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Die
Erfindung betrifft einen Wechselbehälter für ein Dokumentenverarbeitungsgerät zur Aufbewahrung
von Wertdokumenten wie Banknoten, Schecks oder Ähnlichem. Des weiteren betrifft
die Erfindung ein Dokumentenverarbeitungsgerät zur Aufnahme eines solchen
Wechselbehälters,
ein Verfahren zur Authentifizierung eines Benutzers gegenüber dem
Wechselbehälter
und ein System zur Durchführung
dieses Verfahrens.
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Insbesondere
werden solche Wechselbehälter
für Banknoten
verwendet, um sie sicher zwischen zwei Orten zu transportieren.
Geeignete, von außen unzugängliche
Verschlussvorrichtungen dienen dazu, den Inhalt des Behälters vor
unbefugtem Zugriff zu schützen.
Als weitere Sicherungsmaßnahme
können
Daten über
den Inhalt des Behälters
oder über die Öffnungs-
und Verschlusszeiten im Behälter selbst
gespeichert sein. Diese Daten sind durch berechtigte Benutzer nur über dafür vorgesehene
Geräte
abrufbar. Um den Inhalt des Behälters
und/oder die gespeicherten Daten vor Manipulationen durch unbefugte
Benutzer zu schützen,
ist es bekannt, das Entriegeln der Verschlussvorrichtung und/oder
den Zugriff auf den Datenspeicher nur nach erfolgter Authentifizierung
des Benutzers zu ermöglichen.
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Über elektrische
Kontaktelemente an den Außenseiten
der Wechselbehälter
werden Energie und/oder Daten an die Verschlußvorrichtung bzw. den Datenspeicher übertragen.
Da es durch Abnutzung der Kontaktelemente und andere Einflüsse immer
wieder zu Kontaktproblemen kommt und die äußere Anbringung der Kontaktelemente
des weiteren Manipulationen erleichtert, werden kontaktlose Verbindungen
bevorzugt.
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In
der
EP 0 418 098 B1 wird
ein tragbarer Behälter
für Wertgegenstände beschrieben,
bei dem sowohl die Energie als auch die Daten drahtlos zum Behälter übertragen
werden. Dabei erfolgt die Energieübertragung über Trans formatoren, wohingegen
die Datenübertragung über eine
optische Koppelstrecke erfolgt. Jedoch ist auf eine hohe Positioniergenauigkeit
beim Einschieben des Behälters
in ein für
ihn vorgesehenes Fach des Dokumentenverarbeitungsgeräts zu achten,
da ansonsten keine zuverlässige
Energie- und Datenübertragung
möglich
ist. Des weiteren besitzt der Behälter ein Batterie, welche aufgeladen
wird, wenn sich der Behälter
in dem Fach befindet. Die Batterie versorgt einen Mikroprozessor
und angeschlossene Bauelemente zumindest dann, wenn sich der Behälter nicht
im Fach befindet. Über den
Mikroprozessor lassen sich unterschiedliche Daten in einem RAM innerhalb
des Behälters
speichern. Somit ist eine Datenspeicherung, welche für einen
sicheren Betrieb des Behälters
notwendig ist, bei leerer oder defekter Batterie nicht möglich. Problematisch ist
auch, dass der Behälter
automatisch öffnet,
sobald er in das Fach eingeschoben wird, wodurch unbefugten Personen
die Manipulation des Behälters erleichtert
wird.
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In
der
DE 101 05 553
C1 wird unter anderem ein austauschbarer Depositbehälter beschrieben, welcher
in einen Halterahmen einer Depositeinrichtung einschiebbar ist.
Dem Behälter
werden Energie und Steuersignale für einen im Behälter befindlichen Motor
des innenliegenden Verriegelungssystems über einen durch induktiv gekoppelte
Spulen gebildeten Transformator drahtlos zugeführt. Der Motor ist zur Verlagerung
einer Verschlussplatte des Behälters vorgesehen.
Da der Motor eine große
Leistung benötigt,
ist eine aufwändige
Schaltungsanordnung notwendig. Über
einen optoelektrischen Koppler, welcher eine hohe Positioniergenauigkeit
erfordert, kann ein im Depositbehälter bereitgehaltenes Identifikationssignal
abgefragt werden. Anhand des Identifikationssignals erkennt die
Depositeinrichtung, ob der Behälter
ein authorisierter Behälter
ist. Wird der Behälter
als authorisiert erkannt, wird das Steuersignal zum Öffnen der
Verschlussplatte an den Depositbehälter übertragen.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, die bekannten Wechselbehälter, bei denen die Daten-
und/oder Energieübertragung
drahtlos erfolgt, zu verbessern.
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Insbesondere
ist es eine erste Aufgabe der Erfindung, die drahtlose Datenund/oder
Energieübertragung
mittels Transpondern zuverlässig
zu gestalten.
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Es
ist eine zweite Aufgabe der Erfindung, die Transponder vor äußeren Einflüssen und
insbesondere vor Manipulationsangriffen zu schützen.
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Es
ist eine dritte Aufgabe der Erfindung, den Wechselbehälter selbst
gegen Manipulationen zu schützen,
insbesondere ein unbefugtes und systemwidriges Verwenden des Wechselbehälters zu
verhindern.
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Es
ist eine vierte Aufgabe der Erfindung, ein besonders sicheres Verfahren
zur Authentifizierung eines Benutzers gegenüber einem Wechselbehälter sowie
ein System zur Durchführung
dieses Verfahrens zur Verfügung
zu stellen.
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Die
Aufgaben werden durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. In davon
abhängigen
Ansprüchen
sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung
angegeben.
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Gemäß einer
ersten Ausführungsform
wird ein passiver Transponder an einer Behälteraußenwand oder in einer darin
vorgesehenen, außenliegenden
Aussparung montiert. Dabei kann die Aussparung beispielsweise als
Bohrung oder Ausfräsung in
Form des Transponders vorgesehen sein. Zum Behälter hin wird der Transponder
mittels Ferritmaterial abgeschirmt. Dadurch wird die Daten- und/oder
Energieübertragung
des Transponders besonders zuverlässig gestaltet, da wegen der
außen
liegenden Anbringung des Transponders und durch das zwischen dem
Transponder und dem Behälter
liegende Ferritmaterial Störeinflüsse minimiert
werden. Eine solche Abschirmung ist vor allem bei metallischen Behältern von
Vorteil, da sie Wirbelstromverluste vermindert.
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Wird
der passive Transponder in einer Aussparung montiert, so wird nach
einer alternativen Ausgestaltung die Aussparung vorzugsweise mit
einer Metallabdeckung versehen sein. Durch die Metallabdeckung ist
der Transponder von außen
mechanisch nicht zugänglich,
was den darunter liegenden Transponder sowohl vor äußeren Einflüssen als auch
vor direkten Manipulationen schützt.
Darüber hinaus
ist zwischen der Metallabdeckung und der Außenwand ein dielektrischer
Spalt vorgesehen, damit die induktive Kopplung des Transponders
in der Aussparung mit einem äußeren Magnetfeld
möglich
wird. Vorteilhafterweise ist der dielektrische Spalt zwischen der
Außenwand
und der Metallabdeckung mit einem festen dielektrischen Material
gefüllt,
so dass ein mechanischer Zugriff durch den Spalt auf den Transponder
ausgeschlossen ist.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn die Metallabdeckung von der Innenseite
des Wechselbehälters aus
durch eine Befestigungsvorrichtung befestigt ist. Dadurch wird ein
unbefugter mechanischer Zugriff auf den Transponder zusätzlich erschwert.
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Gemäß einer
zweiten Ausführungsform
umfasst der Transponder einen eine Antenne bildenden Schlitz in
einer Behälteraußenwand
und einen Antennanschluss, der die Mitten der Schlitzlängsseiten elektrisch
kontaktiert. Dabei können
weitere Elemente des Transponders im Inneren des Behälters angeordnet
und somit vor äußeren Einwirkungen
geschützt
sein. Umfasst der Transponder eine solche Antenne, so definiert
die Länge
des Schlitzes einen Frequenzbereich, der so eingestellt wird, dass
sich auf der gewünschten
Arbeitsfrequenz eine elektrische Resonanz ausbildet. Dadurch ist
eine zuverlässige
Daten- und/oder Energieübertragung
möglich und
die Reichweite des Transponders ist besonders hoch.
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Vorteilhafterweise
wird der Schlitz mit einer dielektrischen Vergussmasse ausgefüllt, um
so den Schlitz mechanisch zu schließen und den Transponder vor
mechanischen Einflüssen
von außerhalb
des Behälters
zu schützen.
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Der
Transponder kann gemäß einer
dritten Ausführungsform
auf einer Behälteraußenwand
eine Planarantenne mit einer dielektrischen Schicht und einer außen liegenden
metallischen Schicht sowie eine elektrisch leitende Verbindung von
der Planarantenne in das Gehäuseinnere
umfassen, wo sich weitere Elemente des Transponders befinden. Auch hier
wird die Seitenlänge
der Antenne gemäß einer gewünschten
Arbeitsfrequenz gewählt.
Durch diese Konstruktion der Antenne lässt sich eine zuverlässige Datenund/oder
Energieübertragung
bei hoher Reichweite des Transponders erzielen. Vorteilhafterweise
wird die dielektrische und die außen liegende metallische Schicht
in einfacher Weise als metallbeschichtete Kunststoffolie oder als
metallkaschierte Epoxydharzplatte auf der Behälteraußenwand aufgebracht.
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Durch
die genannten Antennenanordnungen wird der Transponder gleichzeitig
vor äußeren Einflüssen und
vor Manipulationen geschützt,
da die sicherheitskritischen Elemente des Transponders, wie zum
Beispiel ein Prozessor- oder Speicherchip, im Inneren des Behälters angebracht
werden können. Um
die elektrisch leitende Verbindung in das Gehäuseinnere vor Stö reinflüssen zu
schützen,
wird die Verbindung vorteilhafterweise in ein festes Dielektrikum
eingebettet.
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Der
besondere Vorteil von Transpondern umfassend eine Schlitz- oder
Planarantenne anstelle einer Antennenspule besteht darin, dass in
sogenannten RFID-Systemen mit einer Arbeitsfrequenz im GHz-Bereich
hohe Lesereichweiten erreichbar sind. Mit passiven (batterielosen)
Transpondern sind so Reichweiten bis zu 4 m realisierbar.
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Gemäß einer
vierten Ausführungsform
ist ein Bereich einer Behälterwand über die
gesamte Wanddicke aus einem nichtmetallischen Material hergestellt
und der Transponder auf der Behälterinnenseite des
nichtmetallischen Materials montiert. Da der Transponder somit von
außen
nicht mechanisch zugänglich
ist, ist er vor äußeren Einflüssen und
vor Manipulationen geschützt.
Außerdem
hat eine solche Anordnung den Vorteil, dass das nichtmetallische Material
nur vernachlässigbare
Störeinflüsse auf
den Transponder hat, wodurch dieser gut durch diesen Bereich der
Behälterwand
hindurch mit einem äußeren magnetischen
Feld induktiv gekoppelt werden kann.
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Vorteilhafter
Weise wird als nichtmetallisches Material Kunststoff verwendet,
wobei der Transponder bei der Herstellung des entsprechenden Bereichs in
das Kunststoffmaterial eingegossen werden kann. Dadurch wird er
vor Manipulationen effektiv geschützt.
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Wird
der Wechselbehälter überwiegend
oder gar vollständig
aus Kunststoff hergestellt, besteht ein großer Vorteil in einer günstigen
Serienherstellung, geringem Gewicht und Unempfindlichkeit gegen
eine korrosive Umgebung. Ein weiterer Vorteil von Kunststoffbehältern besteht
darin, dass die Arbeits frequenz des Transponders weitgehend beliebig
gewählt
werden kann. Des weiteren kann bei Wechselbehältern aus Kunststoff ein Bohrschutz
zum Schutz gegen Aufbohren des Behälters bei der Herstellung in
die Behälterwände eingegossen
werden.
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Eine
fünfte
Ausführungsform
betrifft einen Transponder mit mindestens einer Einrichtung im Inneren
des Behälters
zum Erfassen physikalischer Zustände
des Behälters.
Manipulationen am Wechselbehälter
lassen sich dadurch erkennen und verfolgen. Beispielsweise können Öffnungs-
oder Verschlusszeiten des Behälters
und/oder die Anzahl der im Behälter
befindlichen Banknoten erfasst und gespeichert werden, wobei diese
Daten später
an ein Banknotenverarbeitungsgerät übermittelt
werden können.
Dadurch wäre
der Zeitpunkt mechanischer Manipulationsversuche und/oder das Fehlen
von Banknoten im Behälter
zu einem späteren
Zeitpunkt feststellbar und dies könnte über die einzelnen Stationen
des Wechselbehälters
zurückverfolgt
werden. Es ist auch möglich,
die Identifikationsnummer eines zum Auslesen des Transponders verwendeten
Lesegerätes
oder andere im Zusammenhang mit dem Öffnen des Behälters angefallenen
Daten im Transponder abzuspeichern.
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Gemäß einer
sechsten Ausführungsform lässt sich
der Behälter
durch einen Kraftschluss zwischen einer äußeren und inneren inneren Schließvorrichtung öffnen. Dazu
ist der Transponder mit einem Aktuator im Inneren des Behälters gekoppelt, um
einen solchen Kraftschluss herzustellen. Bei dem äußeren Schließmechanismus
kann es sich beispielsweise um einen mechanischen Schließzylinder, eine
Hebelvorrichtung oder eine andere geeignete Vorrichtung zum Einbringen
einer mechanischen Kraftwirkung handeln. Der innere Schließmechanismus
und der Aktuator sind im Inneren des Behälters untergebracht und werden über den
Transponder drahtlos gesteuert. Ein unbe fugter Zugriff wird dadurch
erschwert, dass der den inneren Schließmechanismus ansteuernde Aktuator
nur durch den Transponder aktiviert werden kann. Vorteilhafterweise
werden Einrichtungen zur Herstellung des Kraftschlusses verwendet,
welche eine sehr geringe elektrische Steuerenergie benötigen. Solche
Einrichtungen können
beispielsweise elektrochemischer oder elektrophysikalischer Natur
sein.
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Der
innere Schließmechanismus
kann dabei mindestens eine bistabile Sperrklinke umfassen, welche
beispielsweise durch impulsgesteuerte Elektromagnete mit Permanentmagnetunterstützung ein- oder
ausgeklappt wird. In diesem Fall ist der Elektromagnet mit dem Aktuator
gekoppelt.
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Eine
siebte Ausführungsform
betrifft ein Dokumentenverarbeitungsgerät zur Aufnahme eines Wechselbehälters mit
passivem Transponder, wobei das Dokumentenverarbeitungsgerät ein Lesegerät zur Kommunikation
mit dem passiven Transponder des Wechselbehälters und mindestens einen
weiteren Transponder umfasst. Das Lesegerät und die Transponder sind
derart angeordnet, dass das Lesegerät abwechselnd mit dem passiven
Transponder des Wechselbehälters
und dem weiteren Transponder des Dokumentenverarbeitungsgeräts kommunizieren
kann. Dadurch lässt
sich sicherstellen, dass die Kommunikation nur mit einem im Dokumentenverarbeitungsgerät aufgenommenen
Wechselbehälter
erfolgt, da das Lesegerät
ansonsten nicht abwechselnd mit dem weiteren Transponder des Dokumentenverarbeitungsgeräts kommunizieren
kann. Vorteilhafterweise wird der mindestens eine weitere Transponder
in ein Gehäuseteil
des Dokumentenverarbeitungsgeräts
in von außen
nicht zugänglicher Weise
integriert.
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Gemäß einer
achten Ausführungsform
wird zur Authentifizierung eines Benutzers gegenüber dem Wechselbehälter ein
Datensatz aus einem Speicher des Wechselbehälters an eine Chipkarte übertragen,
von der Chipkarte mittels einer zertifizierten Signatur signiert
und anschließend
als signierter Datensatz in den Speicher des Wechselbehälters zurück übertragen,
bevor ein Zugriff auf den Wechselbehälter zugelassen wird. Der Vorteil
eines solchen Authentifizierungsverfahrens besteht darin, dass nur "zertifizierte" Benutzer Zugriff
auf den Inhalt und die Daten des Wechselbehälters erhalten.
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Dabei
kann zusätzlich
ein Dokumentenverarbeitungsgerät
in das Authentifizierungsverfahren einbezogen werden, indem der
Datensatz von diesem Dokumentenverarbeitungsgerät in den Speicher des Wechselbehälters geschrieben
wird, bevor er an die Chipkarte übertragen
wird. Dadurch erfolgt die Authentifizierung eines Benutzers gegenüber einem Wechselbehälter besonders
sicher.
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Vorteilhafterweise
umfasst der an die Chipkarte übertragene
Datensatz die Seriennummer des Transponders des Wechselbehälters, welche
in die zu berechnende Signatur der Chipkarte mit einbezogen wird.
Auf diese Weise wird sichergestellt, dass der Datensatz nicht in
betrügerischer
Absicht ausgelesen und im Transponder eines anderen Wechselbehälters gespeichert
wird. In diesem Fall würde
die Überprüfung der
Signatur auf Grund einer anderen Seriennummer zu einem Fehler führen.
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Eine
zusätzliche
Identifikationsmöglichkeit des
Behälters
mit passivem Transponder besteht darin, zumindest einen Teil des
Behälters
aus transparentem Material herzustellen. Durch Anbringen beispielsweise
eines Barcodes oder anderen Identifikanden im Inneren des Behälters hinter
dem transparenten Material, kann dieser von außen zur Identifikation des
Behälters
gelesen werden. Insbesondere kann der transparente Bereich z.B.
für den
infraroten Wellenlängenbereich
durchlässig
und zumindest für den
visuellen Wellenlängenbereich
undurchsichtig sein. Dabei kann die Authentifizierung entweder durch
Auslesen eines IR-Barcodes oder durch Kommunikation mittels IR-Dioden
erfolgen.
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Der
Transponder kann in dem Wechselbehälter vorteilhafterweise mit
einer Farbbombe oder einem anderen System zur Kennzeichnung und/oder Entwertung
der im Wechselbehälter
enthaltenen Dokumente verbunden sein. Erfasst der Transponder Anzeichen
eines unbefugten Zugriffs auf den Wechselbehälter, kann er die Farbbombe
auslösen
und alle im Wechselbehälter
befindlichen Dokumenten unbrauchbar machen.
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Es
sei besonders betont, daß die
Merkmale der abhängigen
Ansprüche
und der in der Beschreibung genannten Ausführungsbeispiele in Kombination
oder auch vollständig
oder zumindest zum Teil unabhängig
voneinander und vom Gegenstand der Hauptansprüche vorteilhaft verwendet werden
können.
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Nachfolgend
wir die Erfindung beispielhaft anhand der begleitenden Zeichnungen
näher erläutert. Darin
zeigen:
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1 schematisch
ein System umfassend ein Dokumentenverarbeitungsgerät mit Lesegerät und einen
darin angeordneten Wechselbehälter
mit Transponder;
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2 ausschnittsweise
einen Querschnitt durch eine Wechselbehälterwand, an deren Außenseite
ein Transponder montiert ist;
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3 ausschnittsweise
einen Querschnitt durch eine Wechselbehälterwand, in deren Außenseite
sich eine Aussparung mit einer durch Ferritmaterial abgeschirmten
Transponderspule befindet;
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4 ausschnittsweise
einen Querschnitt durch eine Wechselbehälterwand mit einer Aussparung,
in der ein Transponder montiert ist und die mit einer vom Behälterinneren
aus befestigten Metallabdeckung versehen ist;
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5a und 5b eine
in Aufsicht und in einer geschnittenen Seitenansicht dargestellte
Behälterwand
mit Schlitzantenne;
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6 den
Aufbau einer planaren Antenne auf einer Behälteraußenseite;
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7 einen
Transponder einer einer Einrichtung im Inneren des Wechselbehälters zum
Erfassen von physikalischen Zuständen;
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8 einen
Mechanismus zur gesteuerten Kraftschlusserzeugung zwischen einem
inneren und einem äußeren Schließmechanismus;
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9 ein
Dokumentenverarbeitungsgerät, ein
Lesegerät
und einen Wechselbehälter,
welche jeweils mit mindestens einem Transponder ausgestattet sind;
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10 den
Verfahrensablauf zur Authentifizierung eines Benutzers mittels einer
Chipkarte gegenüber
einem Wechselbehälter;
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11 einen
Transponder, welcher an einer Behälterinnenwand hinter einem
transparenten Behälterwandbereich
befestigt ist;
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12 einen
Transponder, welcher an einer Behälterinnenwand aus Kunststoff
befestigt ist;
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13 einen
Barcode, welcher sich im Inneren eines Wechselbehälters befindet;
und
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14 einen
Bohrschutz in Form einer langen Leiterschleife.
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1 zeigt
schematisch ein System umfassend ein Dokumentenverarbeitungsgerät 16 mit
Lesegerät 22,
insbesondere ein Banknotenverarbeitungsgerät, und einen darin angeordneten
Wechselbehälter 4 mit
Transponder 1. Der Wechselbehälter 4 kann in das
Dokumentenverarbeitungsgerät 16 eingebracht
werden, um beispielsweise mit Banknoten befüllt zu werden. Im eingebrachten
Zustand des Wechselbehälters 4 erfolgt
zwischen dem Lesegerät 22 des
Banknotenverarbeitungsgeräts 16 und
dem Transponder 1 des Wechselbehälters 4 eine drahtlose
Daten- und Energieübertragung.
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Das
Banknotenverarbeitungsgerät 16 kann beispielsweise
so konstruiert sein, wie es in der WO 02/090217 der Anmelderin beschrieben
ist, auf die hiermit ausdrücklich
Bezug genommen wird. Hierbei kann allerdings z.B. zur Führung einer
Stapelträgereinheit
anstelle einer offenen Kette auch ein Zahnstangen-/Zahnradantrieb
verwendet werden, wie er z.B. im Schweizer Patent 445 761 beschrieben
ist. Der Antriebsmotor wird hierbei bevorzugt mit der Stapelträgereinheit
bewegt werden bzw. deren Bestandteil sein.
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2 zeigt
ein erstes Ausführungsbeispiel, bei
dem ein Transponder 1 direkt auf einer Behälteraußenwand 2 eines
nicht im Detail dargestellten Wechselbehälters montiert ist. Gezeigt
ist lediglich ein Ausschnitt der Wand schematisch im Querschnitt. Zwischen
dem Transponder 1 und der Außen wand 2 ist ein
Ferritmaterial 3 angeordnet, um den Transponder 1 zu
einem Wechselbehälter 4 hin
abzuschirmen. Dadurch ist der Daten- und Energietransfer von und/oder
zum Transponder 1 weniger Störeinflüssen ausgesetzt, und der Transponder 1 kann
besser in ein magnetisches Feld eingekoppelt werden.
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3 zeigt
eine Abwandlung zu dem Ausführungsbeispiel
aus 2. Dabei ist in der Behälteraußenwand 2 eine Aussparung 5,
z.B. eine Bohrung oder ein Ausfräsung,
in Form des Transponders 1 vorgesehen. Die Transponderspule 1 ist
hier in einer Ferritabschirmung 3 mit U-förmigem Querschnitt
in diese Aussparung 5 eingesetzt. Die Verwendung der Ferritabschirmung 3 ist
vor allem notwendig, wenn der Wechselbehälter 4 aus metallischem
Werkstoff hergestellt ist. Andernfalls würde ein magnetisches Feld auf
der Behälteraußenseite 2 so
stark gedämpft werden,
dass eine Kommunikation zwischen einem Lesegerät und dem Transponder 1 nicht
möglich
wäre. Durch
das Einfügen
der Ferritabschirmung 3 zwischen der Transponderspule 1 und
der metallischen Behälteraußenwand 2 kann
das Auftreten von störenden
Wirbelströmen
weitgehend vermieden werden.
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4 zeigt
eine Weiterbildung des Ausführungsbeispiels
aus 3. Um den Transponder 1 mechanisch zu
schützen,
ist über
der Aussparung 5 eine Metallabdeckung 7 derart
angebracht, dass sie die Aussparung 5 vollständig abdeckt.
Aus Sicherheitsgründen
ist die Metallabdeckung 7 vom Behälterinnenraum aus mit einer
geeigneten Befestigungsvorrichtung 8, beispielsweise einer
Verschraubung, befestigt. Zwischen der Außenfläche 2 der Behälterwand
und der Metallabdeckung 7 verbleibt dabei ein dielektrischer
Spalt 9, der vorzugsweise mit festem dielektrischen Material
gefüllt
ist. In Abwandlung zu dem Ausführungsbeispiel
aus 3 ist der Transponder 1 derart in die
Aussparung 5 eingebaut, dass die Spulenachse 6 des
Transponders 1 parallel zur Oberfläche der Behälteraußenwand 2 verläuft.
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5a und 5b zeigen
als Außenansicht und
im Querschnitt ein weiteres Ausführungsbeispiel, in
welchem eine Schlitzantenne 10 in der Behälteraußenwand 2 ausgebildet
ist, wodurch der Einsatz von Transpondern im Frequenzbereich > 500 MHz (z.B. 868
MHz, 2,45 GHz) ermöglicht
wird. Dabei wird der Transponder 1 mit den beiden als Antennenanschluss
wirksamen Mitten der Längsseiten
elektrisch kontaktiert. Der Transponder 1 befindet sich
dabei auf der geschützten
Innenseite des Behälters.
Die Länge
des Schlitzes 10 wird so gewählt, dass sich auf der gewünschten
Arbeitsfrequenz eine elektrische Resonanz ausbildet. Weiterhin ist
es vorteilhaft, den Schlitz 10 mit einem Dielektrikum,
z.B. einer Vergussmasse, auszufüllen,
um so den Schlitz 10 zu schließen und den Transponder 1 vor
mechanischen Einflüssen
von außerhalb
des Wechselbehälters 4 zu schützen.
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6 zeigt
in einem weiteren Ausführungsbeispiel
den konstruktiven Aufbau einer Planarantenne 11 auf einer
Behälteraußenseite 2.
Hierbei wird auf die Behälteraußenseite 2 ein
Dielektrikum 12 und auf dieses eine die Planarantenne 11 bildende
Metallschicht aufgebracht. Dieser Aufbau kann etwa durch eine metallbeschichtete
Kunstofffolie oder durch eine metallkaschierte Epoxydharzplatte
(Leiterplatte) realisiert werden. Des weiteren ist die Metallschicht 11 bevorzugt
rechteckig ausgeführt,
wobei die Seitenlänge
der Längsseiten
des Rechtecks so gewählt
wird, dass diese in etwa der halben Wellenlänge der gewünschten Arbeitsfrequenz entspricht. Beispielsweise
würde bei
der Verwendung eines RFID-Transponders bei einer typischen RFID-Frequenz
von 2,45 GHz die Seitenlänge
z.B. etwa 6 cm betragen. Dabei kann die Seitenlänge der beiden Querseiten kleiner
oder auch größer als
die halbe Wellenlänge
gewählt
werden. Da die Abmessungen der Querseiten die elektrischen Eigenschaften
einer solchen Planarantenne 11 stark beeinflussen, stehen bei
der Dimensionierung der Querseiten jedoch die elektrischen Anforderungen
im Vordergrund.
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Wie
in 6 gezeigt ist, erfolgt der Anschluss der Planarantenne 11 zum
Transponder 1 mittels einer einadrigen Leitung 13,
welche durch eine Bohrung 14 in der Behälterwand 2 geführt ist. Um
Störeinflüsse, wie
beispielsweise Kurzschlüsse bei
einem metallischen Behälter,
zu verhindern, wird die Leitung 13 in ein festes Dielektrikum 15,
z.B. ein Kunstoffmaterial, eingebettet. Der zweite Anschluss des
Transponders erfolgt direkt auf die Behälterwand. Die Leitung 13 kann
beispielsweise auch durch ein Koaxialkabel, z.B. in semi-rigider
Bauform, ausgeführt
sein, wobei der Transponder 1 dann an einer beliebigen
Stelle an der Behälterinnenseite
angebracht und mit der Antenne 11 verbunden werden kann.
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7 zeigt
schematisch als ein weiteres Ausführungsbeispiel einen Transponder 1 in
einem Wechselbehälter 4 mit
der Möglichkeit,
Sensoren über
den Transponder anzusprechen, die physikalische Zustände im Behälter 4 erfassen.
So können etwa
Informationen wie "Behälter leer
und befüllbar" oder "bereits befüllt und
wieder verriegelt" oder "Behälter geöffnet" oder "Füllgrenze nahezu erreicht" erfasst werden.
Dazu ist der Transponder 1 mit mindestens einem elektrischen
Anschluss versehen, welcher mindestens als digitaler Signaleingang
verwendet werden kann, um die Behälter-Statusinformationen mit geeigneten Schaltelementen
wie z.B. Reedschalter, Mikroschalter, optische Empfänger (Photodiode),
etc. zu erfassen. Über
ein Lesegerät 22,
welches in einem Dokumentenverarbeitungsgerät angeordnet sein kann, können die
erfassten Informationen dann drahtlos vom Transponder 1 des
Behälters 4 abgefragt
werden.
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In
einer Ausgestaltung dieses Ausführungsbeispiels
kann der Transponder 1 mit mindestens einem elektrischen
Anschluss als analoger Signaleingang ausgeführt sein, um mittels eines
A/D-Wandlers elektrische Spannungen messen zu können. Mittels entsprechender
analoger Sensoren können
dann physikalische Größen wie
Druck, Temperatur, Weglängen,
Helligkeit, Torsion des Behältergehäuses, etc.
an geeigneten Stellen im Inneren des Behälters gemessen und durch den
Transponder 1 über
das Lesegerät 22 an
das Dokumentenverarbeitungsgerät gesendet
werden, in dem der Behälter 4 aufgenommen
ist. Die Datenübertragung
zwischen Lesegerät 22 und
Transponder 1 kann auch zu einer Taktsteuerung des Transponders
bzw. der damit verbundenen Sensoren/Aktoren verwendet werden.
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Insbesondere
im Zusammenhang mit allen beschriebenen und noch zu beschreibenden
Ausführungsbeispielen
umfasst der Transponder 1 einen nichtflüchtigen und sehr leistungsarmen
Datenspeicher. Dies erlaubt die Speicherung von Merkmalen und Zusatzinformationen,
mit denen sich die Sicherheit und der Manipulationsschutz erhöhen lassen.
Es können
beispielsweise Seriennummern einzelner Banknoten inklusive der Einstapelreihenfolge
und eine Information über
die Qualität
der einzelnen Banknoten gespeichert werden. Die aktuell erfassten Behälterstati
können
zusammen mit vorkommenden Ereignissen (Öffnen, Schließen, Entnahme
etc.) gespeichert werden, um Manipulationsmöglichkeiten auszuschließen und
eine störungsfreie
Weiterführung
der Funktion nach Stromausfall zu gewährleisten. Dies kann beispielsweise über einen
Vergleich der aktuell erfassten Stati mit den zuletzt gespeicherten
Behälterstati/Sensordaten
und einer laufend aktualisierten Kontrollstatusmeldung des übergeordneten
Dokumentenverarbeitungsgeräts
erfolgen.
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8 zeigt
ein Beispiel für
einen Schließmechanismus
eines Wechselbehälters 4.
Da Schließmechanismen,
welche durch äußere Betätigung geöffnet werden,
häufig
einen Angriffspunkt für
Wechselbehälter 4 darstellen,
ist ein Öffnen
des Wechselbehälters 4 nur
möglich,
wenn die Schließvorrichtung lediglich
durch Mittel betätigt
oder freigegeben wird, die sich innerhalb des Wechselbehälters 4 befinden.
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Das
in 8 dargestellte Ausführungsbeispiel umfasst einen
von innerhalb des Behälters
betätigten
Schließmechanismus 18, 20 und
einen von außen
betätigten
Schließmechanismus 21,
wobei zwischen beiden Schließmechanismen
ein Kraftschluss hergestellt werden muss. Dieser Kraftschluss wird
für eine
kurze Zeitspanne mittels eines hier durch zwei Sperrklinken 20 realisierten
Aktuators hergestellt, welcher vom Transponder 1 angesteuert wird
und den äußeren Schließmechanismus 21 sperrt
oder freigibt. Bei dem Aktuator handelt es sich bevorzugt um eine
elektromagnetische Vorrichtung, z.B. um einen Elektromagneten. Der
Aktuator kann zusätzlich
mit einer aktivierbaren oder deaktivierbaren Farbbombe gekoppelt
sein.
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Das
Verfahren zum Öffnen
des Wechselbehälters 4 in 8 besteht
darin, zunächst
den passiven Transponder mittels eines RFID-Lesegerätes mit Energie
zu versorgen und damit den Ladungsspeicher des Transponders aufzuladen.
Als nächster Schritt
kann eine Authentifizierung zwischen dem Transponder und einem Lesegerät erfolgen.
Nach einer erfolgreichen Authentifizierung ist vorgesehen, den Aktuator
für eine
kurze Zeitspanne zu aktivieren und damit einen Kraftschluss zwischen
dem inneren 18, 20 und dem äußeren 21 Schließmechanismus herzustellen,
so dass der Wechselbehälter 4 in
diesem Moment geöffnet
werden kann.
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Im
speziellen kann das Öffnen
durch Ansteuern des Aktuators so erfolgen, wie es in der
DE 103 48 569 A1 beschrieben
ist, auf die hiermit Bezug genommen wird. In diesem Sinne wird die
Vorrichtung zum Ansteuern des Aktuators bevorzugt einen Energiespeicher
zur Speisung des Aktuators, eine Empfangseinheit zum kontaktlosen
Empfangen eines Steuersignals und eine Steuereinheit wie einen Transponder
zur Steuerung der Energiezufuhr zum Aktuator abhängig vom Steuersignal aufweisen,
so dass über
die Empfangseinheit Energie zum Aufladen des Energiespeichers zuführbar ist.
Die der Empfangseinheit zugeführte
Energie kann in eine Spannung umgesetzt werden. Dabei ist es vorteilhaft,
wenn ein erster Strompfad für
einen ersten Teilstrom zur wenigstens zeitweisen Regelung der Spannung
auf einen Vorgabewert ausgebildet ist. Dadurch ist es möglich, beispielsweise
die Steuereinheit mit dieser geregelten Spannung zu versorgen. In
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist ein zweiter Strompfad für
einen zweiten Teilstrom zum Aufladen des Energiespeichers ausgebildet.
Der erste Strompfad und/oder der zweite Strompfad können parallel zur
Steuereinheit verlaufen. Weiterhin kann eine Regelschaltung vorgesehen
sein, die durch eine koordinierte Beeinflussung des ersten Strompfads
und des zweiten Strompfads die Spannung auf den Vorgabewert regelt.
Insbesondere werden die beiden Strompfade jeweils so beeinflusst,
dass ein durch den zweiten Strompfad fließender zweiter Teilstrom einen
unter den jeweiligen Betriebsbedingungen maximal möglichen
Wert annimmt. Der erste Strompfad und/oder der zweite Strompfad
können
jeweils mittels eines regelbaren Widerstands, insbesondere eines
Transistors, beeinflusst werden. Vorzugsweise kann zum Ansteuern
des Aktuators mit einer Steuervorrichtung ein Steuersignal kontaktlos
an die Steuervorrichtung übertragen
werden und der Aktuator abhängig
vom Steuersignal mit einem Energiespeicher der Steuervorrichtung
verbunden werden, so dass der Steuervorrichtung auf kontaktlosem
Weg Energie zum Aufladen des Energiespeichers zugeführt wird.
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Eine
Möglichkeit
zur Realisierung eines Aktuators besteht darin, impulsgesteuerte
Elektromagnete mit Permanentmagnetunterstützung nach dem Prinzip der
bistabilen Relaisbetätigung
zu verwenden. Dabei werden, wie in 8 gezeigt,
geeignete Sperrklinken 20 ein- oder ausgeklappt. In ausgeklappter
Stellung kann die Verriegelung durch Drehen des von außen zugänglichen
Schließmechanismus 21 geöffnet werden,
welcher beispielsweise als Schloss mit Schlüssel oder Hebelvorrichtung
ausgeführt
sein kann.
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9 zeigt
eine Anordnung, die dazu beiträgt,
einen Angriff durch eine falsche Kassette abzuwehren. Eine Möglichkeit
zum Täuschen
eines Dokumentenverarbeitungsgeräts,
insbesondere eines Banknotenverarbeitungsgeräts, könnte nämlich darin bestehen, das Anschlusskabel
zwischen einem Lesegerät
und der Antenne des Lesegeräts
mit dem Zweck zu verlängern,
die Antenne in Lesereichweite eines ersten, in betrügerischer
Absicht außerhalb des
Geräts
positionierten Wechselbehälters
zu bringen. Auf diese Weise könnte
ein zweiter, korrekt eingelegter Behälter behandelt, beispielsweise
befüllt, werden,
ohne dass das Lesegerät
mit dem Transponder dieses zweiten Behälters kommuniziert. Die Kommunikation
würde stattdessen
mit dem Transponder des ersten Behälters außerhalb des Banknotenverarbeitungsgeräts abgewickelt
werden. Auf diese Weise ließe
sich beispielsweise ein leerer Behälter als gefüllt markieren
und im System weiterleiten, wobei der wirkliche Verbleib des im
Transponder des leeren Behälters
angegebenen Geldbetrags nicht mehr nachvollziehbar wäre.
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Die
Anordnung nach 9 soll nun zur Vermeidung eines
derartigen Angriffs beitragen. Dabei ist vorgesehen, innerhalb des
Ansprechbereichs der Leserantenne 23 mindestens einen weiteren
Transponder 24 im Banknotenverarbeitungsgerät 16 zu montieren.
Eine wichtige Voraussetzung hierbei ist die Antikollisionsfähigkeit
der Transponder 1 des Wechselbehälters 4 und des mindestens
einen zusätzlichen
Transponders 24, da diese sich erfindungsgemäß zur selben
Zeit im Ansprechbereich der Antenne 23 befinden und abwechselnd
gelesen werden sollen. So ist vorgesehen, die Kommunikation zwischen
dem Lesegerät 22 und
dem weiteren Transponder 24 vor, zwischen und unmittelbar
nach einer Kommunikation zwischen dem Lesegerät 22 des Banknotenverarbeitungsgeräts 16 und
dem Transponder 1 des Behälters 4 durchzuführen. Besonders
vorteilhaft ist es, wenn zwischen dem zusätzlichen Transponder 24 und
einem sicheren Authentifizierungsmodul 17 mittels des Lesegeräts 22 im
Banknotenverarbeitungsgerät 16 eine
Authentifizierung durchgeführt
wird, um so eine Manipulation oder ein Austauschen oder Entfernen
des zusätzlichen
Transponders 24 zu verhindern.
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9 zeigt
eine besonders vorteilhafte Anbringung des weiteren Transponders 24 in
ein aus Kunststoff bestehendes Gehäuseteil 25, z.B. eine Bodenplatte,
auf dem der Wechselbehälter 4 steht und
auf dessen Rückseite
die Leserantenne 23 angebracht ist. Da ein Ausbau nur bei
weitestgehender, ggf. zerstörender
Demontage des Gehäuseteils 25 möglich wird,
ergibt sich ein besonders hoher Schutz.
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Wie
des weiteren in 9 dargestellt ist, kann der
weitere Transponder 24 anstatt zwischen dem Behälter 4 und
der Leserantenne 23 auch rückseitig der Leserantenne 23 als
Transponder 26 angebracht werden. Auch hier ist es sinnvoll,
den Transponder 26 so anzubringen, dass ein Ausbau desselben
zur Zerstörung
führt oder
zumindest mit erheblichen Schwierigkeiten verbunden ist. Es können auch beide
Transponder 24 und 26 vorgesehen werden.
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10 zeigt
diagrammartig die Authentifizierung eines Benutzers mittels einer
Chipkarte 27 gegenüber
einem Wechselbehälter 4.
Auf der Chipkarte 27 sind Benutzungsberechtigungen gespeichert.
Ein in dem Transponder 1 des Wechselbehälters 4 gespeicherter
Datensatz 28, oder zumindest ein Teil davon, wird an die
Chipkarte 27 übertragen.
Dabei kann der Datensatz 28 die Seriennummer des Transponders 1 des
Wechselbehälter 4 enthalten.
In der Chipkarte 27 wird der übertragene Datensatz 28 mit
einem geheimen Schlüssel
signiert und anschließend als
signierter Datensatz 29 in den Transponder 1 des Wechselbehälters 4 zurückgeschrieben.
Dabei kann der ursprüngliche
Datensatz 28 auch von dem in 10 dargestellten
Dokumentenverarbeitungsgerät 16 über das
Lesegerät 22 in
den Speicher des Transponders 1 des Wechselbehälters 4 geschrieben
worden sein, bevor er an die Chipkarte 27 übertragen
wird. Dieser von dem Dokumentenverarbeitungsgerät 16 übertragene
ursprüngliche
Datensatz 28 kann beispielsweise die Anzahl der Dokumente 30 enthalten,
die von dem Dokumentenverarbeitungsgerät 16 in den Behälter 4 übergeben
wurden.
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In 11 ist
eine Weiterbildung eines von innen an der Wand 31 eines
Wechselbehälters 4 plazierten
Transponders 1 gezeigt. Ein begrenzter Bereich 32 der
Wand 31 ist aus einem transparenten Kunststoff hergestellt.
Der Transponder 1 kann hinter dem transparenten Bereich
angeordnete Anzeigeelemente oder eine Optosensorik ansteuern. Dadurch können physikalische
Zustände
des Behälters
und Statusinformationen über
den Behälterinhalt
für Benutzer
direkt am Wechselbehälter 4 visuell
ablesbar dargestellt werden.
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12 zeigt
eine Variante, in der zumindest der transparente Bereich 32 oder
ggf. die gesamte Wand 31 nur für den infraroten Wellenlängenbereich transparent
ist, oder jedenfalls nicht für
Wellenlängen im
sichtbaren Spektralbereich. Dies eignet sich z.B. zum Auslesen eines
von innen auf die Wand 31 aufgebrachten IR-Barcodes oder
zur Kommunikation mittels IR-Dioden, welche durch den Transponder 1 angesteuert
werden.
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13 zeigt
eine solche Ausführungsform
in Draufsicht, bei der im Wechselbehälter ein im IR optisch lesbarer
Barcode 33 angebracht ist. Ein solcher Barcode 33 kann
dann mit herkömmlichen
IR-Lesern von außen
ausgelesen werden.
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14 zeigt
einen Bohrschutz in Form einer langen Leiterschleife 34,
welche auf der inneren Oberfläche
der Behälterwände angebracht
wird und den Behälter 4 vor
Aufbohren schützen
soll. Besonders bei Wechselbehältern 4 aus
Kunststoff besteht die Gefahr der Manipulation durch Aufbohren des
Behälters 4,
etwa um an den Schließmechanismus
zu gelangen. Zumindest besonders gefährdete Teilbereiche des Behälters 4 werden
daher mit einem Bohrschutz 34 versehen. Die dargestellte
Leiterschleife 34 wird entlang der gefährdeten Stellen im Inneren des
Behälters 4 geführt und
deren durchgehende Leitfähigkeit
mittels der eingangs bereits genannten Signaleingänge des
Transponders 1 überprüft. Eine Unterbrechung
der Leiterschleife 34 und damit ein potentiell erfolgter
Angriff auf den Behälter 4 lässt sich
somit durch eine Abfrage des Transponders 1 leicht feststellen.
Der Bohrschutz kann zusätzlich über den
Transponder 1 mit einer Farbbombe verbunden sein.
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Ist
der Wechselbehälter 4 gänzlich aus Kunststoff
hergestellt, kann die Leiterschleife 34 schon bei der Herstellung
des Behälters 4 in
die Behälterwände eingegossen
werden. Durch eine mäanderförmige Verlegung
der Leiterschleife 34 können selbst
große
Flächen
gegen Aufbohren gesichert werden.