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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Verbindervorrichtung
zur Zusammenarbeit mit einem entfernbaren elektronischen Medium,
und zwar bezieht sich die Erfindung insbesondere auf eine elektronische
Speicherkarte und auf einen elektronischen Speicherkartenleser unter Verwendung
der erwähnten
elektrischen Verbindervorrichtung.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Elektronische
Speicherkarten werden mehr und mehr verwandt, beispielsweise um
Zugriff zu bestimmten Lokalitäten
oder zu bestimmten Dienstleistungen zu erlangen oder um bestimmte
Zahlungen vorzunehmen. Eine elektronische Speicherkarte wird im
Wesentlichen durch einen flachen, rechteckigen Körper gebildet, in den ein elektronisches
Modul eingesetzt ist, welches externe elektrische Kontaktflächen an
seiner Außenstirnfläche besitzt.
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Zur
Verwendung solcher Karten ist es notwendig, die Karte in einen Kartenleser
einzusetzen, der es ermöglicht,
eine elektrische Verbindung zwischen den verschiedenen externen
Kontaktflächen auf
der Karte und den elektronischen Schaltungen des Lesers herzustellen.
Derartige elektrische Verbindungen dienen als erstes dazu, elektrische
Leistung der integrierten Schaltung der Karte zuzuführen und
zweitens dienen sie dazu, eine bestimmte Informationsmenge sowie
Befehle zu und von der Karte zu übertragen.
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Im
Hinblick auf die außerordentlich
unterschiedlichen Anwendungen solcher Karten, müssen die Kartenleser ihrerseits
in der Lage sein, unterschiedliche Konfigurationen zu akzeptieren,
und zwar abhängig
von der Verwendung der Karte. Es ist somit vorteilhaft, Kartenleser
zu besitzen, die Konfigurationen bieten, die sich abhängig von
der zu machenden Verwendung unterscheiden, wobei derartige Kartenleser
im allgemeinen so unauffällig
wie möglich
und so preiswert wie möglich
sein sollten.
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Insbesondere
muss der Kartenleser eine elektrische Verbindervorrichtung aufweisen,
die aus einer bestimmten Anzahl von flexiblen leitenden Federn aufgebaut
ist, die derart angeordnet sind, dass jede Feder elektrischen Kontakt
mit einer der externen elektrischen Kontaktflächen der Karte herstellt, wenn
die Karte in den Leser eingesetzt ist. Diese flexiblen elektrischen
Kontakte sind natürlich
derart ausgelegt, dass sie elektrisch mit verschiedenen elektronischen
Komponenten des Lesers verbunden werden können, um es so möglich zu
machen, speziell in der Karte enthaltene Informationen zu lesen oder
Informationen zum Zwecke der Durchführung verschiedener Operationen
einzuschreiben, wobei die Kontakte auch dazu dienen, die Karte mit
elektrischer Energie zu versorgen. Es ist klar, dass es von Vorteil
ist, eine elektrische Verbindervorrichtung verfügbar zu haben, die so hoch
wie möglich
integriert ist, und zwar innerhalb des Lesers, wobei die elektrische
Verbindervorrichtung in der Lage ist, die unterschiedlichen Leserkonfigurationen
zu verwenden, wobei die Konfigurationen entsprechende spezielle Gehäuse aufweisen
können,
und zwar angepasst an ihre Funktionen.
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Auch
in anderen Anwendungsbereichen bestehen, abgesehen von Lesern, Notwendigkeiten, eine
elektrische Verbindung mit einem entfernbaren elektronischen Medium
vorzusehen, welches mit mindestens einer externen elektrischen Kontaktfläche versehen
ist. Dies gilt beispielsweise für
elektronische Schlüssel.
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U.S.
Patent 4 675 516 offenbart eine elektrische Verbindervorrichtung
zum Zusammenarbeiten mit einem entfernbaren elektronischen Medium
in der Form einer elektronischen Speicherkarte.
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Ferner
ist eine Isolierunterteilung mit elektrischen Kontaktelementen vorgesehen,
und zwar angebracht auf einer ersten Stirnfläche. Das elektrische Kontaktelement
wird auch als ein leitendes Blatt bezeichnet und weist ein flexibles
Ende auf, welches in eine Öffnung
ragt. Das Blatt traversiert die Öffnung
in der Unterteilung und das freie Ende des Blatts bildet eine Kontaktoberfläche. Das
Kontaktelement weist um seine Mitte herum einen abgewinkelten Teil
auf, der in eine weitere Öffnung
in der Unterteilung „einzementiert" bzw. eingegossen
ist. Was die Verbindung mit einem leitenden Streifen anlangt, so
dringt ein abgewinkeltes Ende des Blattes noch weiter in die Öffnung der
Isolierunterteilung ein und ist in einer leitenden Füllung befestigt
um die elektrische Verbindung des Blattes mit dem leitenden Streifen
abgeschieden auf einer zweiten Fläche der Unterteilung vorzusehen.
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ZIEL UND ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Das
Ziel der vorliegenden Erfindung wird erreicht durch die elektrische
Verbindervorrichtung gemäß Anspruch
1.
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Man
erkennt, dass mittels der elektrischen Verbindervorrichtung der
Erfindung in einem Kartenleser flexible elektrische Federn die elektrische
Verbindung mit der Karte herstellen, und zwar sind die Federn direkt
auf der Isolierplatte einer gedruckten Schaltung angebracht, die
ihrerseits mindestens einige der elektronischen Komponenten des
Kartenlesers aufnimmt. Auf diese Weise wird die Notwendigkeit, eine
besondere mechanische Struktur einschließlich elastischer Kontaktfedern
vorzusehen, völlig
eliminiert, nämlich
einer Struktur, die an die Platte angepasst sein muss und elektrisch
mit den elektronischen Komponenten des Leser verbunden sein muss.
Man erkennt, dass dies den Aufbau bzw. die Struktur des Lesers vereinfacht
und dass dessen Dicke siginifikant vermindert werden kann, da es nicht
mehr notwendig ist, irgendeine gesonderte mechanische Struktur für die elektrische
Verbindervorrichtung vorzusehen.
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Ein
weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, einen elektronischen
Speicherkartenleser vorzusehen, der die elektrische Verbindervorrichtung
der obengenannten Bauart verwendet.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
vorliegende Erfindung wird beim Lesen der folgenden Beschreibung
eines Ausführungsbeispiels
der Erfindung klarer verständlich,
wobei es sich hier um kein einschränkendes Beispiel handelt. Die
Beschreibung bezieht sich auf die beigefügten Figuren, in denen Folgendes
dargestellt ist:
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1 ist
eine vereinfachte Explosionsansicht der elektrischen Verbindervorrichtung
mit einer Vielzahl von elektrischen Kontakten;
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2 ist
eine perspektivische Ansicht, die die leitenden Federn, angebracht
an der gedruckten Schaltungsplatte zeigt;
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3 ist
eine perspektivische Ansicht einer kompletten elektrischen Verbindervorrichtung.
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4 ist
eine Explosionsansicht eines elektronischen Speicherkartenlesers
unter Verwendung der elektrischen Verbindervorrichtung gemäß den 1 bis 3;
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5 ist
ein Längsvertikalschnitt
eines elektronischen Speicherkartenleser der Bauart gemäß 4;
und
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6 ist
ein Vertikalschnitt eines elektronischen Schlüssels unter Verwendung der
Verbindervorrichtung.
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DETAILLIERTERE
BESCHREIBUNG
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Unter
Bezugnahme zunächst
auf die 1 und 2 erfolgt
eine Beschreibung der Prinzipien der elektronischen Verbindervorrichtung,
angewandt auf elektronische Speicherkarten.
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Die
Vorrichtung weist eine Platte 12 aus Isoliermaterial auf,
und zwar der Bauart, wie dies für
gedruckte Schaltungen verwendet wird. Diese Platte besitzt eine
hinreichende Festigkeit. Schlitze, wie beispielsweise Schlitze 14 sind
durch die Platte 12 an Positionen ausgeformt, die den Positionen
der externen elektrischen Kontaktflächen der elektronischen Speicherkarte
entsprechen. Die üblichste
Konfiguration sieht vor, dass diese Schlitze 14 in einer
2 × 4 Matrix
angeordnet sind. In 1 erkennt man somit, Schlitze 14.1 bis 14.8.
Diese Schlitze sind derart ausgelegt, dass sie einen Teil eines
elektrischen Verbinderelements, welches insgesamt mit 16 bezeichnet wird,
aufnehmen. Jedes dieser elektrischen Verbinderelemente wird durch
eine elastische Feder aus leitendem Material gebildet, beispielsweise
aus Kupfer oder Messing. Das Leitelement 16 besitzt ein
erstes Ende 18 zur Verbindung und zu Befestigungszwecken,
eine ge faltete Zwischenzone 20, die eine Zone bildet zum
Herstellen von Kontakt mit den externen Kontaktflächen einer
elektronischen Speicherkarte, und schließlich ein freies Ende 22,
das im Wesentlichen eben ist. Jeder Schlitz 14 ist mit
einem elektrischen Verbindungsansatz 24 assoziiert, und
zwar ausgelegt zum Empfang des Befestigungsendes 18 des
entsprechenden Verbinderelements. Wenn der Befestigungsteil 18 an
den Ansatz 24 angelötet
ist, so verläuft
der abgewinkelte Teil des elektrischen Kontakts 20 durch
den entsprechenden Schlitz 14 und ragt von der Bodenstirnfläche (Unterseite)
der Platte 12 weg. Wenn die Feder 16 nicht deformiert
ist, presst ihr freies Ende 22 gegen die obere Stirnfläche (Oberseite)
der Platte 12.
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2 zeigt
die verschiedenen elektrischen Verbinderelemente 14, angelötet an die
Ansätze
der Isolierplatte oder gedruckten Schaltungsplatte 12.
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Man
kann erkennt, dass mittels dieser speziellen Anordnung die isolierende
gedruckte Schaltungsplatte 12 zwei Funktionen ausführt. Als
erstes dient sie als ein mechanischer Träger und als ein Träger zum
Positionieren der verschiedenen elektrischen Verbinderelemente 16 und
zweitens dient sie als eine gedruckte Schaltung, insofern, als es
möglich
ist, wie unten erläutert,
leitende Spuren oder Leiterbahnen vorzusehen, und zwar zur Verbindung
der Kontaktansätze 24 mit
verschiedenen elektronischen Komponenten, die ebenfalls auf der
Platte 12 angebracht sind und die Schaltungen des Lesers
bilden, in den die elektrische Verbindervorrichtung integriert ist.
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Zwei
zusätzliche
Schlitze 26 und 28 sind vorzugsweise ebenfalls
durch die Isolierplatte 12 verlaufend vorgesehen, und zwar
mit elastischen Elementen 30 und 32 darinnen angeordnet,
die die gleiche Form wie die leitenden Federn besitzen und die als Kontakte
zur Detektion dienen, ob eine elektronische Speicherkarte das Ende
ihres Hubs beim Einsetzen in den Kartenleser erreicht. Diese leitenden
Federn 30 und 32 sind ebenfalls an leitende Ansätze, wie beispielsweise 34 und 36 angelötet, die
in gleicher Weise mit den Leiterbahnen 12, gebildet auf
der bedruckten Schaltungsplatte verbunden sind.
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Man
erkennt, dass dann, wenn eine elektronische Speicherkarte in den
Leser eingesetzt wird, wie dies unten erläutert wird, die Dicke der Karte
bewirkt, dass die Kontaktzonen 20 der Verbinderelemente 16 angehoben
werden. Wegen der Elastizität der
Federn und da die Enden 22 derselben nicht an der gedruckten
Schaltungsplatte befestigt sind, wird tatsächlich ein guter elektrischer
Kontakt erreicht, und zwar durch den Druck der zwischen den elektrischen
Verbinderelementen 16 und den externen Verbindungsflächen der
elektronischen Speicherkarte angelegt wird.
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3 zeigt
die gedruckte Schaltungsplatte 12 im Einzelnen: Ihre flexiblen
leitenden Federn oder Leitfedern 16 sind an ihren Kontaktansätzen befestigt und
an verschiedenen Leiterbahnen, wie beispielsweise 40, 42 und 44,
was ermöglicht,
das die verschiedenen elektrischen Kontaktelemente mit den Verbindungsflächen 45 der
elektronischen Komponenten, angebracht auf der gedruckten Schaltungsplatte 12 verbunden
werden.
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Es
sei nun unter Bezugnahme auf die 4 und 5 ein
Ausführungsbeispiel
eines elektronischen Speicherkartenlesers beschrieben, der eine elektrische
Verbindervorrichtung 10 des oben beschriebenen Typs verwendet.
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4 zeigt
die elektrische Verbindervorrichtung 10, gebildet durch
die gedruckte Schaltungsplatte 12 und ihre flexiblen elektrischen
Kontaktfedern 16 zusammen mit verschiedenen elektronischen
Komponenten A, B und C, die miteinander und/oder mit elektrischen
Kontakte 16 über
Leiterbahnen verbunden sind, und zwar ausgebildet auf der Isolierpatte 12 durch
abgeschiedenes Leitermaterial. Beispielsweise kann die Komponente
C eine Flüssigkristallanzeige
sein, um so Informationen anzuzeigen, die sich auf die Verwendung
der elektronischen Speicherkarte oder ihres Zustands bezieht. In
dieser Figur sind auch andere Komponententeile des Kartenlesers 50 und
die Speicherkarte selbst, mit 52 bezeichnet, ersichtlich.
Der Kartenleser weist eine Bodenhalbschale 45 auf, und
zwar mit einem Rand 56, der einen vorderen Einsatzschlitz 58 für die elektronische
Speicherkarte 52 definiert. Die Bodenhalbschale definiert auch
ein Gehäuse 60 zur
Aufnahme der elektronischen Speicherkarte, während sie verarbeitet wird.
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Der
Kartenleser besitzt auch eine obere Halbschale 62 mit einem
Rand 64, der am Rand 56 der unteren Halbschale
schnappbefestigt sein kann. Wie deutlicher in 5 gezeigt,
weisen die zwei Halbschalen entlastende Teile, wie beispielsweise bei 66 und 68,
auf, die es ermöglichen,
dass die elektrische Verbindervorrichtung 10 zwischen den
Halbschalen derart befestigt wird, dass das Gehäuse 60 für eine elektronische
Speicherkarte durch die Bodenwand 66 der Bodenhalbschale 54 und
durch die untere Stirnfläche
oder Unterseite der bedruckten Schaltungsplatte 12 gebildet
wird, wobei es sich hierum die Stirnfläche der Platte 12 handelt,
durch die die elektrischen Kontaktfedern 16 vorragen, wie
man dies deutlicher in 5 erkennt.
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Die
Platte 12 besitzt vorzugsweise 2n Schlitze 14,
wobei die Schlitze in einer Matrix von 2 Reihen mal n Spalten angeordnet
sind.
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Nunmehr
auf 6 bezugnehmend, sei eine bestimmte Anwendung der
elektrischen Verbindervorrichtung zum Implementieren eines elektronischen
Schlüssels
beschrieben. In diesem Ausführungsbeispiel
besitzt die Verbindervorrichtung nur eine Kontaktfeder.
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In 6 sieht
man den Körper 60 des Schlüssels und
den Schaft 62 desselben. Der Schaft ist gleitbar in einem
Hohlraum 64 des Schlüsselkörpers angebracht.
Ein (nicht gezeigter) Mechanismus ermöglicht es, dass der Schaft 62 aus
einer Position, in der er innerhalb des Körpers (außer Betrieb) zurückgezogen
ist, in eine ausgefahrene Position (zur Verwendung) bewegt wird.
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Ein
Teil der Bodenwand des Hohlraums 64 wird durch die elektrische
Verbindervorrichtung 66 gebildet. Diese Vorrichtung wird
durch eine gedruckte Schaltung 68 gebildet, und zwar durchbohrt
durch eine Öffnung 70.
Die Bodenstirnfläche 68a besitzt eine
Leiterbahn 72 verbunden mit den Schaltungen 74,
die auf dieser Stirnfläche
befestigt sind.
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Eine
flexible Feder ragt über
die Öffnung 70 von
der oberen Stirnfläche 68b der
gedruckten Schaltung hinaus. Diese Feder 76 stellt einen
Kontakt mit der Leiterbahn 80 auf dem Schaft 62 des Schlüssels her.