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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kommunikation mit einem
tragbaren Datenträger,
die dazu mindestens einen elektrischen Kontakt zum Zusammenwirken über Verbindungsmittel
mit mindestens einem elektrischen Kontakt des tragbaren Datenträgers umfasst
und in der die besagten Verbindungsmittel ein Blatt umfassen, das
sich zwischen dem elektrischen Kontakt der Vorrichtung und dem elektrischen
Kontakt des tragbaren Datenträgers
erstreckt und mindestens eine ein erstes Leitungselement bildende
Zone aufweist, das eine Schicht des Blatts durchquert und zum Zusammenwirken
mit jedem der besagten Kontakte angebracht ist, wobei die Vorrichtung
Kraftanwendungsmittel umfasst, die derart zur Ausübung einer
Annäherungskraft
an den Kontakten angeordnet sind, dass besagtes erstes Leitungselement
gegen jeden der besagten Kontakte drückt sowie derart zur Aufhebung
der besagten Kraft angeordnet sind, dass sich besagtes erstes Leitungselement
von den Kontakten entfernt.
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Der
tragbare Datenträger
besteht insbesondere aus einer Karte vom Typ Kreditkarte, die auf
an sich bekannte Weise mit einem Chip mit Mikroprozessor oder Schaltelementen
zur Datenverarbeitung ausgestattet ist und zum Zusammenwirken mit
jeweils der gleichen Anzahl von Kontakten auf der Vorrichtung, wie
insbesondere im amerikanischen Patent 4.211.919 beschrieben, mehrere
elektrische Kontakte aufweist. Bei der Vorrichtung handelt es sich
im Rahmen aller Verfahren wie z. B. einer bankgeschäftlichen
Operation, einer Zugangskontrolle eines Anwenders zu einem Ort usw.
um jegliches Gerät zum
Datenaustausch mit dem tragbaren Datenträger.
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Herkömmlicher
Weise bestehen die Verbindungsmittel aus einem an der Vorrichtung
fixierten Kamm, der mehrere biegsame nebeneinander stehende Metallstifte
aufweist. Diese Stifte sind mit den Kontakten der Vorrichtung verbunden
und durch Federkraft zum Zusammenwirken mit den Kontakten des tragbaren
Datenträgers
bestimmt. Es gibt auch andere Verbindungsmittel mit Metallfedern.
Diese Art von Verbindungsmittel weist den Nachteil auf, in der Herstellung
aufgrund der erforderlichen Stanzarbeiten des Metalls teuer zu sein.
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Aufgabe
der Erfindung ist es also, eine Vorrichtung der eingangs genannten
Art vorzuschlagen, deren Verbindungsmittel zum tragbaren Datenträger günstig in
der Herstellung sind.
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Dazu
umfasst das besagte erste Leitungselement erfindungsgemäß einen
elektrisch leitfähigen Elastomerblock.
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Weitere
Besonderheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen anhand
der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Vorrichtung
hervor, das mithilfe der beiligenden Abbildungen dargestellt wird.
Es zeigen:
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1 eine Skizze des Innenraums
eines Lesegeräts
für tragbare
Datenträger
während
des Zusammenwirkens mit einem tragbaren Datenträger;
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2 einen Schnitt gemäß der Linie
II-II der 1;
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3 eine Skizze eines Steckverbinders, mit
dem das Lesegerät
bestückt
ist;
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4 einen Teilschnitt gemäß der Linie
IV-IV der 3;
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5 einen Teilschnitt gemäß der Linie
V-V der 3;
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die 6a bis 6c drei Teilschnitte gemäß der Linie
VI-VI der 3, während das
Lesegerät
mit dem tragbaren Datenträger
zusammenwirkt, wobei diese Figuren drei nacheinanderfolgende Phasen
einer Kontaktherstellung dieser beiden Vorrichtungen darstellen;
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7 einen Teilschnitt der
gedruckten Schaltung 4, der eine praktische Ausführung eines beliebigen
ihrer Kontakte zeigt, die mit einem Leitungselement zusammenwirken;
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8a einen Schnitt gemäß der Linie
VIII-VIII der 2, der
eine Perfektionierung der Erfindung zeigt, die im Hinzufügen einer
Verschlusslippe des Schlitzes am Lesegerät 1 besteht, während sich die 8b von der 8a dadurch unterscheidet, dass sie das
Lesegerät 1 nach
dem Einführen
der Karte darstellt;
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In
den 1 und 2 wird ein Chipkartenlesegerät 1 dargestellt,
das eine Karte 2 in der Art einer Kreditkarte aufnehmen
kann, die auf bekannte Weise mit einem Chip mit Mikroprozessor oder
Schaltelementen zur Datenverarbeitung ausgestattet ist und mehrere
elektrische Kontakte zum Zusammenwirken über einen Steckverbinder 3 mit
ebenso vielen Kontakten auf dem Lesegerät trägt.
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In
diesem Beispiel ist das Lesegerät 1 tragbar
und so klein, dass es nur ein Ende der besagten Chip enthaltenden
Karte aufnimmt: es dient insbesondere dem Inhaber dieser Karte dazu,
einen auf der Karte gespeicherten Kontostand abzulesen. Es enthält eine
gedruckte Schaltung 4 mit auf einer oberen Seite einem
Mikroprozessorchip 5 und einer Anzeige 6 und auf
einer unteren Seite besagtem Steckverbinder 3, der mit
geeigneten Mitteln an der gedruckten Schaltung 4 fixiert
ist. Diese Mittel können insbesondere
bestehen aus:
- – dem Kleben durch Auftragen
von Kleber oder einer doppelseitigen Klebeschicht;
- – am
Steckverbinder 3 angebrachten Stiften, die die gedruckte
Schaltung 4 durchqueren und auf ihr umgeschlagen sind;
- – einer
Verschraubung.
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Das
Lesegerät 1 umfasst
auch einen Satz Batterien 7. Es ist von einem Gehäuse umgeben,
das einen Körper 8 umfasst,
der die einzelnen Teile des Lesegeräts 1 aufnimmt, sowie
einen den Körper 8 schließenden Deckel 9,
der zusammen mit dem Körper
einen seitlichen Schlitz zum Einführen der Karte 2 lässt, so
dass ihre Kontakte dem Steckverbinder 3 gegenüber liegen.
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Der
Steckverbinder 3 der 3 bis 5 umfasst einen Körper 31,
der aus einem dicken rechteckigen Blatt aus einem biegsamen und
elektrisch isolierenden Material besteht. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsart
ist der Körper 31 aus
Elastomer. Er umfasst mehrere kreisförmige durchgehende Öffnungen 32,
die in der selben Art wie die Kontakte der Karte 2 und
in gleicher Anzahl (hier acht) angeordnet sind. Auf gleicher Höhe als jede Öffnung 32 und
auf jeder Seite des Steckverbinders 3 befindet sich eine kreisförmige Mulde 33,
die an dieser Stelle die Dicke des Körpers 31 reduziert.
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In
jeder Öffnung 32 befindet
sich ein aus einer leitfähigen
Kugel 34 aus einem Elastomermaterial wie z. B. Silikongummi
gebildetes Leitungselement, das eine Ladung enthält, die es elektrisch leitfähig macht. Üblicher
Weise besteht diese Ladung aus Silber oder Kohlenstoff. Jede leitfähige Kugel 34 hat
einen leicht größeren Durchmesser
als die Öffnung 32,
so dass diese einen gewissen peripheren Druck auf die leitfähige Kugel 34 ausübt. Auf
diese Weise wird jede leitfähige
Kugel 34 durch Spannkraft in der entsprechenden Öffnung 32 gehalten.
Jede leitfähige
Kugel 34 wird derart am Körper 31 montiert, dass
sie in Bezug auf eine zum Zusammenwirken mit der gedruckten Schaltung 4 des
Lesegeräts 1 bestimmten
Seite 35 des Körpers 31 etwas
vertieft ist und im Gegensatz dazu aus einer zum Zusammenwirken
mit der Karte 2 bestimmten gegenüberliegenden Seite 37 des
Körpers 31 heraussteht.
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In
Abstand zu den Öffnungen 32 weist
der Körper 31 des
Steckverbinders 3 auf seiner zum Zusammenwirken mit der
gedruckten Schaltung 4 des Lesegeräts 1 bestimmten Seite 35 eine
kreisförmige Mulde 36 und
auf seiner zum Zusammenwirken mit der Karte bestimmten Seite 37 und
auf gleicher Höhe als
die Mulde 36 einen ungefähr zylinderförmigen Vorsprung 38 auf,
der senkrecht zum Körper
nach außen
ragt. Der Vorsprung 38 ist so gestaltet, dass er die Oberfläche des
Körpers 31 überragt.
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In
der Mulde 36 des Körpers 31 befindet
sich ein kreisförmiges
leitfähiges
Plättchen 39 aus
einem elektrisch leitenden, harten oder biegsamen Material. In diesem
Beispiel besteht es aus dem gleichen Material wie die leitfähigen Kugeln 34.
Die Anordnung ist derart, dass das leitfähige Plättchen 39 in Bezug
auf die Oberfläche
des Körpers 31 vertieft
Liegt. Das leitfähige
Plättchen 39 wird
mit einem beliebigen geeigneten Mittel, insbesondere durch Kleben
oder Prägung
am Körper 31 fixiert.
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Anhand
der 6a bis 6c wird nun die Funktion
des Steckverbinders 3 erklärt. In 6a ist die Karte 2 in in das
Lesegerät 1 eingeführtem Zustand dargestellt.
Die gedruckte Schaltung 4 des Lesegeräts 1 trägt auf gleicher
Höhe als
jede leitfähige
Kugel 34 des Steckverbinders 3 einen flachen und
vorzugsweise kreisförmigen
Kontakt 44 und auf gleicher Höhe als das einzige leitfähige Plättchen 39 des Steckverbinders 3 ein
Paar flache und vorzugsweise kreisförmige Kontakte 49a, 49b,
die mit einem nicht leitenden Zwischenabstand 50 nebeneinander
angeordnet sind. Der Abstand 50 ist gegenüber dem
leitfähigen
Plättchen 39 angeordnet
und ist kleiner. Alle Kontakte 24, 44, 49a, 49b sind
aus einem, wie in gedruckten Schaltungen normalerweise angewendeten,
herkömmlichen
Metallwerkstoff. Üblicher
Weise handelt es sich um eine mehrschichtige Verbindung, die eine
von einer Nickelschicht überzogene
Kupferschicht umfasst, welche wiederum von einer Goldschicht oder
Bleizinnschicht überzogen
ist. Die zwei Kontakte 49a, 49b bilden zwei feste
Teile eines Schalters, dessen mobiler Teil durch das leitfähige Plättchen 39 gebildet
wird. Dieser Schalter dient zur Feststellung, ob die Karte im Lesegerät 1 vorhanden ist.
Im in 6a gezeigten Zustand
und aufgrund der vorausgehend genannten Vertiefungen bzw. Vorsprünge der
Leitungselemente besteht zwischen den Kontakten 24 und 44 einerseits
und zwischen den Kontakten 49a und 49b andererseits
kein Stromfluss, da die Leitungselemente keinen elektrischen Kontakt berühren.
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6b stellt eine Zwischenphase
der Kontaktherstellung dar, bei der die Karte 2 und die
gedruckte Schaltung 4 des Lesegeräts 1 näher zueinander
gebracht wurden. Dies wurde erzielt, indem man eine gewisse Verformbarkeit
des Gehäuses
des Lesegeräts 1 nutzt.
Dabei muss der Anwender des Lesegeräts 1 auf dessen beiden
Seiten, d. h. auf seinen Körper 8 und
seine Abdeckung 9 (siehe 6b)
manuell einen durchschnittlichen Druck f ausüben, um diese näher zu bringen.
Diese Verformbarkeit kann auf mehrere Arten erreicht werden, insbesondere
auf folgende Weise:
- – ein Gehäuse vorsehen, das aus einem
verformbaren Material besteht (z. B. Kunststoff);
- – ein
Gehäuse
vorsehen, dessen Deckel 9 federnd auf dem Körper 8 montiert
ist, d. h. über
verformbare Verbindungselemente wie z. B. Elemente aus Elastomer.
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Folge
des vom Anwender ausgeübten Drucks
f ist, dass es durch die leitfähigen
Kugeln 34 zwischen den Kontakten 24, 44 zu
einem Stromfluss kommt, jedoch noch nicht durch das leitfähige Plättchen 39,
da der Vorsprung 38 noch nicht durch die Karte 2 beansprucht
wird. Dieses Ergebnis wird durch ein geeignetes Anpassen der jeweiligen
Vertiefungen und Vorsprünge
der leitfähigen
Kugeln 34 und des leitfähigen
Plättchens 39 erreicht,
sowie durch die Höhe
des Vorsprungs 38. Es ist auch festzustellen, dass die
leitfähigen
Kugeln 34 eingedrückt
wurden, wodurch deren Durchmesser vergrößert wurde.
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Durch
Ausüben
eines größeren Drucks
F erreicht der Anwender eine Endphase der Kontaktherstellung (6c), bei der auch das leitfähige Plättchen 39 einen
Stromfluss zwischen den Kontakten 49a, 49b verursacht.
Während
der stärkeren
Annäherung
der Karte 2 in Bezug auf das Lesegerät 1 hat diese nämlich einen
derartigen Druck auf den Vorsprung 38 ausgeübt, dass
das leitfähige
Plättchen 39 bis
zur Berührung
der Kontakte 49a, 49b zur gedruckten Schaltung 4 des
Lesegeräts 1 hingedrückt wurde.
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Der
Verlauf der beiden vorgenannten Phasen der Kontaktherstellung ermöglicht in
vorteilhafter Weise die Einhaltung der Anforderungen der Norm ISO7816-3,
welche den an der Karte anzuwendenden Verlauf der Signalerzeugung
definiert, da das Lesegerät 1 die
Karte erst mit Strom versorgt, wenn festgestellt wurde, dass der
Schalter 49a, 49b geschlossen ist.
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Natürlich verursacht
das stufenweise Nachlassen des Drucks F ein Abschalten der Kontakte
in der entgegengesetzten Reihenfolge als bei der beschriebenen Kontaktherstellung,
d. h. als erstes entfernt sich das leitfähige Plättchen 39, dann die
leitfähigen
Kugeln 34 und dies immer gemäß den Anforderungen der Norm
ISO7816-3.
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Dabei
muss die Kraft F, die zum Schließen des Schalters 49a, 49b erforderlich
ist, sowie die Höhe
des Vorsprungs 38 genau angepasst werden, damit eine maximale
Kraft Fmax, die der Chip der Karte ohne
Schaden aushalten kann, nicht überschritten wird. Üblicher
Weise beträgt
Fmax rund 50 Gramm. Diese Angleichung wird
durch eine entsprechende Anpassung der jeweiligen Abmessungen der
Teile und der Härte
des gewählten
Elastomers erzielt.
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Eine
Weiterentwicklung der Erfindung besteht darin, dass zumindest einige
der Leitungselemente derart geladen sind, dass sie einen bestimmten
elektrischen Widerstand darstellen und somit auf vorteilhafte Weise
gewöhnlicherweise
in Form von getrennten Komponenten gebildete Widerstände ersetzen,
die auf der gedruckten Schaltung 4 des Lesegeräts 1 eingebaut
sind. Die Stärke
der so gebildeten Widerstände
muss also gemessen werden, während der
Druck F angewendet wird, um den Einfluss dieses Drucks auf die Widerstandsstärke zu berücksichtigen.
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Natürlich können die
Leitungselemente eine beliebige andere geeignete Form haben als
die vorher genannten. Zum Beispiel können die leitfähigen Kugeln 34 durch
Zylinder ersetzt werden. Außerdem können die
Leitungselemente anstatt am Körper 31 des
Steckverbinders 3 hinzugefügt sogar in einem Stück mit dem
Körper 31 hergestellt
werden.
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7 zeigt eine praktische,
an sich bekannte Ausführung
eines beliebigen der Kontakte 44, 49a, 49b der
gedruckten Schaltung 4. Die gedruckte Schaltung 4 weist
ein durchgehendes zylinderförmiges
Loch 71 auf, das von einer leitfähigen Schicht 72 bedeckt
ist, die mit beiden Seiten der gedruckten Schaltung 4 verbunden
ist. Auf seiner zum Zusammenwirken mit der Karte 2 bestimmten
Seite bildet die leitfähige
Schicht 72 einen kreisförmigen
Ring 73, der einen Kontakt bildet, mit dem die leitfähige Kugel 34 zusammenwirkt.
Vorteilhafter Weise bildet der Ring 73 ein Mittel zur Selbstzentrierung
der leitfähigen
Kugel 34.
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8a zeigt eine Weiterentwicklung
der Erfindung, die im Hinzufügen
einer Lippe 80 am Lesegerät 1 besteht, um bei
Abwesenheit der Karte 2 den Schlitz 81 zu schließen, durch
den diese eingeführt wird.
Diese Anordnung hat den Vorteil, das Eindringen von Fremdkörpern oder
Schmutz in das Lesegerät 1 zu
verhindern, was dem einwandfreien Betrieb schaden könnte.
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Die
Lippe 80 erstreckt sich über die gesamte Breite des
Schlitzes 81. Bei diesem Beispiel besteht sie aus einem
Elastomerblatt, das in einem Stück
mit dem Steckverbinder 3 aus Elastomer hergestellt und umgeklappt
ist. Sie weist zwei längliche
Ränder 82, 83 auf,
wobei einer 82 mit einem Rand des Steckverbinders 3 neben
dem Schlitz 81 verbunden und der andere 83 frei
ist.
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Die 8b unterscheidet sich von 8a dadurch, dass sie das
Lesegerät 1 mit
eingeführter Karte
darstellt. Man sieht, dass die Lippe 80 seitlich von einem
vorderen Ende 84 der Karte bei deren Passieren des Schlitzes 81 in
einen in den Körper 8 des
Gehäuses
zur Aufnahme dieser Lippe 80 eingearbeiteten Raum 85 weggeschoben
wurde. Nach dem Herausziehen der Karte kommt die Lippe 80 durch
Federkraft in die Position aus 8a zurück.
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In
einer Variante ist die Lippe 80 nicht in einem Stück mit dem
Steckverbinder 3, sondern daran angefügt.
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In
einer Variante ohne Schalter 39, 49a, 49b kann
der Steckverbinder 3 aus einem harten Material gefertigt
sein, während
die zum Zusammenwirken mit der Karte bestimmten Leitungselemente 34 wieder
aus Elastomer sind. In diesem Fall muss jedes zum gleichzeitigen
Zusammenwirken mit der gedruckten Schaltung 4 und der Karte 2 bestimmte
Leitungselement wie z. B. 34 aus jeder Seite des Steckverbinders 3 derart
herausstehen, dass sichergestellt wird, dass es tatsächlich mit
ihnen in Kontakt kommen kann.