Spannung an CX

K4

Komparator 1 Schwelle

K5

Verarbeitung

K6

Komparator 1 und S1 geschaltet

K7

Komparator 1 (Ausgang) bei Annäherung von innen

K8

Komparator 1 (Ausgang) bei Annäherung von aussen