DE3611441C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Auslesen von Daten aus einer Chipkarte, die in einem die Karte bildenden Träger eingebettet wenigstens ein elektronisches Speicher­ element zum Speichern der Daten sowie wenigstens eine ebenfalls im Träger eingebettete Elektrode aufweist, von der beim Auslesen die Daten durch Änderung eines elektrischen Feldes auf eine Elektrodenanordnung eines Lesegerätes übertragen werden.

Die Erfindung bezieht sich weiterhin auch auf ein Lesegerät zum Auslesen von Daten aus einer Chipkarte, die wenigstens ein in einem die Karte bildenden Träger eingebettetes elektronisches Speicherelement zum Speichern der Daten sowie wenigstens eine mit dem Speicherelement elektrisch verbundene Elektrode aufweist, mit einer einen Lesekopf des Lesegerätes bildenden Elektrodenanordnung, wobei beim Auslesen die Daten durch Änderung eines elektrischen Feldes auf die Elektroden­ anordnung übertragen werden.

Chip-Karten, die aus einem die Karte bildenden flachen mehrlagigen Träger bestehen, in welchem wenigstens ein elektronisches Speicherelement zum Speichern von Daten eingeschweißt ist, aus welchem die Daten über wenigstens eine ebenfalls im Träger eingebettete Elektrode ausgelesen und in welchen bei entsprechender Ausbildung auch Daten über wenigstens eine Elektrode eingelesen werden können, sind bekannt.

Chipkarten eignen sich bevorzugt für eine Zugangskontrolle der unterschiedlichsten Art, beispielsweise als Identi­ fikationskarte von Personen, als Karten für den Zugang im Bereich oder Gebäude, die durch elektronische Sicherungs­ systeme oder Sperren gesichert sind, usw. Chipkarten der genannten Art können aber auch als Scheckkarte für Bank- oder Geldautomaten Verwendung finden. Ein grundsätzlicher Vorteil von Chipkarten besteht in einer hohen Speicherkapazität, in einer hohen Fälschungssicherheit sowie auch in der Mög­ lichkeit eines schnellen Auslesens von Daten.

Bekannt sind auch Chip-Karten, bei den das Auslesen be­ rührungslos erfolgt (GB 21 49 548 A), und zwar dadurch, daß die für das Auslesen verwendete Elektrode der Chip-Karte zusammen mit einer Elektrode des Lesegerätes einen Koppel­ kondensator mit zwei Kondensatorbelägen bildet. Durch die kontaktlose Übertragung der Daten sind diese Chipkarten bzw. die entsprechenden Chipkartensysteme unempfindlich gegen Verschmutzung. Nachteilig ist hierbei aber u. a., daß die Kapazität des von der Elektrode auf der Chipkarte und der Elektrode des Lesegerätes gebildete Koppelkondensator in hohem Maße abhängig ist von der Positionierung der auf der Chipkarte vorgesehenen Elektrode in bezug auf die Elektrode der Lesevorrichtung. Für eine sichere Datenübertragung ist somit eine möglichst exakte Positionierung der Chipkarte und damit auch der dortigen Elektrode in bezug auf die Gegen­ elektrode des Lesegerätes erforderlich.

Bekannt ist weiterhin (DE 32 36 373 A1) ein mit Markierungen versehenes Sicherheitspapier sowie ein zugehöriges Lesegerät zum Erkennen und Auswerten der Markierungen auf diesem Sicherheitspaper. Das Sicherheitspapier besteht aus mehreren Schichten aus einer zwischen diesen eingebetteten zwischen­ schicht, die vorgebenen Abständen mit den aufgedruckten Markierungen versehen ist, die aus einem ferroelektrischen Material bestehen, welches mit dem Lesegerät erkannt wird. Dieses besitzt hierfür eine von zwei voneinander beabstan­ deten Elektroden gebildete Elektrodenanordnung, die mit einer Hochfrequenzspannung beaufschlagt wird. Zwischen den beiden Elektroden der Elektrodenanordnung wird das Sicherheitspapier hindurchgeführt. Immer dann, wenn sich die Markierung des Sicherheitspapiers zwischen den beiden Elektroden befindet, ergibt sich eine Änderung des dielektrischen Verlust-Faktors und damit ein Anstieg der Hochfrequenz-Verlustleistung, womit das Vorhandensein der Markierungen erkannt wird. Zum Lesen von Chipkarten ist dieses bekannte Lesegerät weder geeignet, noch bestimmt.

Aufgabe der Erfindung ist es ein Verfahren sowie ein Lesegerät zum Auslesen von Daten aus einer Chipkarte der eingangs genannten Art auf­ zuzeigen, mit dem unter Beibehaltung der grundsätzlichen Vorteile von Chipkarten die Sicherheit beim Auslesen wesent­ lich verbessert wird.

Zur Lösung dieser Aufgaben ist ein Verfahren entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 bzw. ein Lese­ gerät entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Patentan­ spruches 3 ausgebildet.

Bei der Erfindung ist die Elektrode der Chipkarte beim Auslesen der Daten in einem konstanten äußeren elektrischen Feld zwischen zwei Elektroden des Lesegerätes angeordnet. Die beim Auslesen der Daten aus der Chipkarte bzw. aus dessen Speicherelement an der Elektrode der Chipkarte auftretenden Potentialänderungen bewirken Änderungen des äußeren elektri­ schen Feldes. Diese entsprechen den ausgelesenen Daten und werden in dem Lesegerät in Signale umgewandelt, die den ausge­ lesenen Daten entsprechen und einer weiteren Verwertung zugeführt werden können.

Mit der Erfindung ist ein nahezu stromloses, d. h. hochohmiges Auslesen der Daten zuverlässig möglich. Hierbei ist insbe­ sondere auch die Kopplung zwischen der Chipkarte und dem Lesegerät weitestgehend unabhängig davon, welchen Abstand die zwischen den beiden Elektroden des Lesegerätes angeordnete Elektrode der Chipkarte von den Elektroden des Lesegerätes aufweist. Das erfindungsgemäße Verfahren und das Lesegerät können mit minimalem Wartungsaufwand auch in rauhen Umge­ bungsbedingungen, beispielsweise im Freien eingesetzt werden, und dabei speziell auch als Zugangskontrolle zu Skiliften oder ähnlichen Einrichtungen, wobei es dann neben dem Auslesen von Daten aus der Chipkarte auch ein Einlesen von Daten in die Chipkarte möglich, und zwar in der Weise, daß bei jeder Benutzung der Chipkarte bevorzugt eine teilweise Entwertung erfolgt und die vollständig entwertete Chipkarte bei der letzten Benutzung von dem Lesegerät einbehalten wird. Die Chipkarte kann dann nach einer entsprechenden neuen Codierung des Speicherelementes wieder erneut verwendet werden.

Bei der erfindungsgemäßen Chipkarte wird als Speicherelement bevorzugt ein Eprom verwendet.

Die insbesondere auch beim Auslesen der Daten erforderlichen Taktimpulse, deren Frequenz beispielsweise in der Größen­ ordnung von 1 MHz liegt, werden in an sich bekannter Weise kapazitiv auf die Chipkarte bzw. auf in dieser Chipkarte ebenfalls eingebettete Hilfselektroden übertragen. Mit diesen Hilfselektroden kann auch eine Gleichrichterschaltung verbunden sein, die die Versorgung für das wenigstens eine Speicherelement der Chipkarte sowie ggf auch für weitere, in der Chipkarte eingebettete bzw. eingeschweißte und von integrierten Schaltkreisen bzw. Chips gebildete Schaltkreise, wie beispielsweise Verstärker usw. liefern.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unter­ ansprüche.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in schematischer Darstellung und in Form eines Blockdiagramms eine Ausführungsform der erfindungs­ gemäßen Chipkarte;

Fig. 2 in vereinfachter Darstellung den schichtenmäßigen Aufbau der Chipkarte gemäß Fig. 1;

Fig. 3 in schematischer Darstellung den Lese-Kopf eines Lese- und Schreibgerätes.

In den Figuren ist 1 eine Chipkarte, die von einem flachen, kartenartigen und mehrlagigen Träger 2 gebildet ist, welcher zwei äußere, miteinander verschweißte Schichten 3 und 4 aus PVC-Material aufweist. Zwischen diesen Schichten, die an ihren einander abgewendeten Oberflächenseiten jeweils mit einem die Ober- bzw. Unterseite der Chipkarte 1 bildenden wasserabweisenden Film 5 bzw. 6 versehen sind, sind bei der dargestellten Ausführungsform zwei, jeweils von einem Metallplättchen gebildete Elektroden 7 und 8, ein zumindest von einem integrierten Schaltkreis bzw. von wenigstens einem Chip gebildeter Lese- und Schreibverstärker 9, ein ebenfalls von einem integrierten Schaltkreis gebildetes elektronisches Speicherelement 10 in Form eines EEPROMs sowie eine Gleich­ richterschaltung 11 eingebettet bzw. eingeschweißt.

Weiterhin sind zwischen den Schichten bzw. Lagen 3 und 4 zwei, jeweils von einer Aluminiumfolie gebildete großflächige und streifenförmige Elektroden 12 und 13 eingeschweißt, die in der tatsächlichen Ausführung der Chipkarte 1 nicht, wie in der Fig. 1 dargestellt ist, in Draufsicht auf die Chipkarte nebeneinander liegend, sondern entsprechend der Fig. 2 deckungsgleich übereinander liegend angeordnet sind, wobei die beiden Elektroden 12 und 13 durch eine zwischen diesen Elektroden angeordnete Zwischenschicht 14 aus dielektrischem Material elektrisch voneinander getrennt sind.

Von den Elektroden 7 und 8, die jeweils mit dem Lese- und Schreibverstärker 9 verbunden sind, dient die Elektrode 7 zum Einlesen von Daten in die Chipkarte und die Elektrode 8 zum Auslesen von Daten aus der Chipkarte. Das mit dem Lese- und Schreibverstärker 9 verbundene Speicherelement 10 ist gleichzeitig auch mit den Elektroden 12 und 13 verbunden, über welche dem Speicherelement 10 beim Auslesen bzw. Einlesen von Daten die erforderlichen Takt­ impulse zugeführt werden, und zwar kapazitiv über in einem Lese- und Schreibgerät 15 vorgesehene Gegenelektroden, wobei bei in das Lese- und Schreibgerät bzw. in den entsprechenden Kartenschlitz dieses Gerätes eingeführter Chipkarte 1 jeder Elektrode 12 bzw. 13 eine Gegenelektrode unmittelbar gegen­ überliegt.

Die Elektroden 12 und 13 sind gleichzeitig auch mit dem Eingang der Gleichrichterschaltung 11 verbunden, so daß in dieser Gleichrichterschaltung 11 aus den kapazitiv auf die Elektroden 12 und 13 übertragenen Taktimpulsen eine Gleich­ spannung erzeugt wird, die als Versorgungsspannung für den Lese- und Schreibverstärker 9 sowie das Speicherelement 10 dient.

An einer Längsseite der Chipkarte 1 bzw. des Trägers 2 ist noch eine nach außen hin freiliegende Elektrode 16 aus elektrisch leitendem Material vorgesehen, die mit dem Lese- und Schreibverstärker 9 elektrisch verbunden ist und beim Ein- und Auslesen der Daten in bzw. aus der Chipkarte ein Bezugs­ potential zu dem Potential än den Elektroden 7 und 8 her­ stellt.

Die Fig. 3 zeigt in schematischer Darstellung den Lese-Kopf des Lese- und Schreibgerätes zum Ausfließen der Daten aus der Chipkarte 1. Dieser Lese-Kopf besteht im Prinzip aus zwei im Kartenschlitz des Lese- und Schreibgerätes 15 parallel und im Abstand voneinander angeordneten plattenförmigen Elektroden 17 und 18, von denen die Elektrode 17 mit dem einen Pol, bei der dargestellten Ausführungsform mit dem positiven Pol einer Gleichspannungsquelle U und die Elektrode über einen Wider­ stand 19 mit dem anderen Pol, d. h. bei der dargestellten Ausführungsform mit dem negativen Pol der Gleichspannungs­ quelle U verbunden ist. Der Widerstand 19 liegt parallel zum Eingang eines Verstärkers 20. Der der Elektrode 18 abge­ wendete Anschluß des Widerstandes 19 ist mit der Schaltungs­ masse verbunden. Weiterhin ist im Kartenschlitz des Lese- und Schreibgerätes 15 eine Elektrode oder eine Kontaktleiste aus elektrisch leitendem Material vorgesehen, die bei in den Kartenschlitz eingeschobener Chipkarte 1 einen elektrischen bzw. ohmschen Kontakt zu der Elektrode 16 herstellt und ebenfalls mit der Schaltungsmasse verbunden ist, dies ist jedoch in der Fig. 3 nicht dargestellt. Zum Auslesen der Daten wird die Chipkarte 1 so in den Kartenschlitz des Lese- und Schreibgerätes 15 eingeführt, daß die Chipkarte 1 mit ihrem die Elektrode 8 aufweisenden Teil zwischen den Elektroden 17 und 18 angeordnet ist. Das Auslesen der Daten aus der Chipkarte in das Lese- und Schreibgerät erfolgt kontaktlos, und zwar dadurch, daß das elektrische Gleichspannungsfeld, welches sich zwischen den Elektroden 17 und 18 aufgrund der Gleichspannung U aus­ gebildet hat, sich entsprechend der beim Auslesen der Daten aus dem Speicherelement 10 an der Eletrode 8 auftretenden Potentialänderungen verändert. Diese Veränderungen des elektrischen Feldes zwischen den Elektroden 17 und 18 führen zu einem sich entsprechend der ausgelesenen Daten ändernden Strom durch den Widerstand 19 und damit zu einem den aus­ gelesenen Daten entsprechenden Spannungsabfall an diesem Widerstand, welch letzterer in dem Verstärker 20 verstärkt wird, an dessen Ausgang die aus der Chipkarte 1 ausgelesenen Daten in Form von verstärkten elektrischen Signalen zur Verfügung stehen.

Da das Auslesen der Daten aus der Chipkarte 1 in der be­ schriebenen Weise kontaktlos unter Verwendung eines elek­ trischen Feldes erfolgt, ist bei schneller Datenübertragung ein einwandfreies Lesen selbst bei extremen Umweltbedingungen sowie vor allem auch bei verschmutzter Chipkarte 1 möglich.

Wie oben bereits ausgeführt wurde, sind im Lese- und Schreib­ gerät zwei weitere Elektroden vorgesehen, die ähnlich den Elektroden 17 und 18 angeordnet sind und über die kapazitiv die Übertragung der Taktimpulse auf die Elektroden 12 und 13 der Chipkarte 1 erfolgt. Zum Einlesen von Daten in die Chipkarte bzw. in das Speicherelement 10 dient ein im Lese-und Schreibgerät 15 vorgesehener Schreibkopf, der beispielsweise ebenfalls aus zwei den Elektroden 17 und 18 entsprechenden, d. h. parallel zu und im Abstand voneinander angeordneten Elektroden besteht, zwischen denen bei in den Kartenschlitz eingeschobener Chipkarte 1 diese mit ihrem die Elektrode 7 aufweisenden Bereich angeordnet ist. Das sequen­ tielle Einlesen der Adressen sowie Daten erfolgt dann durch entsprechende Änderung des zwischen diesen Elektroden gebildeten elektrischen Feldes.

Auch beim Einlesen der Daten ist bei hoher Datenübertragungs­ geschwindigkeit eine hohe Schreibsicherheit gewährleistet. Da die Übertragung der Daten zwischen dem Lese- und Schreibgerät 15 und der Chipkarte 1 jeweils durch die Änderung eines elektrischen Feldes erfolgen, ist für die einzige ohmsche Verbindung zwischen der Chipkarte 1 und dem Schreib- und Lesegerät 15, nämlich für die Verbindung zwischen der Elektrode 16 und der entsprechenden Gegenelektrode im Kartenschlitz des Schreib- und Lesegerätes eine hochohmige Verbindung völlig ausreichend, so daß auch im Bereich dieser Verbindung keine die Schreib- oder Lesesicherheit beein­ trächtigenden Störungen auftreten können.

Die Erfindung wurde voranstehend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben. Es versteht sich, daß Änderungen sowie Ab­ wandlungen hiervon möglich sind. So ist es beispielsweise möglich die Elektroden 7 und 8, insbesondere jedoch die Elektroden 12 und 13 der Chipkarte 1 anders als dargestellt auszubilden und/oder zum Ein- bzw. Auslesen jeweils zwei Elektroden oder mehr vorzusehen bzw. bei entsprechender Ausbildung des Speicherelementes nur eine einzige Elektrode zum Ein- und Auslesen vorzusehen. Weiterhin ist es selbstverständlich auch möglich, zwei oder aber mehr als zwei Speicherelemente in der Chipkarte vorzusehen.

Claims (3)

1. Verfahren zum Auslesen von Daten aus einer Chipkarte, die in einem die Karte bildenden Träger eingebettet wenigstens ein elektronisches Speicherelement zum Speichern der Daten sowie wenigstens eine ebenfalls im Träger eingebettete Elektrode aufweist, von der beim Auslesen die Daten durch Änderung eines elektrischen Feldes auf eine Elektroden­ anordnung eines Lesegerätes übertragen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Elektrode (8) der Chipkarte beim Auslesen der Daten in einem elektrischen Gleichspannungsfeld zwischen zwei die Elektrodenanordnung bildenden Elektroden (17, 18) des Lesegerätes angeordnet ist, und daß die Übertragung der Daten durch Auswertung der Änderungen dieses Gleichspannungsfeldes erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Auslesen der Daten eine weitere, freiliegende Elektrode (16) der Chipkarte über einen ohm′schen Kontakt mit der Schaltungsmasse des Lesegerätes verbunden wird.

3. Lesegerät zum Auslesen von Daten aus einer Chipkarte, die wenigstens ein in einem die Karte bildenden Träger eingebettetes elektronisches Speicherelement zum Speichern der Daten sowie wenigstens eine mit dem Speicherelement elektrisch verbundene Elektrode aufweist, mit einer einen Lesekopf des Lesegerätes bildenden Elektrodenanordnung (17, 18), wobei beim Auslesen die Daten durch Änderung eines elektrischen Feldes auf die Elektrodenanordnung übertragen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die den Lesekopf bildende Elektrodenanordnung zwei parallel zueinander und im Abstand voneinander angeordnete Elek­ troden (17, 18) aufweist, und daß die beiden Elektroden (17, 18) des Lesekopfes über wenigstens einen Widerstand (19) mit einer Gleichspannungsquelle (U) zur Erzeugung eines Gleichspannungsfeldes zwischen diesen Elektroden (17, 18) verbunden sind, und daß der wenigstens eine Widerstand (19) parallel zum Ausgang des Lesekopfes liegt.