DE3715199A1

DE3715199A1 - Chipkartensystem

Info

Publication number: DE3715199A1
Application number: DE19873715199
Authority: DE
Inventors: Gert Prof Dr Rer Nat Siegle
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1987-05-07
Filing date: 1987-05-07
Publication date: 1988-11-24
Anticipated expiration: 2007-05-08
Also published as: DE3715199B4

Description

Stand der Technik

Es ist ein Chipkartensystem mit kontaktlosen Chipkarten bekannt (DE-OS 36 22 246), bei dem die Verbindung zwischen einem in einer Chipkarte ent haltenen elektronischen Speicher und einer Lese- und Schreibvorrichtung auf induktivem Wege erfolgt. Bei dem bekannten Chipkartensystem enthält die Chipkarte vier Wicklungen, von denen eine erste Wicklung zum Empfang von Betriebsenergie für den Speicher, eine zweite Wicklung zum Empfang der von dem Speicher aufzunehmenden Daten, eine dritte Wicklung zum Abgeben der in dem Speicher enthaltenen Daten an die Lese- und Schreibvorrichtung und eine vierte Wicklung für den Empfang von Betriebszustandsbefehlen be stimmt sind. Korrespondierend zu den vier Wicklungen der Chipkarte enthält die Lese- und Schreibvorrichtung ebenfalls vier Wicklungen. Nachteilig ist bei der bekannten Lösung, daß insgesamt acht Wicklungen benötigt werden.

Aufgabe

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den mechanischen und elektrischen Aufwand für die Übertragung der Betriebsenergie und der Signale zu verrin gern.

Lösung und erzielbare Vorteile

Die Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Chipkartensystem durch die kenn zeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Dadurch werden in besonders vor teilhafter Weise nicht nur verschmutzungsempfindliche und Manipulationen der gespeicherten Daten durch Unbefugte zulassende Chipkartenkontakte vermieden, sondern auch die Zahl der notwendigen magnetischen Kreise verringert, ohne daß es dadurch zu gegenseitigen Störungen der induktiven Übertragungswege zwischen dem elektronischen Speicher und der Lese- und Schreibvorrichtung kommen kann.

Um bei dem erfindungsgemäßen Chipkartensystem den elektrischen Aufwand noch weiter zu verringern, indem der Energieaufwand für die Übertragung der Betriebsenergie und der Signale möglichst klein gehalten wird, erfolgt nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung das Auslesen der in dem elektroni schen Speicher der Chipkarte gespeicherten Daten über eine Verstimmung des zweiten magnetischen Kreises.

Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet für das erfindungsgemäße Chipkartensystem sind sogenannte Fernsprech-Freischaltgeräte, mit denen durch eine Chipkarte, in deren Speicher abbuchbare Gebühreneinheiten gespeichert sind, bargeldlos telefoniert werden kann.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung an Hand mehrerer Figuren dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 eine Ansicht einer Chipkarte,

Fig. 2 eine nichtmaßstäbliche Seitenansicht einer in eine elektronische Lese- und Schreibvorrichtung eingesteckten Chipkarte,

Fig. 3 ein Schaltbild einer Chipkarte und

Fig. 4 ein gegenüber Fig. 3 abgewandeltes Schaltbild einer Chipkarte.

In Fig. 1 ist eine Chipkarte 10 gezeigt, die vorzugsweise aus Kunst stoff besteht und in ihrem Innern einen elektronischen Speicher 11 aufweist, das ist zum Beispiel ein EEPROM-Speicherbaustein. Weiterhin enthält die Chipkarte zwei mit dem Speicher 11 verbundene Spulen 12 und 13, die als gedruckte Spulen oder auch in anderer Ausführung her gestellt sein können. Die Chipkarte ist zum Einführen in eine elektro nische Lese- und Schreibvorrichtung 14 (Fig. 2) bestimmt, zu der zwei Spulen 15, 16 gehören, die auf etwa C-förmigen Magnetjochen 17, 18 angeordnet sind. Die Magnetjoche bilden in einer Ebene liegende Luft spalte 19, 20, die im Bereich einer Einführöffnung der Lese- und Schreibvorrichtung vorgesehen sind. Bei in die Lese- und Schreibvor richtung 14 vollständig eingeschobener Chipkarte 10 nehmen die Luft spalte 19, 20 die Spulen 12, 13 zwischen sich auf.

Nach dem Schaltbild in Fig. 3, das den elektrischen Teil der Chip karte 10 wiedergibt, steht ein Ende der ersten Spule 12 erstens über eine Reihenschaltung aus einem Widerstand 30, einer Diode 31 und einem Kondensator 32 mit Masse, zweitens über ein erstes RC-Glied 33, 34 mit Masse und drittens über ein zweites RC-Glied 35, 36 ebenfalls mit Masse in Verbindung. Ein erster Abgriff 37 zwischen der Diode 31 und dem Kondensator 32 ist mit einem ersten Anschluß 38, das ist ein Gleichspannungsanschluß, ein zweiter Ab griff 39 zwischen dem Widerstand 33 und dem Kondensator 34 mit einem zweiten Anschluß 40, das ist ein Takteingang, und ein dritter Abgriff 41 zwischen dem Kondensator 36 und dem Widerstand 35 mit einem dritten Anschluß 42, das ist ein Freigabesignal-Eingang (chip select) des elektronischen Speichers 11 verbunden. Das andere Ende der Spule 12 liegt ebenso wie ein vierter Anschluß 43, das ist ein Masseanschluß, sowie ein Ende der zweiten Spule 13 auf dem Masse potential. Das andere Ende der zweiten Spule 13 ist mit einem Daten ein- und -ausgang 44 des Speichers 11 verbunden.

Die Spulen 12 und 15 bilden einen ersten Magnetkreis und die Spulen 13 und 16 einen zweiten Magnetkreis.

Die Wirkungsweise der vorstehend beschriebenen Schaltung ist folgende.

Der erste Magnetkreis mit den Spulen 12 und 15 dient ausschließlich zur Übertragung der Betriebsenergie für den elektronischen Speicher 11 und von Steuerimpulsen, das sind erstens Taktimpulse und zweitens Freigabesignale. Die Übertragung erfolgt mittels Wechselstrom mit einer Frequenz f ₁ von zum Beispiel 50 kHz. Aus der in der ersten Spule 12 der Chipkarte 10 induzier ten Wechselspannung wird erstens mittels Gleichrichtung mit der Diode 31 und einer eine Gleichspannungsstabilisierung bewirkenden Zenerdiode 9, die dem Kondensator 32 parallelgeschaltet ist, die Betriebsgleichspannung U _B von zum Beispiel 5 V für den Speicher 11 gewonnen. Zweitens werden von der Wechselspannung über das erste RC-Glied 33, 34 die Taktimpulse und drit tens über das zweite RC-Glied 35, 36 die Freigabesignale abgeleitet. Das zweite RC-Glied wirkt als Differenzierglied für die mit einer Frequenz f ₂ = k×f ₁ amplitudenmodulierte Wechselspannung. Der Faktor k ist vor zugsweise = 2,5, 3,5 oder 4,5, woraus sich für f ₂ = 125 kHz, 175 kHz und 225 kHz ergeben.

Eine alternative Möglichkeit zum Ableiten der Freigabeimpulse besteht darin, daß zu dem chipförmigen Speicher 11 eine Auswerteschaltung für die Frequenz f ₂ gehört.

Die wechselseitige Übertragung der Daten erfolgt über den zweiten magne tischen Kreis mit den Spulen 13 und 16. Um den Aufwand an elektrischer Energie möglichst gering zu halten, geschieht das Auslesen der in dem Speicher 11 gespeicherten Daten durch Verstimmung des zweiten magneti schen Kreises, dessen Spule 16 zu diesem Zweck durch einen Kondensator 8 zu einem Schwingkreis ergänzt ist.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht nach Fig. 4 darin, daß das Einlesen von Daten in den elektronischen Speicher 11 über eine optische Übertragungsstrecke stattfindet. Zu diesem Zweck enthält eine elektronische Lese- und Schreibvorrichtung 140 eine Fotodiode 45, die die Daten in Form eines modulierten Infrarotträgers aussendet, der bei in die Lese- und Schreibvorrichtung eingesteckter Chipkarte auf einen opto elektrischen Wandler 46 der Chipkarte 100 fällt. Der Wandler ist in der in diesem Bereich für die infraroten Lichtstrahlen durchlässigen Chipkarte 10 enthalten und liegt in Reihe mit einem Widerstand 47 zwischen dem Anschluß 38 und Masse. Ein Schaltungspunkt 48 zwischen Widerstand 47 und Wandler 46 ist mit dem Datenein- und -ausgang 44 des Speichers 11 verbunden.

In analoger Weise kann auch die Datenübertragung in umgekehrter Richtung sowie die Übertragung der Freigabesignale (chip select) und der Taktimpulse auf optischem Wege erfolgen.

Claims

1. Chipkartensystem mit einer elektronischen Lese- und Schreibvorrichtung, die Spulen aufweist, und mit kontaktlosen Chipkarten, die einen elek tronischen Speicher und damit verbundene Spulen aufweisen, wobei bei in die Lese- und Schreibvorrichtung eingesteckter Chipkarte je eine Spule der Lese- und Schreibvorrichtung und je eine Spule der Chipkarte einen magnetischen Kreis bilden und ein magnetischer Kreis zur Über tragung von Betriebsenergie für den elektronischen Speicher und je ein weiterer magnetischer Kreis für die Übertragung je einer von mehreren Arten von Informationen bestimmt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Lese- und Schreibvorrichtung (14) und die Chipkarte (10) nur zwei magnetische Kreise (12, 15; 13, 16) aufweisen, daß über den ersten magnetischen Kreis die Betriebsenergie sowie Steuersignale für den elektronischen Speicher (11) und daß über den zweiten magnetischen Kreis die Daten wechselseitig übertragen werden.

2. Chipkartensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für das Auslesen der in dem elektronischen Speicher (11) der Chipkarte (10) gespeicherten Daten ein aus einer Spule (16) des zweiten magnetischen Kreises (13, 16) und einem Kondensator (8) bestehender Schwingkreis in der Lese- und Schreibvorrichtung (14) vorgesehen ist.

3. Chipkartensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle des zweiten magnetischen Kreises eine optische Übertragung von Daten und gegebenenfalls von Steuersignalen vorgesehen ist.

4. Chipkartensystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Übertragung eine Infrarotübertragung ist.

5. Chipkartensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Speicher (11) ein EEPROM-Baustein ist.

6. Chipkartensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge kennzeichnet, daß zur Übertragung der Betriebsenergie und von Taktimpulsen eine Wechselspannung bestimmter Frequenz (f ₁) vor gesehen ist und daß die Taktimpulse aus dieser Frequenz mittels eines ersten RC-Gliedes (33, 34) der Chipkarte (10) ableitbar sind.

7. Chipkartensystem nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechselspannung mit der ersten Frequenz (f ₁) eine zweite Frequenz (f ₂) überlagert ist, aus der Freigabeimpulse (chip select) für den elektronischen Speicher (11) ableitbar sind.