DE4205827C2 - Chipkarte zum kontaktfreien, bidirektionalen Übertragen von Energie und Daten mit einem Schreib/Lesegerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Chipkarte, die einen Mikroprozessor mit einem Speicher aufweist, zum kontaktfreien, bidirektionalen Übertragen von Energie und Daten mit einem Schreib/Lesegerät mittels elektromagnetischer Wechselfelder.

Im Einsatz befindliche Plastikkarten, die elektronisch ablesbar sind, arbeiten vorzugsweise nach zwei Verfahren. Am weitesten verbreitet sind Karten mit Magnetstreifen, welche keinen Chip zur Speicherung und Bearbeitung von Information enthalten. Zunehmend werden Karten eingesetzt, die einen Chip enthalten, in welchem Informationen sicher gespeichert und elektronisch verändert werden können. Diese Karten werden Chipkarten oder smart cards genannt. Die Versorgung der auf der Karte erforderlichen Chips mit elektrischer Energie geschieht über Kontakte oder kontaktfrei nach einem Verfahren, wie es in der Patentschrift DE 34 47 560 C2 dargelegt ist, indem Energie- und Datenübertragung induktiv erfolgen.

Die am Markt befindlichen Verfahren gemäß der DE 34 47 560 C2 benötigen eine sehr enge räumliche Kopplung von weniger als 5mm Abstand zwischen den Spulen auf der Chipkarte und den Spulen im Schreib/Lesegerät. Diese enge Kopplung ist in vielen Fällen erwünscht, um Abfragen der Daten einer Karte über Distanz durch Unbefugte auszuschließen.

Es sind aber auch Anwendungen erwünscht, in denen die Karte ihre Infor­ mationen über eine größere Distanz abgeben soll. Insbesondere ist dies bei reinen Identifikationen der Fall, wenn es nur auf die Erfassung einer charak­ teristischen Kartennummer ankommt, wie es zum Beispiel bei Zugangskon­ trollen erforderlich ist.

Durch die DE 37 11 601 C2 ist eine IC-Karte mit zumindest einem IC-Kreis, einer Leistungsquelle zur Einspeisung von Leistung in den IC-Kreis sowie einem Taktgenerator zum Erzeugen eines Taktsignals bekannt geworden, um den IC-Kreis zu betreiben, wobei auf der Karte ein Ein-Aus-Schalter vorgesehen ist, um die elektrische Funktion der Karte ein- oder auszuschalten.

Durch die DE 41 20 265 A1 ist eine Karte ohne Anschlußkontakte mit Datenüber­ tragungs- und Datenempfangseinrichtungen sowie eine Datenverarbeitungs­ einrichtung, die an die Datenübertragungs- und Datenempfangseinrichtung angeschlossen ist, bekannt. Eine Takterzeugungseinrichtung dient zum Erzeu­ gen eines Taktsignals und zum Anlegen desselben an die Datenverarbeitungs­ einrichtung. Eine Batterie versorgt die genannten Einrichtungen mit elek­ trischer Energie. Desweiteren ist eine Taktunterbrechungsschaltung vorge­ sehen, um die Erzeugung des Taktsignals dann zu unterbrechen, wenn ein Taktunterbrechungssignal von der Außenseite der Karte anliegt. Dazu wird von außerhalb der Karte ein elektrisch leitender Kontaktbügel abgezogen, der in gestecktem Zustand eine Taktunterbrechung bewirkt und in entferntem Zustand die Takterzeugungseinrichtung aktiviert. Auf diese Weise soll die Batterie der Karte bis zur Auslieferung der Karte an den Benutzer bzw. bis zur Inbetrieb­ nahme der Karte durch den Benutzer geschont werden.

Die Übertragung von Daten gemäß dem Transformatorprinzip innerhalb eines Nahbereichs ist beispielsweise aus der EP 0 245 605 bekannt, welche ein Identifi­ kationssystem zum Gegenstand hat. Aus dieser Druckschrift ist es bekannt, mittels eines Pulsgenerators Binärimpulse zu erzeugen, die mittels magne­ tischer Induktion nach dem Transformatorprinzip von einer Sendespule gesendet und von einer Lese-Empfängerspule empfangen werden. Ebenso ist es aus der Druckschrift bekannt, daß zwei unterschiedliche Frequenzen für die Übertragung der Daten verwendet werden können.

Die Übertragung von Daten bzw. Information nach dem elektromagnetischen Fernwirkungsprinzip [Fernbereich] aufgrund elektromagnetischer Schwingun­ gen, bei denen die Aufprägung der Information mittels Amplituden-, Frequenz- oder Pulsmodulation auf eine Trägerwelle erfolgt, und die Demodulation zur Rückgewinnung der Informationen von der Trägerwelle sowie der Wellenaus­ breitung mittels Antennen ist zum Beispiel im Werk von H. Schröder: Elektrische Nachrichtentechnik, I. Band, Hüthig & Pflaum Verlag München/Heidelberg, 1975, Seiten 92 ff, Seiten 414 ff sowie Seiten 482 ff niedergelegt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Chipkarte zu schaffen, die von kontaktfreier Datenübertragung gemäß dem Transformatorprinzip auf Daten­ übertragung gemäß dem elektromagnetischen Fernwirkungsprinzip umge­ schaltet werden kann.

Die Lösung der Aufgabe besteht erfindungsgemäß in den Merkmalen des Anspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Chipkarte sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die erfindungsgemäße kontaktfrei arbeitende Chipkarte besitzt den Vorteil, daß dieselbe sowohl im Nahbereich als auch im Fernbereich Daten fernübertragen kann. Da die Fernübertragung von Daten der Chipkarte nur in besonderen Fällen gewünscht ist, bestimmt der Nutzer mittels des Schalters über diese Funktion. Eine derart ausgestattete Chipkarte ermöglicht beispielsweise die Zugangskontrolle einer Person per Distanz; der Kartennutzer muß die Karte nicht mehr in einen Schlitz stecken. Statt dessen wird die Fernübertragung im Bereich der Zugangskontrolle vom Kartennutzer aktiviert und der Code der Karte wird an den Empfänger übertragen. Anschließend kann die Fern­ übertragung per Schalter deaktiviert werden.

Ein Beispiel einer Chipkarte 1 ist in der Zeichnung mit den unterschiedlichen Bauteilen dargestellt, die üblicherweise unsichtbar in den Kartenkörper eingebettet sind. Die Bauteile enthalten Spulen 2 zur bidirektionalen Datenübertragung, welche gleichzeitig zum Empfang von Energie nach dem Transformatorprinzip dienen. Ein Bauteil ist als Batterie, Akkumulator oder Kondensator, allgemein als Speicher 3 für elektrische Ladung, ausgeführt. Die Bauteile enthalten die Elemente eines elektronischen Schwing­ kreises 4 wie Spulen, Kondensatoren. Ein Schalter 5 gestattet es, von außen in die Funktion der Chipkarte 1 einzugreifen und Verbindungen zwischen den einzelnen Bauteilen per Bedienung durch den Benutzer der Chipkarte herzu­ stellen. Mit dem von außen, d. h. vom Benutzer der Chipkarte zugänglichen Schalter 5 kann der Speicher 3 an die Bauteile des Schwingkreises 4 zu dessen Aktivierung angeschlossen werden.

Die Spulen 2 lassen sich ebenfalls als Antennenspulen für die Fern­ übertragung nutzen. Hierzu schaltet Schalter 5 Kondensatoren als Schwingkreiselemente in Reihe oder in Serie mit den Spulen 2. Durch diese Schaltung erhalten die Spulen 2 eine Doppelfunktion, da sie sowohl zur Nah- wie auch zur Fernübertragung genutzt werden. Die Anzahl der Bauteile vermindert sich um die Antennenspulen, was wegen des begrenzten Platzes auf der Karte 1 zweckmäßig ist und die Herstellkosten herabsetzt.

Ist die Frequenz der Fernübertragung wesentlich in ihrem Wert von der Frequenz der Nahübertragung unterschiedlich, so kann keine Verwechslung zwischen den Frequenzen auftreten; ein Empfänger kann bei Empfang der Fernübertragungsfrequenz von aktivierter Fernübertragung ausgehen.

Die Bauteile für den Nahbereich enthalten üblicherweise einen Mikro­ prozessor mit Speicher. Werden in den Speicher spezifische Informationen eingeschrieben, kann die Funktion des Schalters 5 von diesen Speicherinhalten abhängig sein. So kann beispielsweise der Schalter deaktiviert werden oder erst aktiviert werden, wenn eine spezifische Kennung, PIN-Code, eingegeben wird. Der Schalter 5 kann beispielsweise auch innerhalb einer Zeitspanne gesperrt werden. In Abhängigkeit von der Information im Speicher der Bauteile kann auch die fernübertragene Information des Fernbereichs zusammengesetzt sein.

Claims (3)

1. Chipkarte (1), die einen Mikroprozessor mit einem Speicher aufweist, zum kontaktfreien, bidirektionalen Übertragen von Energie und Daten mit einem Schreib/Lesegerät mittels elektromagnetischer Wechselfelder und dazu auf der Chipkarte (1)

• a) zur induktiven Datenübertragung gemäß dem Transformatorprinzip [Nahbereich] der Daten aus dem Speicher wenigstens eine Spule (2) und
• b) ein elektromagnetischer Schwingkreis (4) zum Fernübertragen und -empfangen der Daten des Speichers gemäß dem elektromagnetischen Fern­ wirkungsprinzip [Fernbereich] für die Anordnung der Chipkarte entfernt vom Schreib/Lesegerät und
• c) ein Energiespeicher (3) für elektrische Energie sowie
• d) ein manuell betätigbarer Schalter (5) angeordnet sind, der bei Betätigung den Energiespeicher (3) mit dem Schwingkreis (4) verbindet und damit ein codiertes fernwirkendes elektromagnetisches Wechselfeld des elektromagnetischen Schwingkreises zur Datenübertragung aus oder in den Speicher auslöst.

2. Chipkarte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (2) für das Transformatorprinzip [Nahbereich] gleichzeitig die Schwingkreisspule für das elektromagnetische Fernwirkungsprinzip [Fern­ bereich] bildet beim Umschalten von einem Prinzip auf das andere mittels des Schalters (5).

3. Chipkarte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz des elektromagnetischen Schwingkreises für das elektro­ magnetische Fernwirkungsprinzip von der Übertragungsfrequenz der Spule für das Transformatorprinzip unterschiedlich ist.