DE202012007631U1

DE202012007631U1 - Electronic locking device

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Publication number: DE202012007631U1
Application number: DE201220007631
Authority: DE
Original assignee: BKS GmbH
Current assignee: BKS GmbH
Priority date: 2012-08-08
Filing date: 2012-08-08
Publication date: 2012-10-25
Anticipated expiration: 2022-08-09

Abstract

Elektronische Schließeinrichtung (100) mit einem Antennensystem (110), das zur kapazitiven Datenübertragung (K) und induktiven Datenübertragung (I) ausgebildet ist, wobei das Antennensystem (110) eine erste Antenneneinrichtung (112) zur kapazitiven Datenübertragung (K) und eine zweite Antenneneinrichtung (114) zur induktiven Datenübertragung (I) aufweist.Electronic locking device (100) with an antenna system (110), which is designed for capacitive data transmission (K) and inductive data transmission (I), the antenna system (110) having a first antenna device (112) for capacitive data transmission (K) and a second antenna device (114) for inductive data transmission (I).

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft eine elektronische Schließeinrichtung, beispielsweise ein Schloss, insbesondere ein Einsteckschloss für Türen und dergleichen.The invention relates to an electronic locking device, for example a lock, in particular a mortise lock for doors and the like.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schließeinrichtung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass eine drahtlose beziehungsweise berührungslose Übertragung von Informationen von beziehungsweise zu externen Einheiten in flexibler Art und Weise möglich ist.It is an object of the present invention to improve a locking device of the type mentioned in that a wireless or non-contact transmission of information from or to external units in a flexible manner is possible.

Diese Aufgabe wird bei der Schließeinrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein Antennensystem vorgesehen ist, das zur kapazitiven Datenübertragung und zur induktiven Datenübertragung ausgebildet ist, wobei das Antennensystem eine erste Antenneneinrichtung zur kapazitiven Datenübertragung und eine zweite Antenneneinrichtung zur induktiven Datenübertragung aufweist. Auf diese Weise ist vorteilhaft ermöglicht, dass die erfindungsgemäße Schließeinrichtung auf zwei unterschiedlichen Übertragungswegen Daten mit externen Einheiten austauschen kann, nämlich im Wege der induktiven Datenübertragung und im Wege der kapazitiven Datenübertragung. Dadurch ist eine besonders große Flexibilität hinsichtlich der Datenübertragung zwischen der erfindungsgemäßen elektronischen Schließeinrichtung und externen Einheiten wie beispielsweise Identifikationsgebern und dergleichen sichergestellt.This object is achieved in the closure device of the type mentioned in the present invention that an antenna system is provided which is designed for capacitive data transmission and inductive data transmission, wherein the antenna system comprises a first antenna device for capacitive data transmission and a second antenna device for inductive data transmission. In this way, it is advantageously possible for the locking device according to the invention to be able to exchange data with external units on two different transmission paths, namely by way of inductive data transmission and by means of capacitive data transmission. This ensures a particularly high degree of flexibility with regard to the data transmission between the electronic locking device according to the invention and external units such as identification transmitters and the like.

Beispielsweise kann die erfindungsgemäße elektronische Schließeinrichtung eine elektronische Steuerung, z. B. umfassend einen Mikrocontroller, aufweisen, der einen Betrieb der Schließeinrichtung steuern bzw. regeln kann, und der z. B. auch das Antennensystem zur Datenübertragung mit externen Geräten verwenden kann. Hierfür kann die elektronische Steuerung Ansteuersignale für eine der oder beide Antenneneinrichtungen erzeugen bzw. mittels der Antenneneinrichtung(en) empfangene Signale auswerten. Weiter ist es z. B. möglich, dass die elektronische Steuerung einen elektromechanischen Aktor wie z. B. einen Magnetaktor oder dergleichen ansteuert, um einen Betriebszustand der erfindungsgemäßen elektronischen Schließeinrichtung zu ändern.For example, the electronic locking device according to the invention an electronic control, for. B. comprising a microcontroller, which can control an operation of the locking device, and the z. B. can also use the antenna system for data transmission with external devices. For this purpose, the electronic control can generate control signals for one or both antenna devices or evaluate signals received by the antenna device (s). Next it is z. B. possible that the electronic control an electromechanical actuator such. B. a solenoid actuator or the like controls to change an operating state of the electronic locking device according to the invention.

Besonders vorteilhaft ermöglicht die erfindungsgemäße elektronische Schließeinrichtung beispielsweise auch den gleichzeitigen Betrieb einer kapazitiven Datenübertragung und einer induktiven Datenübertragung, wodurch eine Flexibilität bei der Datenübertragung gesteigert wird. Ferner kann eine besonders sichere drahtlose Datenübertragung realisiert werden, die auf unterschiedlichen Signalen bzw. Daten basiert, welche zumindest teilweise über beide der Antenneneinrichtungen (kapazitiv, induktiv) oder wenigstens unter Verwendung beider Antenneneinrichtungen übertragen werden, so dass ein Angreifer zunächst beide Datenübertragungswege erfolgreich analysieren muss, bevor er die Datenkommunikation sabotieren kann.The electronic locking device according to the invention particularly advantageously also makes it possible, for example, to operate a capacitive data transmission and an inductive data transmission simultaneously, thereby increasing flexibility in data transmission. Furthermore, a particularly secure wireless data transmission can be realized which is based on different signals or data which are transmitted at least partially via both of the antenna devices (capacitive, inductive) or at least using both antenna devices, so that an attacker first has to successfully analyze both data transmission paths before he can sabotage the data communication.

Eine besonders klein bauende Konfiguration ergibt sich einer Ausführungsform der Erfindung zufolge dann, wenn sich die erste Antenneneinrichtung und/oder die zweite Antenneneinrichtung jeweils im Wesentlichen in einer Ebene erstrecken. Durch die flächenhafte Ausbildung der entsprechenden Antenneneinrichtung(en) ist beispielsweise die Integration des Antennensystems in bzw. auf eine Gehäusewand der elektronischen Schließeinrichtung besonders einfach möglich.According to an embodiment of the invention, a particularly small-sized configuration results when the first antenna device and / or the second antenna device each extend essentially in one plane. The planar design of the corresponding antenna device (s), for example, the integration of the antenna system in or on a housing wall of the electronic locking device is particularly easy.

Besonders vorteilhaft ist, wenn beide Antenneneinrichtungen in derselben Ebene angeordnet sind, wodurch der für das Antennensystem der erfindungsgemäßen elektronischen Schließeinrichtung erforderliche Bauraum weiter verringert werden kann.It is particularly advantageous if both antenna devices are arranged in the same plane, as a result of which the installation space required for the antenna system of the electronic locking device according to the invention can be further reduced.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass beide Antenneneinrichtungen auf jeweils unterschiedlichen Ebenen angeordnet sind, wodurch sich weitere Freiheitsgrade zur Implementierung der erfindungsgemäßen Schließeinrichtung beziehungsweise ihres Antennensystems ergeben.In a further advantageous embodiment, it is provided that both antenna devices are arranged on respectively different planes, which results in further degrees of freedom for implementing the locking device according to the invention or its antenna system.

Einer weiteren Ausführungsform zufolge können zwischen den Ebenen Abschirmmittel vorgesehen sein, die vorzugsweise elektrisch isolierend und magnetisch gut leitend ausgebildet sind. Beispielsweise kann eine Schicht aus Ferritmaterial zwischen den die verschiedenen Antennensysteme aufweisenden Ebenen vorgesehen sein, wodurch eine wirksame funktionale Trennung der beiden Antennensysteme voneinander realisiert ist. Bei dieser Konfiguration kann beispielsweise die für die induktive Datenübertragung ausgebildete Antenneneinrichtung so in bzw. an der elektronischen Schließeinrichtung angeordnet sein, dass sie im Bereich einer Außenwand beziehungsweise Außenoberfläche der Außenwand liegt, während die für die kapazitive Datenübertragung ausgebildete Antenneneinrichtung von der induktiven Antenneneinrichtung durch die magnetisch leitende Fläche getrennt ist und beispielsweise auf einer Innenoberfläche des betreffenden Wandabschnitts angeordnet ist.According to a further embodiment, shielding means can be provided between the planes, which are preferably designed to be electrically insulating and have good magnetic properties. For example, a layer of ferrite material may be provided between the planes having the various antenna systems, thereby realizing effective functional separation of the two antenna systems from each other. In this configuration, for example, the antenna device formed for the inductive data transmission may be arranged in or on the electronic locking device that it is in the region of an outer wall or outer surface of the outer wall, while the antenna device formed for the capacitive data transmission of the inductive antenna device by the magnetic conductive surface is separated and is arranged for example on an inner surface of the respective wall portion.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass mindestens eine Antenneneinrichtung zumindest teilweise als Leiterplattenantenne ausgebildet ist, bei der ein elektrischer Leiter der Antenneneinrichtung wenigstens abschnittsweise auf einem elektrisch nicht leitenden Substrat, insbesondere einer Leiterplatte oder einem Keramiksubstrat, angeordnet ist. Diese Erfindungsvariante ermöglicht eine besonders effiziente Herstellung mit an sich bekannten Fertigungsverfahren aus der Leiterplattenherstellung, wobei besonders viele Freiheitsgrade hinsichtlich der Formgebung der erfindungsgemäßen Antenneneinrichtungen ermöglicht sind.In a further advantageous embodiment, it is provided that at least one antenna device is at least partially designed as a printed circuit board antenna, in which an electrical conductor the antenna device is arranged at least in sections on an electrically non-conductive substrate, in particular a printed circuit board or a ceramic substrate. This variant of the invention enables a particularly efficient production with per se known production methods from the production of printed circuit boards, wherein a particularly large number of degrees of freedom with regard to the shaping of the antenna devices according to the invention are made possible.

Bei einer weiteren vorteilhaften Erfindungsvariante ist vorgesehen, dass die Antenneneinrichtung zur induktiven Datenübertragung eine Leiterschleifenanordnung mit mindestens einer, vorzugsweise geschlossenen, Leiterschleife aufweist.In a further advantageous variant of the invention, it is provided that the antenna device for inductive data transmission has a conductor loop arrangement with at least one, preferably closed, conductor loop.

Die erfindungsgemäße Leiterschleifenanordnung kann eine oder mehrere Leiterschleifen aufweisen, welche bevorzugt im Wesentlichen Kreisform aufweisen. Alternativ oder ergänzend ist auch Rechteckform, abgerundete Rechteckform oder die Vorsehung anderer Formen möglich.The conductor loop arrangement according to the invention can have one or more conductor loops, which preferably have a substantially circular shape. Alternatively or additionally, rectangular shape, rounded rectangular shape or the provision of other shapes is also possible.

Generell kann mindestens eine Leiterschleife auch eine im Wesentlichen polygonale Struktur (beispielsweise Dreieck, Viereck, Fünfeck, Sechseck oder dergleichen) aufweisen.In general, at least one conductor loop can also have a substantially polygonal structure (for example triangle, quadrangle, pentagon, hexagon or the like).

Besonders vorteilhaft ist bei einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass die Leiterschleifenanordnung mehrere Leiterschleifen mit jeweils unterschiedlichem Durchmesser aufweist, welche im Wesentlichen konzentrisch zueinander angeordnet sind, sodass sich eine besonders kleinbauende Konfiguration für die erfindungsgemäße induktive Antenneneinrichtung ergibt.In a further embodiment, it is particularly advantageous for the conductor loop arrangement to have a plurality of conductor loops, each having a different diameter, which are arranged substantially concentrically with one another, so that a particularly small-sized configuration results for the inductive antenna device according to the invention.

Besonders vorteilhaft ist bei einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass mindestens eine Leiterschleife der Leiterschleifenanordnung hinsichtlich ihrer Länge überwiegend auf einer ersten Ebene angeordnet ist. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Antenneneinrichtung zur kapazitiven Datenübertragung mehrere sich jeweils von einem Mittenbereich etwa radial nach außen erstreckenden Antennenelemente aufweist. Diese Konfiguration ist besonders vorteilhaft, weil sie einerseits die Realisierung einer besonders großen Fläche für die kapazitiven Antenneneinrichtung ermöglicht und gleichzeitig eine Anordnung der Antennenelemente im Wesentlichen senkrecht zu entsprechenden Abschnitten der Leiterschleifenanordnung für die induktive Antenneneinrichtung, wodurch die wechselseitige Beeinflussung zwischen den beiden Antenneneinrichtungen für die kapazitive und induktive Datenübertragung reduziert wird. Insbesondere werden Wirbelströme, die bei dem Betrieb der induktiven Antenneneinrichtung in die Antennenelemente der kapazitiven Antenneneinrichtung induziert werden können, verringert.In a further embodiment, it is particularly advantageously provided that at least one conductor loop of the conductor loop arrangement is arranged predominantly on a first plane with respect to its length. In a further advantageous embodiment, it is provided that the antenna device for capacitive data transmission has a plurality of antenna elements each extending approximately radially outward from a central region. This configuration is particularly advantageous because on the one hand it enables the realization of a particularly large area for the capacitive antenna device and at the same time an arrangement of the antenna elements substantially perpendicular to corresponding sections of the conductor loop arrangement for the inductive antenna device, whereby the mutual influence between the two antenna devices for the capacitive and inductive data transmission is reduced. In particular, eddy currents which can be induced in the operation of the inductive antenna device into the antenna elements of the capacitive antenna device are reduced.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass mindestens ein Antennenelement in einem ersten, radial inneren, Bereich eine sich im Wesentlichen radial nach außen erstreckende erste elektrisch leitfähige Leitfläche aufweist, und dass das mindestens eine Antennenelement in einem zweiten Bereich, der radial außen an den ersten Bereich grenzt, mindestens zwei sich jeweils im Wesentlichen radial nach außen erstreckende zweite elektrisch leitfähige Leitflächen aufweist, wobei die erste Leitfläche elektrisch leitend mit den zweiten Leitflächen verbunden ist. Bei dieser Variante ist eine noch weiter verbesserte Flächennutzung durch die zur kapazitiven Datenübertragung ausgebildete Antenneneinrichtung bei gleichzeitiger Vermeidung von induzierten Wirbelströmen ermöglicht, sodass eine Koppelkapazität zwischen der Antenneneinrichtung zur kapazitiven Datenübertragung beziehungsweise ihren Antennenelementen zu einer Gegenelektrode im Rahmen der für die kapazitive Antenneneinrichtung zur Verfügung stehenden Grundfläche maximiert wird.In a further advantageous embodiment, it is provided that at least one antenna element in a first, radially inner, region has a first electrically conductive guide surface extending substantially radially outwards, and that the at least one antenna element in a second region, the radially outside of the the first region adjacent, at least two each having substantially radially outwardly extending second electrically conductive baffles, wherein the first guide surface is electrically conductively connected to the second guide surfaces. In this variant, an even better area utilization is made possible by the antenna device designed for capacitive data transmission while avoiding induced eddy currents, so that a coupling capacitance between the antenna device for capacitive data transmission or their antenna elements to a counter electrode within the available for the capacitive antenna device base is maximized.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass das mindestens eine Antennenelement in einem dritten Bereich, der radial außen an den zweiten Bereich grenzt, mindestens drei sich jeweils im Wesentlichen radial nach außen erstreckende dritte elektrisch leitfähige Leitflächen aufweist, wobei die zweiten Leitflächen elektrisch leitend mit den dritten Leitflächen verbunden sind. Hierdurch ergibt sich noch ein weiterer Freiheitsgrad für die Geometrie der kapazitiven Antenneneinrichtung und eine weiter gesteigerte Nutzung einer Grundfläche für die kapazitive Antenneneinrichtung.In a further advantageous embodiment, it is provided that the at least one antenna element in a third region, which borders radially on the outside of the second region, at least three third electrically conductive vanes each extending substantially radially outwardly, wherein the second vanes are electrically conductive the third fins are connected. This results in a further degree of freedom for the geometry of the capacitive antenna device and a further increased use of a base area for the capacitive antenna device.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Antenneneinrichtung zur kapazitiven Datenübertragung innerhalb der mindestens einen Leiterschleife der Antenneneinrichtung zur induktiven Datenübertragung angeordnet ist, wodurch sich eine besonders klein bauende Konfiguration ergibt.In a further advantageous embodiment, it is provided that the antenna device is arranged for capacitive data transmission within the at least one conductor loop of the antenna device for inductive data transmission, resulting in a particularly small-sized configuration.

Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Schutzansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung beziehungsweise Darstellung in der Beschreibung beziehungsweise in der Zeichnung.Other features, applications and advantages of the invention will become apparent from the following description of embodiments of the invention, which are illustrated in the figures of the drawing. All described or illustrated features, alone or in any combination form the subject of the invention, regardless of their summary in the claims or their dependency and regardless of their formulation or representation in the description or in the drawing.

In der Zeichnung zeigt:In the drawing shows:

1 schematisch ein Blockdiagramm einer Ausführungsform der elektronischen Schließeinrichtung, 1 2 is a schematic block diagram of an embodiment of the electronic locking device;

2 schematisch eine Ausführungsform eines Antennensystems der erfindungsgemäßen elektronischen Schließeinrichtung, 2 1 schematically shows an embodiment of an antenna system of the electronic locking device according to the invention,

3 schematisch eine Detailansicht eines Antennenelements einer kapazitiven Antenneneinrichtung, 3 1 is a schematic view of a detail of an antenna element of a capacitive antenna device;

4 schematisch eine Ausführungsform einer Antenneneinrichtung zur kapazitiven Datenübertragung gemäß der vorliegenden Erfindung, 4 1 schematically shows an embodiment of a capacitive data transmission antenna device according to the present invention,

5 schematisch eine Seitenansicht in teilweisem Querschnitt einer Ausführungsform einer Antenneneinrichtung, 5 FIG. 2 schematically a side view in partial cross section of an embodiment of an antenna device, FIG.

6a schematisch Teile des Antennensystems gemäß 2, die auf einer ersten Ebene angeordnet sind, und 6a schematically parts of the antenna system according to 2 which are arranged on a first level, and

6b schematisch Teile des Antennensystems gemäß 2, die auf einer zweiten Ebene angeordnet sind. 6b schematically parts of the antenna system according to 2 which are arranged on a second level.

1 zeigt schematisch ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektronischen Schließeinrichtung 100. 1 schematically shows a block diagram of an embodiment of the electronic locking device according to the invention 100 ,

Die Schließeinrichtung 100 kann beispielsweise als Schloss, insbesondere Einsteckschloss für Türen und dergleichen, ausgebildet sein, oder auch als Schließzylinder usw..The locking device 100 can for example be designed as a lock, in particular mortise lock for doors and the like, or as a lock cylinder, etc ..

Erfindungsgemäß weist die Schließeinrichtung 100 ein Antennensystem 110 auf, das sowohl zur kapazitiven Datenübertragung K also auch zur induktiven Datenübertragung I, beispielsweise mit einer externen Einheit 200, ausgebildet ist. Bei der externen Einheit 200 kann es sich beispielsweise um einen Identifikationsgeber beziehungsweise Transponder handeln, welcher im Wege der kapazitiven Datenübertragung K und/oder der induktiven Datenübertragung I Informationen beziehungsweise Daten mit der erfindungsgemäßen Schließeinrichtung 100 austauschen kann. Beispielsweise kann ein derartiger Transponder 200 dazu verwendet werden, der elektronischen Schließeinrichtung 100 die Anwesenheit eines berechtigten Benutzers zu signalisieren beziehungsweise zu bestätigen, woraufhin die Schließeinrichtung 100 beispielsweise einen Schließmechanismus (nicht gezeigt) betätigt, insbesondere entriegelt.According to the invention, the locking device 100 an antenna system 110 on, both for capacitive data transmission K and also for inductive data transmission I, for example with an external unit 200 , is trained. At the external unit 200 it may be, for example, an identification transmitter or transponder, which in the way of capacitive data transmission K and / or the inductive data transmission I information or data with the locking device according to the invention 100 can exchange. For example, such a transponder 200 be used to the electronic locking device 100 signal or confirm the presence of an authorized user, whereupon the locking device 100 For example, a locking mechanism (not shown) actuated, in particular unlocked.

Das Antennensystem 110 weist erfindungsgemäß eine erste Antenneneinrichtung 112 auf, die zur kapazitiven Datenübertragung K ausgebildet ist. Ferner weist das Antennensystem 110 eine zweite Antenneneinrichtung 114 auf, die zur induktiven Datenübertragung I ausgebildet ist.The antenna system 110 has according to the invention a first antenna device 112 on, which is designed for capacitive data transmission K. Furthermore, the antenna system 110 a second antenna device 114 on, which is designed for inductive data transmission I.

Die entsprechenden Datenübertragungen K, I sind in 1 schematisch durch die entsprechenden Blockpfeile symbolisiert.The corresponding data transfers K, I are in 1 symbolized schematically by the corresponding block arrows.

Beispielsweise kann die erfindungsgemäße elektronische Schließeinrichtung 100 eine elektronische Steuerung (nicht gezeigt), z. B. umfassend einen Mikrocontroller, aufweisen, der einen Betrieb der Schließeinrichtung 100 steuern bzw. regeln kann, und der z. B. auch das Antennensystem 110 zur Datenübertragung mit externen Geräten 200 verwenden kann. Hierfür kann die elektronische Steuerung Ansteuersignale für eine der oder beide Antenneneinrichtungen 112, 114 erzeugen bzw. mittels der Antenneneinrichtung(en) 112, 114 empfangene Signale auswerten. Weiter ist es z. B. möglich, dass die elektronische Steuerung einen elektromechanischen Aktor (nicht gezeigt) wie z. B. einen Magnetaktor oder dergleichen ansteuert, um einen Betriebszustand der erfindungsgemäßen elektronischen Schließeinrichtung 100 zu ändern.For example, the electronic locking device according to the invention 100 an electronic controller (not shown), e.g. B. comprising a microcontroller having an operation of the locking device 100 can control or regulate, and the z. B. also the antenna system 110 for data transmission with external devices 200 can use. For this purpose, the electronic control drive signals for one or both antenna devices 112 . 114 generate or by means of the antenna device (s) 112 . 114 Evaluate received signals. Next it is z. B. possible that the electronic control an electromechanical actuator (not shown) such. B. a solenoid actuator or the like controls to an operating state of the electronic locking device according to the invention 100 to change.

2 zeigt schematisch eine Ausführungsform 110a des erfindungsgemäßen Antennensystems der Schließeinrichtung 100 (1). Vorliegend weist das Antennensystem 110a eine erste Antenneneinrichtung 112a zur kapazitiven Datenübertragung K (1) auf. Die erste Antenneneinrichtung 112a (2) weist eine Vielzahl von sich im Wesentlichen radial von einem Mittenbereich M aus erstreckenden elektrisch leitfähigen Antennenelementen auf, wobei sich die aus 2 ersichtliche im Wesentlichen sternförmige Konfiguration ergibt. 2 shows schematically an embodiment 110a of the antenna system of the locking device according to the invention 100 ( 1 ). In the present case, the antenna system 110a a first antenna device 112a for capacitive data transmission K ( 1 ) on. The first antenna device 112a ( 2 ) has a plurality of substantially radially extending from a central region M from electrically conductive antenna elements, wherein the 2 apparent substantially star-shaped configuration.

Vorzugsweise sind alle Antennenelemente der ersten Antenneneinrichtung 112a elektrisch leitend miteinander verbunden, beispielsweise in dem Mittenbereich M, so dass die Summe der Oberflächen der einzelnen Antennenelemente der wirksamen Koppelfläche für die kapazitive Datenübertragung K entspricht.Preferably, all antenna elements of the first antenna device 112a electrically connected to each other, for example, in the middle region M, so that the sum of the surfaces of the individual antenna elements of the effective coupling surface for the capacitive data transmission K corresponds.

Die erste Antenneneinrichtung 112a ist wie aus 2 ersichtlich vorteilhaft innerhalb einer Leiterschleifenanordnung 114a der zweiten Antenneneinrichtung 114 (1) zur induktiven Datenübertragung I angeordnet, wodurch sich eine besonders klein bauende Konfiguration ergibt.The first antenna device 112a is like out 2 Obviously advantageous within a conductor loop arrangement 114a the second antenna device 114 ( 1 ) arranged for inductive data transmission I, resulting in a particularly small-sized configuration.

Vorliegend weist die Leiterschleifenanordnung 114a insgesamt vier Leiterschleifen auf, deren Struktur weiter unten unter Bezugnahme auf 6a, 6b näher erläutert ist.In the present case, the conductor loop arrangement 114a a total of four conductor loops, whose structure is described below with reference to 6a . 6b is explained in more detail.

Ein maximaler Außendurchmesser des Antennensystems 110a, der i. w. einem maximalen Außendurchmesser der Leiterschleifenanordnung 114a entspricht, kann bei einer bevorzugten Ausführungsform beispielsweise etwa 30 Millimeter betragen. Damit ist eine Integration des Antennensystems 110a in bestehende Systeme wie z. B. Knaufgehäuse von Knaufzylindern und Seitenwände von Einsteckschlössern usw. einfach möglich, um die erfindungsgemäße Schließeinrichtung zu erhalten.A maximum outside diameter of the antenna system 110a , iw a maximum outer diameter of the conductor loop arrangement 114a may be, for example, about 30 millimeters in a preferred embodiment. This is an integration of the antenna system 110a in existing systems such. B. pommel housing of Knaufzylindern and side walls of mortise locks, etc. simply possible to obtain the locking device according to the invention.

6a zeigt schematisch Teile des Antennensystems gemäß 2 auf einer ersten Ebene E1. Insbesondere ist wiederum die Leiterschleifenanordnung 114a bzw. sind ihre auf der ersten Ebene E1 liegenden Komponenten abgebildet. 6a schematically shows parts of the antenna system according to 2 on a first level E1. In particular, in turn, the conductor loop arrangement 114a or are their components lying on the first level E1 depicted.

Die Leiterschleifenanordnung 114a weist zwei Anschlussklemmen A1, A2 auf, zwischen denen eine elektrische Serienschaltung von insgesamt vier nicht näher bezeichneten i. w. kreisförmigen Leiterschleifen angeordnet ist.The conductor loop arrangement 114a has two terminals A1, A2, between which a series electrical circuit of a total of four unspecified iw circular conductor loops is arranged.

Ebenfalls in 6a abgebildet ist eine Kontur ST eines Schaltungsträgers, beispielsweise einer zwei- oder mehrlagigen Leiterplatte, die das Antennensystem enthält.Also in 6a Shown is a contour ST of a circuit carrier, for example, a two- or multi-layer circuit board containing the antenna system.

Wie aus 6a ersichtlich ist, befindet sich ein Großteil der Leiterbahnabschnitte der Leiterschleifenanordnung 114a auf der ersten Ebene E1 des Schaltungsträgers, während sich Verbindungselemente V1, V2, V3 auf einer zweiten Ebene E2 (6b) befinden. Die Ebenen E1, E2 können in an sich bekannter Weise durch unterschiedliche Lagen des Schaltungsträgers gebildet sein, welche mittels ebenfalls bekannter Durchkontaktierungen (sog. „vias”) verbindbar sind.How out 6a can be seen, there is a large part of the conductor track sections of the conductor loop arrangement 114a on the first level E1 of the circuit carrier, while connecting elements V1, V2, V3 on a second level E2 (FIG. 6b ) are located. The planes E1, E2 can be formed in a manner known per se by different layers of the circuit carrier, which can also be connected by means of likewise known plated-through holes (so-called "vias").

Die in 6a, 6b abgebildete Topologie der Leiterschleifenanordnung 114a ermöglicht eine i. w. konzentrische Anordnung der vier Leiterschleifen, wobei vorliegend nur die innere Leiterschleife nahezu vollständig umlaufend, also fast einen Winkelbereich von etwa 360° abdeckend, denselben radialen Abstand dr1 von dem Mittenbereich M (2) aufweist. Die weiteren drei Leiterschleifen weisen jeweils zwei i. w. halbkreisförmige Abschnitte auf, welche jeweils einen unterschiedlichen radialen Abstand von dem Mittenbereich M aufweisen und mittels der Verbindungselemente V1, V2, V3 untereinander verbunden sind. Die Verbindungselemente V1, V2, V3 realisieren mithin einen Übergang von einem ersten radialen Abstand einer betreffenden Leiterschleife auf einen zweiten radialen Abstand derselben Leiterschleife.In the 6a . 6b Pictured topology of the conductor loop arrangement 114a allows an iw concentric arrangement of the four conductor loops, wherein present only the inner conductor loop almost completely encircling, so almost covering an angular range of about 360 °, the same radial distance dr1 from the central region M ( 2 ) having. The other three conductor loops each have two essentially semicircular sections which each have a different radial distance from the central region M and are interconnected by means of the connecting elements V1, V2, V3. The connecting elements V1, V2, V3 thus realize a transition from a first radial distance of a respective conductor loop to a second radial distance of the same conductor loop.

Alternativ hierzu ist auch eine rein spiralförmige Konfiguration mit kontinuierlicher Änderung des radialen Abstands (nicht gezeigt) oder Mischformen hieraus, auch mit wenigstens teilweise polygonaler Ausbildung einzelner oder aller Leiterschleifen der Anordnung 114a, denkbar. Die sternförmige erste Antenneneinrichtung 112a ist vorliegend auf der ersten Ebene E1 (6a) realisiert. 3 zeigt schematisch ein einzelnes Antennenelement AE der ersten Antenneneinrichtung 112a aus 2.Alternatively, it is also a purely helical configuration with continuous change of the radial distance (not shown) or hybrids thereof, even with at least partially polygonal formation of individual or all conductor loops of the arrangement 114a , conceivable. The star-shaped first antenna device 112a is present at the first level E1 ( 6a ) realized. 3 schematically shows a single antenna element AE of the first antenna device 112a out 2 ,

Das Antennenelement AE weist einen ersten, radial inneren, Bereich R1 auf, einen zweiten Bereich R2, der sich radial außen an den radial inneren Bereich R1 anschließt, und einen radial äußeren dritten Bereich R3, der sich radial außen an den Bereich R2 anschließt.The antenna element AE has a first, radially inner, region R1, a second region R2, which adjoins the radially inner region R1 radially outward, and a radially outer third region R3, which adjoins the region R2 radially on the outside.

In dem radial inneren Bereich R1 weist das Antennenelement AE eine sich im Wesentlichen radial nach außen erstreckende erste elektrisch leitfähige Leitfläche LF1 auf. In dem zweiten Bereich R2 weist das Antennenelement AE zwei elektrisch leitfähige Leitflächen LF2 auf, die sich wiederrum im Wesentlichen in radialer Richtung erstrecken. In dem radial äußeren Bereich R3 weist das Antennenelement AE schließlich vier elektrisch leitfähige Leitflächen LF3 wie in 3 abgebildet auf.In the radially inner region R1, the antenna element AE has a first electrically conductive guide surface LF1 extending essentially radially outward. In the second region R2, the antenna element AE has two electrically conductive guide surfaces LF2, which in turn extend substantially in the radial direction. Finally, in the radially outer region R3, the antenna element AE has four electrically conductive fins LF3, as in FIG 3 pictured on.

Eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen den Leitflächen LF1, LF2, LF3 zueinander benachbarter radialer Bereiche R1, R2, R3 ist jeweils über elektrisch leitfähige Stege S1 realisiert, von denen nur der Verbindungssteg zwischen den Bereichen R1, R2 in 3 näher bezeichnet ist.An electrically conductive connection between the guide surfaces LF1, LF2, LF3 of mutually adjacent radial regions R1, R2, R3 is realized in each case via electrically conductive webs S1, of which only the connecting web between the regions R1, R2 in 3 is specified in more detail.

Der Steg S1 erstreckt sich bezüglich des Mittenbereichs M im Wesentlichen in tangentialer Richtung, also im Wesentlichen orthogonal zu einer Längsachse der Leitflächen LF1, LF2, LF3. Dasselbe gilt für die weiteren, nicht bezeichneten, Stege.The web S1 extends with respect to the central region M substantially in the tangential direction, that is substantially orthogonal to a longitudinal axis of the guide surfaces LF1, LF2, LF3. The same applies to the other, not designated, bars.

Durch die in 3 abgebildete Konfiguration nimmt das Antennenelement AE eine im Wesentlichen sektorförmige Kontur an, sodass eine Vielzahl identisch oder ähnlich ausgebildeter Antennenelemente AE dazu verwendet werden können, eine im Wesentlichen Kreiskontur aufweisende kapazitive Antenne 112a (2) auszubilden. Da sich alle Leitflächen LF1, LF2, LF3 des Antennenelements AE jeweils im Wesentlichen in radialer Richtung erstrecken, sind nur verhältnismäßig wenige Bereiche des Antennenelements AE in tangentialer Richtung vorhanden, welche zusammenhängen und elektrisch leitfähig sind. Dadurch kann bei einer Zusammenanordnung der kapazitiven Antenneneinrichtung 112a mit der induktiven Antenneneinrichtung 114a aus 2 eine besonders gute funktionale Trennung der induktiven Antenne 114a von der kapazitiven Antenne 112a bewirkt werden, weil durch die resultierende Sternstruktur der kapazitiven Antenne 112a Wirbelströme, welche durch von der induktiven Antenne 114a ausgesandte Signale in der kapazitiven Antenne 112a induziert werden können, im Wesentlichen vermindert werden gegenüber einer vollflächig ausgebildeten kapazitiven Antenne.By the in 3 In the illustrated configuration, the antenna element AE assumes a substantially sector-shaped contour, so that a multiplicity of identical or similarly formed antenna elements AE can be used for this, a capacitive antenna having a substantially circular contour 112a ( 2 ) train. Since all guide surfaces LF1, LF2, LF3 of the antenna element AE each extend substantially in the radial direction, only relatively few regions of the antenna element AE are present in the tangential direction, which are connected and are electrically conductive. As a result, in an arrangement of the capacitive antenna device 112a with the inductive antenna device 114a out 2 a particularly good functional separation of the inductive antenna 114a from the capacitive antenna 112a be caused because of the resulting star structure of the capacitive antenna 112a Eddy currents, which by the inductive antenna 114a emitted signals in the capacitive antenna 112a can be substantially reduced compared to a full-surface capacitive antenna.

Die in 3 abgebildete Konfiguration des Antennenelements AE ermöglicht demnach vorteilhaft die Ausbildung einer kapazitiven Antenne zur gleichzeitigen und räumlich dicht benachbarten Verwendung mit einer induktiven Antenne 114, ohne allzu große Wirbelstromverluste in der kapazitiven Antenne 112a in Kauf nehmen zu müssen.In the 3 illustrated configuration of the antenna element AE thus advantageously allows the formation of a capacitive antenna for simultaneous and spatially close adjacent use with an inductive antenna 114 , without too much eddy current loss in the capacitive antenna 112a to have to accept.

Bei einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform sind die leitflächen LF1, LF2, LF3 jeweils im wesentlichen rechteckförmig ausgebildet, vgl. 3, weisen mithin eine lange Seite und eine kurze Seite auf. Die lange Seite erstreckt sich bevorzugt wie abgebildet in radialer Richtung, während sich die kurze Seite der Leitflächen LF1, LF2, LF3 bevorzugt jeweils orthogonal hierzu erstreckt. Ein Seitenverhältnis von langer Seite zu kurzer Seite beträgt einer weiteren Ausführungsform zufolge größer etwa 2:1, weiter vorzugsweise größer etwa 5:1.In a further particularly advantageous embodiment, the guide surfaces LF1, LF2, LF3 are each formed substantially rectangular, cf. 3 Thus, they have a long side and a short side. The long side preferably extends as shown in the radial direction, while the short side of the guide surfaces LF1, LF2, LF3 preferably extends orthogonal thereto in each case. An aspect ratio of long side to short side is, according to another embodiment, greater than about 2: 1, more preferably greater than about 5: 1.

Eine etwa trapezförmige Ausbildung der Leitflächen LF1, LF2, LF3 ist ebenso denkbar.An approximately trapezoidal design of the guide surfaces LF1, LF2, LF3 is also conceivable.

Bei einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform ist ein Flächennutzungsfaktor für ein Antennenelement AE definiert, der angibt, welcher Anteil einer von der Kontur des Antennenelements AE definierten Oberfläche durch die Leitflächen LF1, LF2, LF3 abgedeckt ist. Ein hoher Flächennutzungsfaktor entspricht einer großen Koppelfläche für die kapazitive Datenübertragung. Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform beträgt der Flächennutzungsfaktor eines Antennenelements AE mehr als etwa 30 Prozent, insbesondere mehr als etwa 40 Prozent. Gleichzeitig ergibt sich durch die erfindungsgemäße Stern- bzw. Strahlenform vorteilhaft eine Minimierung von Induktionseffekten bzw. Wirbelströmen bedingt durch den Betrieb der induktiven Antenne 114.In a further particularly preferred embodiment, a surface utilization factor for an antenna element AE is defined, which indicates which portion of a surface defined by the contour of the antenna element AE is covered by the guide surfaces LF1, LF2, LF3. A high area utilization factor corresponds to a large coupling area for the capacitive data transmission. In a particularly advantageous embodiment, the area utilization factor of an antenna element AE is more than about 30 percent, in particular more than about 40 percent. At the same time, the inventive star or beam shape advantageously results in a minimization of induction effects or eddy currents due to the operation of the inductive antenna 114 ,

4 zeigt eine weitere Konfiguration 112b für die kapazitive Antenne, bei der im Wesentlichen sektorförmige Antennenelemente AE' im Wesentlichen strahlenförmig um einen gemeinsamen Mittenbereich angeordnet und elektrisch leitend mit ihm verbunden sind. Auf diese Weise kann vorteilhaft wiederum eine Reduktion von Wirbelströmen im Vergleich zu einer vollständigen elektrisch leitfähigen Kreisfläche erzielt werden, und gleichzeitig ist die elektrisch leitfähige Fläche der kapazitiven Antenneneinrichtung 112b verhältnismäßig groß, um eine gute Koppelwirkung mit einer Gegenelektrode zu erzielen, besitzt mithin einen hohen Flächennutzungsfaktor. Eine weitere Reduktion von Wirbelströmen ist durch eine zusätzliche radiale Schlitzung (nicht gezeigt) der sektorförmigen Antennenelemente AE' erreichbar. 4 shows another configuration 112b for the capacitive antenna, in which substantially sector-shaped antenna elements AE 'are arranged in a substantially radial manner around a common center region and are connected to it in an electrically conductive manner. In this way, in turn, a reduction of eddy currents in comparison to a complete electrically conductive circular area can advantageously be achieved, and at the same time the electrically conductive area of the capacitive antenna device 112b relatively large in order to achieve a good coupling effect with a counter electrode, thus has a high land use factor. A further reduction of eddy currents can be achieved by an additional radial slit (not shown) of the sector-shaped antenna elements AE '.

5 zeigt schematisch eine Seitenansicht in teilweisem Querschnitt einer weiteren Ausführungsform 110b einer Antenneneinrichtung. Radial innen ist eine „kapazitive Sternantenne” 112 angeordnet, deren einzelne Antennenelemente AE wie vorstehend beschrieben ausgebildet und um einen Mittenbereich angeordnet sein können. Radial außerhalb hiervon ist eine induktive Antenne 114 mit mindestens einer Leiterschleife angeordnet, die die kapazitive Sternantenne 112 umgibt, wodurch eine sehr kleinbauende Konfiguration gebildet ist. Besonders vorteilhaft sind beide Antennen 112, 114 in derselben Ebene E angeordnet, und beispielsweise jeweils als Leiterplattenantenne auf derselben Oberfläche einer Leiterplatte bzw. eines geeigneten Substrats (nicht bezeichnet) angeordnet. 5 shows schematically a side view in partial cross section of another embodiment 110b an antenna device. Radially inside is a "capacitive star antenna" 112 arranged, the individual antenna elements AE may be formed as described above and arranged around a central region. Radially outside of this is an inductive antenna 114 arranged with at least one conductor loop, the capacitive star antenna 112 surrounds, whereby a very small-sized configuration is formed. Particularly advantageous are both antennas 112 . 114 arranged in the same plane E, and for example, each arranged as a printed circuit board antenna on the same surface of a printed circuit board or a suitable substrate (not designated).

Die Anordnung der beiden Antennen 112, 114 auf unterschiedlichen Ebenen (nicht gezeigt) ist ebenfalls denkbar, ebenso wie die Anordnung unterschiedlicher Teile der Antennen 112, 114 auf jeweils unterschiedlichen Ebenen. Die unterschiedlichen Ebenen können beispielsweise durch layer (Layoutebenen) einer mehrlagigen Leiterplatte oder eines sonstigen Schaltungsträgers gebildet sein.The arrangement of the two antennas 112 . 114 on different levels (not shown) is also conceivable, as well as the arrangement of different parts of the antennas 112 . 114 on different levels. The different levels can be formed, for example, by layers (layout levels) of a multilayer printed circuit board or another circuit carrier.

Ein Ferritmaterial (nicht gezeigt) als Träger für die beiden Antennen 112, 114 ist ebenfalls denkbar, wobei in diesem Fall die beiden Antennen 112, 114 auf jeweils gegenüberliegenden Oberflächen des Ferritmaterials anzuordnen sind, um eine besonders gute funktionale Trennung voneinander zu erhalten.A ferrite material (not shown) as a support for the two antennas 112 . 114 is also conceivable, in which case the two antennas 112 . 114 to be arranged on respective opposite surfaces of the ferrite material in order to obtain a particularly good functional separation from each other.

Die erfindungsgemäße elektronische Schließeinrichtung 100 kann besonders bevorzugt zur Ausbildung von elektronischen Schlössern verwendet werden, welche sowohl eine induktive Datenübertragung, z. B. mittels der RFID(radio frequency identification)-Technik, als auch eine kapazitive Datenübertragung innerhalb eines kleinen Einbauraums, z. B. im Bereich eines Betätigungselements eines Schließzylinders (z. B. Knauf), ermöglichen.The electronic locking device according to the invention 100 can be particularly preferably used for the formation of electronic locks, which both an inductive data transmission, z. B. by means of RFID (radio frequency identification) technology, as well as a capacitive data transmission within a small installation space, z. B. in the range of an actuating element of a lock cylinder (eg Knauf) allow.

Die Antenneneinrichtung 112a zur kapazitiven Datenübertragung K kann einer weiteren Ausführungsform zufolge vorteilhaft auch zusätzlich oder alternativ zur Datenübertragung K als kapazitiver Näherungssensor eingesetzt werden, beispielsweise um die Annäherung eines externen Transponders bzw. die Hand eines Benutzers usw. an die Schließeinrichtung 100 zu detektieren.The antenna device 112a for capacitive data transmission K can be used according to a further embodiment, advantageously additionally or alternatively to the data transfer K as a capacitive proximity sensor, for example, the approach of an external transponder or the hand of a user, etc. to the locking device 100 to detect.

Claims

Electronic locking device ( 100 ) with an antenna system ( 110 ), which is designed for capacitive data transmission (K) and inductive data transmission (I), wherein the antenna system ( 110 ) a first antenna device ( 112 ) for capacitive data transmission (K) and a second antenna device ( 114 ) for inductive data transmission (I).

Locking device ( 100 ) according to claim 1, wherein the first antenna device ( 112 ) and / or the second antenna device ( 114 ) each extend substantially in a plane.

Locking device ( 100 ) according to one of the preceding claims, wherein both antenna devices ( 112 . 114 ) are arranged in the same plane (E).

Locking device ( 100 ) according to one of claims 1 to 2, wherein both antenna devices ( 112 . 114 ) are arranged in different levels.

Locking device ( 100 ) according to claim 4, wherein between the planes shielding means are provided, which are preferably formed electrically insulating and magnetically good conducting.

Locking device ( 100 ) according to one of the preceding claims, wherein at least one antenna device ( 112 . 114 ) is at least partially designed as a printed circuit board antenna, wherein an electrical conductor of the antenna device ( 112 . 114 ) is arranged at least in sections on an electrically non-conductive substrate, in particular a printed circuit board or a ceramic substrate.

Locking device ( 100 ) according to one of the preceding claims, wherein the antenna device ( 114 ) for inductive data transmission (K) a conductor loop arrangement ( 114a ) having at least one, preferably closed, conductor loop.

Locking device ( 100 ) according to claim 7, wherein the conductor loop arrangement ( 114a ) has a plurality of conductor loops, each having a different diameter, which are arranged substantially concentric with each other.

Locking device ( 100 ) according to claim 8, wherein at least one conductor loop is arranged with respect to its length predominantly on a first plane (E1).

Locking device ( 100 ) according to one of the preceding claims, wherein the antenna device ( 112 ) for capacitive data transmission (K) has a plurality of each of a central region (M) approximately radially outwardly extending antenna elements (AE).

Locking device ( 100 ) according to claim 10, wherein at least one antenna element (AE) in a first, radially inner, region (R1) has a first electrically conductive guide surface (LF1) extending essentially radially outwards, and wherein the at least one antenna element (AE) in a second region (R2) which radially outwardly adjoins the first region (R1), at least two second electrically conductive fins (LF2) each extending essentially radially outwards, wherein the first fulcrum (LF1) is electrically conductive with the second Guiding surfaces (LF2) is connected.

Locking device ( 100 ) according to claim 11, wherein the at least one antenna element (AE) in a third region (R3), which borders radially on the outside of the second region (R2), at least three third electrically conductive fins (LF3) each extending substantially radially outwards. , wherein the second guide surfaces (LF2) are electrically conductively connected to the third guide surfaces (LF3).

Locking device ( 100 ) according to one of claims 7 to 12, wherein the antenna device ( 112 ) for the capacitive data transmission (K) within the at least one conductor loop of the antenna device ( 114 ) is arranged for inductive data transmission (K).