EP1678684B1 - Device for triggering an actuator - Google Patents

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EP1678684B1
EP1678684B1 EP04790685A EP04790685A EP1678684B1 EP 1678684 B1 EP1678684 B1 EP 1678684B1 EP 04790685 A EP04790685 A EP 04790685A EP 04790685 A EP04790685 A EP 04790685A EP 1678684 B1 EP1678684 B1 EP 1678684B1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
actuator
voltage
current path
current
energy storage
Prior art date
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Not-in-force
Application number
EP04790685A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP1678684A2 (en
Inventor
Klaus Finkenzeller
Oskar Dicklberger
Sven Ehrich
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Giesecke and Devrient GmbH
Original Assignee
Giesecke and Devrient GmbH
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Filing date
Publication date
Priority claimed from DE2003148569 external-priority patent/DE10348569A1/en
Priority claimed from DE10357695A external-priority patent/DE10357695A1/en
Application filed by Giesecke and Devrient GmbH filed Critical Giesecke and Devrient GmbH
Priority to SI200431567T priority Critical patent/SI1678684T1/en
Publication of EP1678684A2 publication Critical patent/EP1678684A2/en
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Publication of EP1678684B1 publication Critical patent/EP1678684B1/en
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    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07C—TIME OR ATTENDANCE REGISTERS; REGISTERING OR INDICATING THE WORKING OF MACHINES; GENERATING RANDOM NUMBERS; VOTING OR LOTTERY APPARATUS; ARRANGEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS FOR CHECKING NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • G07C9/00—Individual registration on entry or exit
    • G07C9/00174—Electronically operated locks; Circuits therefor; Nonmechanical keys therefor, e.g. passive or active electrical keys or other data carriers without mechanical keys
    • G07C9/00309—Electronically operated locks; Circuits therefor; Nonmechanical keys therefor, e.g. passive or active electrical keys or other data carriers without mechanical keys operated with bidirectional data transmission between data carrier and locks
    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07C—TIME OR ATTENDANCE REGISTERS; REGISTERING OR INDICATING THE WORKING OF MACHINES; GENERATING RANDOM NUMBERS; VOTING OR LOTTERY APPARATUS; ARRANGEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS FOR CHECKING NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • G07C9/00—Individual registration on entry or exit
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    • G07C9/00309—Electronically operated locks; Circuits therefor; Nonmechanical keys therefor, e.g. passive or active electrical keys or other data carriers without mechanical keys operated with bidirectional data transmission between data carrier and locks
    • G07C2009/00388—Electronically operated locks; Circuits therefor; Nonmechanical keys therefor, e.g. passive or active electrical keys or other data carriers without mechanical keys operated with bidirectional data transmission between data carrier and locks code verification carried out according to the challenge/response method
    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07C—TIME OR ATTENDANCE REGISTERS; REGISTERING OR INDICATING THE WORKING OF MACHINES; GENERATING RANDOM NUMBERS; VOTING OR LOTTERY APPARATUS; ARRANGEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS FOR CHECKING NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • G07C9/00—Individual registration on entry or exit
    • G07C9/00174—Electronically operated locks; Circuits therefor; Nonmechanical keys therefor, e.g. passive or active electrical keys or other data carriers without mechanical keys
    • G07C2009/00634—Power supply for the lock
    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07C—TIME OR ATTENDANCE REGISTERS; REGISTERING OR INDICATING THE WORKING OF MACHINES; GENERATING RANDOM NUMBERS; VOTING OR LOTTERY APPARATUS; ARRANGEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS FOR CHECKING NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • G07C9/00—Individual registration on entry or exit
    • G07C9/00174—Electronically operated locks; Circuits therefor; Nonmechanical keys therefor, e.g. passive or active electrical keys or other data carriers without mechanical keys
    • G07C9/00857—Electronically operated locks; Circuits therefor; Nonmechanical keys therefor, e.g. passive or active electrical keys or other data carriers without mechanical keys where the code of the data carrier can be programmed

Definitions

  • the invention relates to a device for driving an actuator. Furthermore, the invention relates to a system of such a device, an actuator and a transmitter and a method for driving an actuator.
  • actuators are used for example in electronic lock cylinders.
  • the actuator is designed as a closing magnet, which is driven by an electronic circuit.
  • the electronic circuit receives its control commands via an antenna.
  • an energy source for the operation of the electronic circuit and the closing magnet is a built-in electronic lock cylinder battery. According to this principle, very high-quality electronic locking cylinders can be realized.
  • an electronic lock cylinder fails its services because the battery is no longer sufficiently charged. This can also occur in applications in which the closing magnet is activated comparatively rarely because the electronic circuit consumes energy and thereby gradually discharges the battery.
  • the transponder is an electronic circuit arrangement that exchanges data with a communication partner in a contactless way.
  • the transponder can be designed such that it uses the supply voltage required for its operation by means of a coil which also uses for data transmission is derived from the field generated for the data transmission.
  • the transponder can have a shunt regulator with which the quality of the resonant circuit and thus the supply voltage of the transponder can be set by switching a controllable resistor parallel to the coil of the transponder.
  • the US 2002/0024420 A1 describes an actuator consisting of a transmitting unit and an access barrier, which does not have its own power supply, but can be activated by means of inductive coupling of the contactless transmitting unit.
  • Capacitors which are arranged in the access barrier and serve the energy storage, further enable active communication of the access barrier with the transmitting unit.
  • the invention has for its object to provide a contactless release of the activation of an actuator in the simplest and most reliable way.
  • the inventive device for driving an actuator has an energy storage device for supplying the actuator, a receiving unit for contactless receiving a control signal and a control unit for Control of the power supply to the actuator depending on the control signal.
  • the peculiarity of the device according to the invention is that via the receiving unit energy for charging the energy storage device can be fed.
  • a first current path for a first partial current for at least temporary control of the voltage to a default value is formed, while a second current path is designed for a second partial current for charging the energy store.
  • the first current path and / or the second current path are each influenced by means of a controllable resistor, in particular a transistor.
  • the invention has the advantage that only an energy store with a relatively small capacity is required, which is sufficient for a one-time activation of the actuator. Another advantage is the high reliability of the device according to the invention, which results from the fact that the energy storage can be charged via the receiving unit, so that in a simple manner always a sufficient amount of energy for the activation of the actuator can be provided and the risk of malfunction due to a Insufficiently charged energy storage does not exist. In addition, eliminates the need for known devices battery replacement. Finally, it is also advantageous that even actuators with high power consumption can be operated for a short time.
  • the first current path and / or the second current path can run parallel to the control unit.
  • a control circuit may be provided, which regulates the voltage to the default value by a coordinated influencing of the first current path and the second current path.
  • the two current paths are respectively influenced such that a second partial current flowing through the second current path is one below the respective one Operating conditions maximum possible value assumes. This has the advantage that an optimal charge of the energy storage is possible without deviating from the standard value at the regulated voltage.
  • a further advantage is that the excess energy to be dissipated for the regulation of the voltage to the default value is at least temporarily supplied wholly or partly to the energy store and thus is not released in the form of heat.
  • a plurality of components are realized as an integrated circuit having an interface for contactless data transmission.
  • Such a circuit has particularly small dimensions and can therefore be used in many ways.
  • the energy storage is used exclusively for the supply of the actuator and not the supply of the control unit.
  • the energy store is charged to a higher voltage than the supply voltage of the control unit.
  • a voltage converter can be provided to increase the voltage to the value required for the energy store or to reduce the voltage to the value required by the control unit.
  • the receiving unit is a part of the actuator. This has the advantage that reduces the number of individual components and thus the cost of producing the device according to the invention is reduced accordingly.
  • the actuation of the actuator can take place via a connecting device for establishing a temporary connection between the energy store and the actuator.
  • the system according to the invention has, in addition to the control device according to the invention, a transmitting device and an actuator, wherein the actuator can be controlled by the control device as a function of a contactlessly transmitted control signal of the transmitting device.
  • a programming device adapted to the control device can be provided for programming the transmitting device.
  • the transmitting device is part of a mobile terminal.
  • the actuator may for example be part of a closing device.
  • a control signal is transmitted contactlessly to the control device and the actuator is connected to an energy store of the control device as a function of the control signal.
  • the special feature of the method according to the invention is that the control device contactless way energy is supplied to charge the energy storage.
  • the actuator controlled by the system according to the invention is particularly preferably part of a container, such as a cassette, a safe or a suitcase or a briefcase, and serves to open or close the container. It should be noted that for the purposes of the present invention, by opening a container, unlocking a closed closure element of the container and / or opening the closure element and closing a cassette can be understood as closing the closure element and / or locking the closed closure element ,
  • Fig.1 shows a schematic diagram of the device according to the invention.
  • the device has a circuit arrangement 1, to which an antenna coil 2 is connected.
  • an antenna coil 2 any other suitable receiving unit 2, such as a printed antenna can be used.
  • an actuator 3 is driven, which is connected thereto for the purpose of the circuit arrangement 1.
  • the actuator 3 may, for example, be a closing magnet or any other optical, acoustic, electrothermal, electrochemical, thermomechanical, electromechanical, electromagnetic, etc. device which, because of its high energy consumption or due to its high inrush current, is not fed directly by the antenna coil 2 can be.
  • the circuit arrangement 1 has a rectifier 4 which is connected to the antenna coil 2 on its AC voltage side.
  • the rectifier 4 is followed by a charging circuit 5 on its DC side, which can be connected on the output side via a switch 6 to a capacitor 7.
  • the capacitor 7 can be connected to the actuator 3 via the switch 6.
  • the switching state of the switch 6 is controlled by a transponder circuit 8, which is connected in parallel to the charging circuit 5.
  • the charging circuit 5 has a control circuit 9, which is connected to the DC side of the rectifier 4 and a first variable resistor 10 and a second variable resistor 11 controls.
  • the first variable resistor 10 is connected in parallel with the DC side of the rectifier 4.
  • the second variable resistor 11 connects one of the terminals of the DC side of the rectifier 4 via a diode 12 to the switch 6.
  • the distribution of the current Is in the partial currents I1 and I2 is made so that the second partial current I2 is as large as possible in order to charge the capacitor 7 as fast as possible.
  • the first controllable resistor 10 can initially be set to an infinitely high value and the second variable resistor 11 can be controlled such that the second partial current 12 corresponds to the current Is required for the regulation of the specified value for the rectified voltage.
  • the second variable resistor 11 With increasing charging of the capacitor 7, the second variable resistor 11 set to an ever smaller value. Once the second variable resistor 11 has reached its minimum value, it is also necessary to reduce the value of the first variable resistor 10 in order to keep the rectified voltage constant at the preset value.
  • the second partial flow 12 decreases and the first partial flow I1 increases.
  • the time required to charge the capacitor 7 can each be reduced to a minimum possible under the given conditions. How long this time actually is, depends decisively on the field strength of the alternating magnetic field in the region of the antenna coil 2, since this determines the induced voltage and thus also the current Is, which is needed to adjust the default value for the rectified voltage.
  • the current Is is in turn at most available as a second partial current 12 for charging the capacitor 7. At a high field strength, only a short charging time is needed. With a low field strength, the charging process takes longer.
  • the switch 6 can be switched by the transponder circuit 8 in a second switching state and thereby the capacitor 7 are discharged via the actuator 3.
  • a considerable part of the capacitor 7 slowly supplied charge can be released in a relatively short time and activated by this power supply of the actuator 3.
  • opening of a door can be effected, for example, in an embodiment of the actuator 3 as a closing magnet.
  • the command for activating the actuator 3 is transmitted to the device according to the invention via the alternating magnetic field from which the device also receives its supply voltage.
  • the magnetic alternating field modulated accordingly, for example by means of an ASK modulation.
  • ASK stands for "amplitude shift keying" and means that the amplitude of the alternating magnetic field is keyed between two values in time with the data to be transmitted.
  • the voltage induced in the antenna coil 2 also varies.
  • the diode 12 is provided.
  • the transponder circuit 8 can be designed as a permanently programmed state machine or as a microprocessor with corresponding software. Depending on the security requirement, the evaluation of the activation command by the transponder circuit 8 can be made very simple or, for example, include an authentication. In any case, the activation of the actuator 3 can take place at a precisely defined time. The operation of the transponder circuit 8 is not affected by the inventive use of surplus energy taken from the alternating magnetic field to charge the capacitor 7, so that for example at any time an unrestricted communication with the transponder circuit 8 is possible.
  • Fig. 2 shows a circuit diagram for a first embodiment of the device according to the invention.
  • the transponder circuit 8 is formed as a dual-interface chip, which is used in smart cards and has a contactless interface and a contact interface.
  • the antenna coil 2 is connected.
  • a self-locking transistor 13 can be controlled, which connects the capacitor 7 to the actuator 3 in the driven state, so that the capacitor 7 can discharge via the actuator 3. Without a drive signal, the transistor 13 is blocked.
  • a rectifier diode 14 is provided in the first embodiment, which is arranged between the capacitor 7 and the contactless interface of the transponder circuit 8 and thereby prevents, in addition to its rectification function, a reaction of the capacitor 7 to the transponder circuit 8.
  • the first embodiment of the device according to the invention is very simple and has no way to regulate the second partial flow 12, with which the capacitor 7 is charged.
  • the supply voltage assumes very small values at the beginning of the charging process due to the very large second partial current I2, and thus initially is not sufficient to operate the transponder circuit 8.
  • the transponder circuit 8 is therefore not ready for operation with largely discharged capacitor 7 from the time when the antenna coil 2 is exposed to an alternating magnetic field. Only when a certain charge state of the capacitor 7 has been reached and the second partial current 12 has decreased accordingly, is a sufficient supply voltage available for the operation of the transponder circuit 8.
  • the transponder circuit 8 evaluates the signals received by the antenna coil 2 and controls the transistor 13 to to activate the actuator 3 by means of the capacitor 7 when an activation command is present.
  • Fig. 3 shows a circuit diagram for a second embodiment of the device according to the invention.
  • This embodiment provides a 1: 1 conversion of the in Fig. 1 All presented in Fig. 1 shown circuit components are also present in the second embodiment and interconnected in a corresponding manner.
  • the first variable resistor 10 and the second variable resistor 11 are formed as transistors, which are controlled by the control circuit 9.
  • the switch 6 is realized by two alternately conducting transistors 15 and 16, which are both controlled by the transponder circuit 8.
  • the transistor 15 is self-conducting and connects in the non-activated state, the capacitor 7 to the diode 12.
  • the transistor 16 is self-locking and connects in the driven state, the capacitor 7 to the actuator 3.
  • a connection 27 between the terminal side of the capacitor 7, to which the two transistors 15 and 16 are connected, and the transponder circuit 8 is provided, via which the transponder circuit 8 can query the state of charge of the capacitor 7. It is also possible to query the state of charge of the capacitor 7 via the reading device by means of a query command.
  • the capacitor 7 can be connected either for charging with the diode 12 or for discharging with the actuator 3. Specifically, the control is carried out so that for charging the capacitor 7, the transistor 16 is turned off and the transistor 15 is turned on. To activate the actuator 3 by discharging the capacitor 7, first the transistor 15 is turned off and then the transistor 16 is turned on. If the activation of the actuator 3 with charging of the capacitor 7 is not completed, then the transistors 15 and 16 are switched to a time at which the partial flow 12 is greater than zero. This can result in voltage peaks and undesired fluctuations in the supply voltage of the transponder circuit 8.
  • the abrupt switching of the transistor 15 can be replaced by a smooth transition, in which the transistor 15 is driven so that its resistance rises slowly to the locked state.
  • the time provided for the transition is chosen so that the control circuit 9 is able to readjust the partial current I1 accordingly and thereby largely prevent voltage peaks and overshoots.
  • Fig. 4 shows a circuit diagram for a third embodiment of the device according to the invention.
  • This embodiment is characterized in that the actuator 3 is operated at a higher voltage than corresponds to the supply voltage of the transponder circuit 8.
  • a voltage multiplier 17 is additionally provided compared with the second embodiment, which is connected between the rectifier 4 and the transistor 11 of the charging circuit 5 and the voltage multiplied by a factor n. Accordingly, the second partial flow 12 is reduced to a fraction 1 / n.
  • the transistor 11 is connected directly to the transistor 15.
  • a rectifier 18 is provided, which is connected on its AC side as well as the rectifier 4 to the antenna coil 2. Otherwise corresponds to the circuit structure in Fig. 3 illustrated second embodiment.
  • the third embodiment thus has a first circuit part, which is fed from the rectifier 4 and is operated with an n-times increased voltage by the voltage multiplier 17.
  • the increased voltage is used to charge the capacitor 7, wherein the charging current is reduced because of the voltage increase to the fraction 1 / n of the second partial current I2.
  • the charging current is controlled by the transistor 11 and connected through the transistor 15 to the capacitor 7.
  • the switching of the capacitor 7 to the actuator 3 is carried out according to the second embodiment with the transistor 16, wherein the actuator 3, however, a higher voltage is applied, since the capacitor 7 has been charged with the increased voltage.
  • the third embodiment has a second circuit part, which is fed from the rectifier 18 and is operated with the supply voltage required by the transponder circuit 8.
  • control circuit 9 In addition to the transponder circuit 8, the control circuit 9 and the transistor 10 controlled by it, with which the first partial current I1 is regulated, belong to the second circuit part.
  • the control circuit 9 regulates the voltage applied to the second circuit part supply voltage of the transponder circuit 8 to the default value, in each case the voltage actually applied to the second circuit part is used as the actual value for the control.
  • the partial currents I1 and I2 occur in the first or in the second circuit part. Decisive for the quality of the resonant circuit formed with the antenna coil 2 and thus for the voltage induced in the antenna coil 2 is the sum of the partial currents I1 and I2 in the overall circuit.
  • control circuit 9 regulates the supply voltage increased by the voltage multiplier 17 and in turn uses the increased supply voltage for charging the capacitor 7.
  • the transponder circuit 8 is then preceded by a voltage reduction circuit in order to be able to operate it properly.
  • Askersreduzi mecanicsschaldung a clocked capacitor circuit is preferably used for lossless voltage reduction.
  • a lossy series control in the form of a controllable series resistance.
  • Fig. 5 shows a schematic diagram of a development of the device according to the invention.
  • the peculiarity of this development is compared with Fig. 1 in that the antenna coil 2 is also used as the actuator 3.
  • a few hundred turns of wire 19 are wound on a ferrite rod 20.
  • a ferromagnetic body 21 is arranged, which is magnetically attracted by the ferrite rod 20 at a sufficiently high current flow through the wire windings 19.
  • This current flow is generated by means of the capacitor 7.
  • the wire windings 19 and the ferrite rod 20 thus serve on the one hand in combination with the ferromagnetic body 21 as an actuator 3.
  • On the other serve the wire windings 19 and the ferrite rod 20 as an antenna coil 2.
  • the antenna coil 2 thus formed is typically operated in the frequency range around 125 kHz.
  • the antenna coil 2 is connected as a further oscillating circuit element, an additional capacitor 22 in parallel.
  • a further switch 23 is provided, which is driven together with the switch 6 of the transponder circuit 8.
  • the switch 6 and the switch 23 are connected to one terminal side of the capacitor 7 and connect the capacitor 7 in a first switching state for charging with the charging circuit 5 and in a second switching state for activating the actuator 3 with the wire windings 19.
  • the other wiring and Functioning of the training according to Fig. 5 correspond to the in Fig. 1 illustrated device.
  • Fig. 6 shows a simplified block diagram of an embodiment of the system according to the invention.
  • a component of the system according to the invention is the actuator 3, which is connected to the circuit arrangement 1.
  • the antenna coil 2 is still connected.
  • the system according to the invention has a transmitter 24, to which an antenna coil 25 is connected and which is fed by a battery 26 or a different kind of energy source.
  • the transmitter 24 may not only transmit data but also receive data and is incorporated, including the antenna coil 25, in a mobile terminal such as a mobile phone, a laptop, a PDA, etc., for example. In this case, the transmitter does not need its own battery 26, but may be from the battery of the mobile terminal be supplied.
  • the transmitter 24 may be arranged in other devices or be designed as a standalone device.
  • the transmitter 24 and the circuit 1 are coordinated so that the activation of the driven with the circuit 1 actuator 3 exclusively with the dedicated transmitter 24 is possible.
  • the circuit arrangement 1 can be initialized accordingly, wherein the same initialization is transmitted to a programming card, which is delivered together with the circuit arrangement 1.
  • an application required for initiating the activation of the actuator 3 and a secret required for carrying out the authentication and for activating the actuator 3 can be transmitted to the transmitter 24.
  • a rechargeable battery or another device for storing electrical charge is used instead of the capacitor 7.
  • the device according to the invention can also be used, for example, as an implantable transponder, in particular in a sterile envelope for medical purposes.
  • the actuator 3 inter alia, as a miniature pump, dosing or membrane z. B. for the dosage of drugs. If necessary, the actuator 3 can be put into operation from the outside. In this case, abuse by unauthorized persons can be prevented by authentication.
  • Fig. 7 shows a further block diagram of the device according to the invention according to another embodiment.
  • the block diagram is based on that of FIG. 1 , wherein the capacitor 7 is dispensed with. This is possible if the actuator 3 requires only a small current consumption of, for example, less than about 10 mA. In this case I 2 will be smaller than Is.
  • the actuator 3 will be part of a container, such as a cassette, a safe, a suitcase or a briefcase and serve to open or close the container.
  • the container may be a cash box that is opened or closed without contact, as described in detail in US Pat DE 101 23 383 A1 is described.
  • FIG. 8 shows by way of example an associated ATM 100, in which u.a. Banknotes 104 can be paid.
  • an input compartment 103 for inputting banknotes 104, a separator 105 for occasional collection of banknotes 104, a checking device 106 for checking physical properties of the singulated banknotes 104 and a transport device 107 for occasional transport of banknotes 104 are provided in the housing 102 of the ATM 100 from the input tray 103 by the tester 106 for storage in a cassette 108 or to an output tray 109, in which those banknotes 104 are returned to the depositor who were not recognized by the tester 106 and therefore should not be stored in the cassette 108.
  • a control device 111 is integrated, which is connected, inter alia, with the separator 105 and the test device 106 in order to control the singulation process, the sensor results the checking device 106 to evaluate and depending on the banknotes 104 either in the cassette 108 or the return tray 109 input and output.
  • the ATM 100 is characterized in that by means of a radio link or other contactless interface contactlessly from the controller 111 from a e.g. electromechanical actuator 3 can be opened as a closure element 3 of the cassette lid 114 and / or closed.
  • control device 111 comprises a transmitting device 112 and the cassette 108, a receiving unit 113.
  • receiving unit 113 integrated or alternatively also in a separate component contained in the cassette 108, a further control device will also be present depending on the per contactless interface transmitted signals of the control direction 111 by means of the actuator 3, the lid 114 of the cassette 108, are entered through the bills into the cassette 108, open or close.
  • a storage unit is integrated, in which data about the contents of the cassette 108, such. B. on the number and the state of banknotes entered 104 per denomination or on the allocation of these banknotes 104 to certain transactions are stored and which is also in data communication with the controller 111.
  • the circuit for contactless control of the actuator 3 of the cassette 108 may be constructed, for example, as it is based on the FIGS. 1 to 7 has been described.
  • actuator 3 can be controlled by a portable control device 111 also outside of ATMs.
  • control device 111 may preferably be integrated in a mobile telephone.
  • This mobile variant of the controller 111 is e.g. also particularly advantageous if the actuator 3 is part of a suitcase or a briefcase.
  • an activation of the actuator 3 is preferably carried out only after a successful authentication between the transponder 1 and the transmitting device 24, 112. For example, in the case of using a mobile phone, this can be done by a PIN check.
  • a successful authentication between the transponder 1 and the transmitting device 24, 112.
  • this can be done by a PIN check.
  • a key may transmit data about the contents of the container 108 to the controller 111, a key to transfer and write data from the controller 111 into a memory of the container 108, and a key to open the container to be able to close.
  • the actuator 3 and the entire closure element will be integrated inside the housing of the container 108. As a result, manipulations can be safely prevented.
  • the actuator is also preferable to provide a check as to whether the actuator is actually switched and, e.g. the lid 114 has been opened or closed or not. If the actuator is to be activated by the transmitting device 112, 24, subsequently a feedback to the transmitting device 112, 24 about the status (opened or closed) of the actuator 3 can take place.
  • data are stored on whether and / or how often and / or when the actuator has been switched. These data can then also be transmitted to the transmitting device 112, 24. As a result, tampering with the container closure can be reliably detected and traced.

Abstract

The invention relates to a device for triggering an actuator (3). Said device comprises an energy store (7) for feeding the actuator (3), a receiver unit (2) for the contactless reception of a control signal, and a control unit (8) for controlling the energy supply to the actuator (3) according to the control signal. The inventive device is characterized in that energy for charging the energy store (7) can be supplied via the receiver unit (2).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ansteuern eines Aktuators. Weiterhin betrifft die Erfindung ein System aus einer derartigen Vorrichtung, einem Aktuator und einem Sender sowie ein Verfahren zum Ansteuern eines Aktuators.The invention relates to a device for driving an actuator. Furthermore, the invention relates to a system of such a device, an actuator and a transmitter and a method for driving an actuator.

Es ist bereits bekannt, die Aktivierung von Aktuatoren auf kontaktlosem Weg auszulösen. Derartige Aktuatoren werden beispielsweise bei elektronischen Schließzylindern eingesetzt. Bei diesem Anwendungsfall ist der Aktuator als ein Schließmagnet ausgebildet, der von einer elektronischen Schaltung angesteuert wird. Die elektronische Schaltung empfängt ihre Steuerbefehle über eine Antenne. Als Energiequelle für den Betrieb der elektronischen Schaltung und des Schließmagneten dient eine in den elektronischen Schließzylinder eingebaute Batterie. Nach diesem Prinzip lassen sich sehr hochwertige elektronische Schließzylinder realisieren. Allerdings besteht das Risiko, dass ein elektronischer Schließzylinder seine Dienste versagt, weil die Batterie keinen ausreichenden Ladezustand mehr aufweist. Dies kann auch bei Anwendungsfällen auftreten, bei denen der Schließmagnet vergleichsweise selten aktiviert wird, da die elektronische Schaltung fortwährend Energie verbraucht und dadurch die Batterie allmählich entlädt.It is already known to trigger the activation of actuators in a contactless way. Such actuators are used for example in electronic lock cylinders. In this application, the actuator is designed as a closing magnet, which is driven by an electronic circuit. The electronic circuit receives its control commands via an antenna. As an energy source for the operation of the electronic circuit and the closing magnet is a built-in electronic lock cylinder battery. According to this principle, very high-quality electronic locking cylinders can be realized. However, there is a risk that an electronic lock cylinder fails its services because the battery is no longer sufficiently charged. This can also occur in applications in which the closing magnet is activated comparatively rarely because the electronic circuit consumes energy and thereby gradually discharges the battery.

Weiterhin ist es aus Klaus Finkenzeller, RFID-Handbuch, 3. Auflage (2002) Seiten 81 - 85 bekannt, die Versorgungsspannung eines Transponders auf einen konstanten Wert zu regeln. Bei dem Transponder handelt es sich um eine elektronische Schaltungsanordnung, die mit einem Kommunikationspartner auf kontaktlosem Weg Daten austauscht. Der Transponder kann so ausgebildet sein, dass er die für seinen Betrieb erforderliche Versorgungsspannung mittels einer Spule, die auch für die Datenübertragung verwendet wird, aus dem für die Datenübertragung erzeugten Feld bezieht. Zur Regelung der Versorgungsspannung kann der Transponder einen Shunt-Regler aufweisen, mit dem durch Schaltung eines regelbaren Widerstands parallel zur Spule des Transponder die Güte des Schwingkreises und damit die Versorgungsspannung des Transponders eingestellt werden kann.It is still out Klaus Finkenzeller, RFID Handbook, 3rd Edition (2002) pages 81 - 85 known to regulate the supply voltage of a transponder to a constant value. The transponder is an electronic circuit arrangement that exchanges data with a communication partner in a contactless way. The transponder can be designed such that it uses the supply voltage required for its operation by means of a coil which also uses for data transmission is derived from the field generated for the data transmission. To regulate the supply voltage, the transponder can have a shunt regulator with which the quality of the resonant circuit and thus the supply voltage of the transponder can be set by switching a controllable resistor parallel to the coil of the transponder.

Schließlich ist es bekannt, elektrische Geräte, beispielsweise eine elektrische Zahnbürste, durch eine kontaktlose Kopplung mit einer Aufladeeinrichtung aufzuladen. Für den Betrieb wird ein derartiges Gerät von der Aufladeeinrichtung entfernt und mittels eines am Gerät angeordneten Schalters manuell eingeschaltet.Finally, it is known to charge electrical devices, such as an electric toothbrush, by a contactless coupling with a charging device. For operation, such a device is removed from the charging device and manually switched on by means of a switch arranged on the device.

Die US 2002/0024420 A1 beschreibt einen Aktuator, bestehend aus einer Sendeeinheit und einer Zugangssperre, die über keine eigene Stromversorgung verfügt, sondern mithilfe induktiver Kopplung der kontaktlosen Sendeeinheit aktiviert werden kann. Kondensatoren, die in der Zugangssperre angeordnet sind und der Energiespeicherung dienen, ermöglichen ferner eine aktive Kommunikation der Zugangssperre mit der Sendeeinheit.The US 2002/0024420 A1 describes an actuator consisting of a transmitting unit and an access barrier, which does not have its own power supply, but can be activated by means of inductive coupling of the contactless transmitting unit. Capacitors, which are arranged in the access barrier and serve the energy storage, further enable active communication of the access barrier with the transmitting unit.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kontaktlose Auslösung der Aktivierung eines Aktuators auf möglichst einfache und zuverlässige Weise zu ermöglichen.The invention has for its object to provide a contactless release of the activation of an actuator in the simplest and most reliable way.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by the combination of features of claim 1.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Ansteuern eines Aktuators weist einen Energiespeicher zur Speisung des Aktuators, eine Empfangseinheit zum kontaktlosen Empfangen eines Steuersignals und eine Steuereinheit zur Steuerung der Energiezufuhr zum Aktuator abhängig vom Steuersignal auf. Die Besonderheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, dass über die Empfangseinheit Energie zum Aufladen des Energiespeichers zuführbar ist. Dabei ist ein erster Strompfad für einen ersten Teilstrom zur wenigstens zeitweisen Regelung der Spannung auf einen Vorgabewert ausgebildet, während ein zweiter Strompfad für einen zweiten Teilstrom zum Aufladen des Energiespeichers ausgebildet ist. Der erste Strompfad und/oder der zweite Strompfad werden jeweils mittels eines regelbaren Widerstands, insbesondere eines Transistors, beeinflusst.The inventive device for driving an actuator has an energy storage device for supplying the actuator, a receiving unit for contactless receiving a control signal and a control unit for Control of the power supply to the actuator depending on the control signal. The peculiarity of the device according to the invention is that via the receiving unit energy for charging the energy storage device can be fed. In this case, a first current path for a first partial current for at least temporary control of the voltage to a default value is formed, while a second current path is designed for a second partial current for charging the energy store. The first current path and / or the second current path are each influenced by means of a controllable resistor, in particular a transistor.

Die Erfindung hat den Vorteil, dass lediglich ein Energiespeicher mit einer relativ geringen Kapazität erforderlich ist, die für eine einmalige Aktiverung des Aktuators ausreicht. Ein weiterer Vorteil besteht in der hohen Betriebssicherheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die daraus resultiert, dass der Energiespeicher über die Empfangseinheit aufgeladen werden kann, so dass auf einfache Weise stets eine ausreichende Energiemenge für die Aktivierung des Aktuators bereitgestellt werden kann und das Risiko einer Funktionsunfähigkeit wegen eines nicht ausreichend geladenen Energiespeichers nicht besteht. Zudem entfällt der bei bekannten Vorrichtungen erforderliche Batteriewechsel. Schließlich ist es noch von Vorteil, dass auch Aktuatoren mit großer Leistungsaufnahme kurzzeitig betrieben werden können.The invention has the advantage that only an energy store with a relatively small capacity is required, which is sufficient for a one-time activation of the actuator. Another advantage is the high reliability of the device according to the invention, which results from the fact that the energy storage can be charged via the receiving unit, so that in a simple manner always a sufficient amount of energy for the activation of the actuator can be provided and the risk of malfunction due to a Insufficiently charged energy storage does not exist. In addition, eliminates the need for known devices battery replacement. Finally, it is also advantageous that even actuators with high power consumption can be operated for a short time.

Der erste Strompfad und/ oder der zweite Strompfad können parallel zur Steuereinheit verlaufen. Weiterhin kann eine Regelschaltung vorgesehen sein, die durch eine koordinierte Beeinflussung des ersten Strompfads und des zweiten Strompfads die Spannung auf den Vorgabewert regelt. Insbesondere werden die beiden Strompfade jeweils so beeinflusst, dass ein durch den zweiten Strompfad fließender zweiter Teilstrom einen unter den jeweiligen Betriebsbedingungen maximal möglichen Wert annimmt. Dies hat den Vorteil, dass eine optimale Ladung des Energiespeichers möglich ist, ohne bei der geregelten Spannung vom Vorgabewert abzuweichen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die für die Regelung der Spannung auf den Vorgabewert abzuführende überschüssige Energie zumindest zeitweise ganz oder teilweise dem Energiespeicher zugeführt wird und somit nicht in Form von Wärme freigesetzt wird.The first current path and / or the second current path can run parallel to the control unit. Furthermore, a control circuit may be provided, which regulates the voltage to the default value by a coordinated influencing of the first current path and the second current path. In particular, the two current paths are respectively influenced such that a second partial current flowing through the second current path is one below the respective one Operating conditions maximum possible value assumes. This has the advantage that an optimal charge of the energy storage is possible without deviating from the standard value at the regulated voltage. A further advantage is that the excess energy to be dissipated for the regulation of the voltage to the default value is at least temporarily supplied wholly or partly to the energy store and thus is not released in the form of heat.

Bei einem besonders kostengünstigen Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind eine Vielzahl von Komponenten als ein integrierter Schaltkreis realisiert, der eine Schnittstelle zur kontaktlosen Datenübertragung aufweist. Ein derartiger Schaltkreis weist besonders geringe Abmessungen auf und kann daher vielseitig eingesetzt werden.In a particularly cost-effective embodiment of the device according to the invention a plurality of components are realized as an integrated circuit having an interface for contactless data transmission. Such a circuit has particularly small dimensions and can therefore be used in many ways.

Um eine möglichst gute Verfügbarkeit des Energiespeichers für die Aktivierung des Aktuators zu erzielen, ist es von Vorteil, wenn der Energiespeicher ausschließlich der Speisung des Aktuators und nicht der Versorgung der Steuereinheit dient.In order to achieve the best possible availability of the energy storage for the activation of the actuator, it is advantageous if the energy storage is used exclusively for the supply of the actuator and not the supply of the control unit.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird der Energiespeicher auf eine höhere Spannung als die Versorgungsspannung der Steuereinheit aufgeladen. Dadurch werden die Einsatzmöglichkeiten der erfindungsgemäßen Vorrichtung erheblich erweitert. Um die Steuereinheit trotz der erhöhten Spannung ordnungsgemäß betreiben zu können, kann ein Spannungswandler,zum Erhöhen der Spannung auf den für den Energiespeicher benötigten Wert oder zum Verringern der Spannung auf den von der Steuereinheit benötigten Wert vorgesehen sein.In an advantageous embodiment of the device according to the invention, the energy store is charged to a higher voltage than the supply voltage of the control unit. As a result, the possible uses of the device according to the invention are considerably expanded. In order to be able to operate the control unit properly despite the increased voltage, a voltage converter can be provided to increase the voltage to the value required for the energy store or to reduce the voltage to the value required by the control unit.

Bei einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Empfangseinheit ein Bestandteil des Aktuators. Dies hat den Vorteil, dass sich die Anzahl der Einzelkomponenten verringert und damit der Aufwand zur Herstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung entsprechend reduziert ist.In a development of the device according to the invention, the receiving unit is a part of the actuator. This has the advantage that reduces the number of individual components and thus the cost of producing the device according to the invention is reduced accordingly.

Die Ansteuerung des Aktuators kann über eine Verbindungseinrichtung zum Herstellen einer temporären Verbindung zwischen dem Energiespeicher und dem Aktuator erfolgen.The actuation of the actuator can take place via a connecting device for establishing a temporary connection between the energy store and the actuator.

Das erfindungsgemäße System weist neben der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung eine Sendeeinrichtung und einen Aktuator auf, wobei der Aktuator von der Steuervorrichtung abhängig von einem kontaktlos übertragenen Steuersignal der Sendeeinrichtung ansteuerbar ist.The system according to the invention has, in addition to the control device according to the invention, a transmitting device and an actuator, wherein the actuator can be controlled by the control device as a function of a contactlessly transmitted control signal of the transmitting device.

Beim erfindungsgemäßen System kann eine auf die Steuervorrichtung abgestimmte Programmiervorrichtung zur Programmierung der Sendeeinrichtung vorgesehen sein. In einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist die Sendeeinrichtung Bestandteil eines mobilen Endgerätes. Der Aktuator kann beispielsweise Bestandteil einer Schließeinrichtung sein.In the system according to the invention, a programming device adapted to the control device can be provided for programming the transmitting device. In an advantageous embodiment, the transmitting device is part of a mobile terminal. The actuator may for example be part of a closing device.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren zum Ansteuern eines Aktuators mit einer Steuervorrichtung wird ein Steuersignal kontaktlos an die Steuervorrichtung übertragen und der Aktuator abhängig vom Steuersignal mit einem Energiespeicher der Steuervorrichtung verbunden. Die Besonderheit des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass der Steuervorrichtung auf kontaktlosem Weg Energie zum Aufladen des Energiespeichers zugeführt wird.In the method according to the invention for driving an actuator with a control device, a control signal is transmitted contactlessly to the control device and the actuator is connected to an energy store of the control device as a function of the control signal. The special feature of the method according to the invention is that the control device contactless way energy is supplied to charge the energy storage.

Besonders bevorzugt wird der durch das erfindungsgemäße System angesteuerte Aktuator Bestandteil eines Behälters, wie einer Kassette, eines Tresors oder eines Koffers oder einer Aktentasche sein und dazu dienen, den Behälter zu öffnen bzw. zu schließen. Es sei angemerkt, dass im Sinne der vorliegenden Erfindung unter dem Öffnen eines Behälters ein Entriegeln eines geschlossenen Verschlusselementes des Behälters und/oder ein Öffnen des Verschlusselementes und unter dem Schließen einer Kassette ein Verschließen des Verschlusselementes und/oder ein Verriegeln des geschlossenen Verschlusselementes verstanden werden kann.The actuator controlled by the system according to the invention is particularly preferably part of a container, such as a cassette, a safe or a suitcase or a briefcase, and serves to open or close the container. It should be noted that for the purposes of the present invention, by opening a container, unlocking a closed closure element of the container and / or opening the closure element and closing a cassette can be understood as closing the closure element and / or locking the closed closure element ,

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert.The invention will be explained below with reference to the embodiments illustrated in the drawings.

Es zeigen:

Fig. 1
ein Prinzipschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 2
einen Schaltplan für ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungs- gemäßen Vorrichtung,
Fig. 3
einen Schaltplan für ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungs- gemäßen Vorrichtung,
Fig. 4
einen Schaltplan für ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungs- gemäßen Vorrichtung,
Fig. 5
eine Prinzipdarstellung einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 6
eine vereinfachte Blockdarstellung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Systems
Fig. 7
einen Schaltplan für noch ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfin- dungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 8
eine schematische Ansicht auf einen Geldautomaten mit einer kon- taktlosen Kassettenansteuerung.
Show it:
Fig. 1
a schematic diagram of the device according to the invention,
Fig. 2
a circuit diagram for a first embodiment of the inventive device,
Fig. 3
a circuit diagram for a second embodiment of the inventive device,
Fig. 4
a circuit diagram for a third embodiment of the inventive device,
Fig. 5
a schematic diagram of a development of the device according to the invention,
Fig. 6
a simplified block diagram of an embodiment of the system according to the invention
Fig. 7
a circuit diagram for yet another embodiment of the inventive device,
Fig. 8
a schematic view of an ATM with a contactless cassette drive.

Fig.1 zeigt ein Prinzipschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Die Vorrichtung weist eine Schaltungsanordnung 1 auf, an die eine Antennenspule 2 angeschlossen ist. Anstelle einer Antennenspule 2 kann jede andere geeignete Empfangseinheit 2, wie beispielsweise eine gedruckte Antenne verwendet werden. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird ein Aktuator 3 angesteuert, der hierzu mit der Schaltungsanordnung 1 verbunden ist. Bei dem Aktuator 3 kann es sich beispielsweise um einen Schließmagneten oder um eine sonstige optische, akustische, elektrothermische, elektrochemische, thermomechanische, elektromechanische, elektromagnetische usw. Einrichtung handeln, die aufgrund ihres hohen Energieverbrauchs oder aufgrund ihres hohen Einschaltstroms nicht unmittelbar von der Antennenspule 2 gespeist werden kann. Fig.1 shows a schematic diagram of the device according to the invention. The device has a circuit arrangement 1, to which an antenna coil 2 is connected. Instead of an antenna coil 2, any other suitable receiving unit 2, such as a printed antenna can be used. With the device according to the invention an actuator 3 is driven, which is connected thereto for the purpose of the circuit arrangement 1. The actuator 3 may, for example, be a closing magnet or any other optical, acoustic, electrothermal, electrochemical, thermomechanical, electromechanical, electromagnetic, etc. device which, because of its high energy consumption or due to its high inrush current, is not fed directly by the antenna coil 2 can be.

Die Schaltungsanordnung 1 weist einen Gleichrichter 4 auf, der auf seiner Wechselspannungsseite mit der Antennenspule 2 verbunden ist. Dem Gleichrichter 4 ist auf seiner Gleichspannungsseite eine Ladeschaltung 5 nachgeschaltet, die ausgangsseitig über einen Schalter 6 mit einem Kondensator 7 verbunden werden kann. Alternativ zur Ladeschaltung 5 kann der Kondensator 7 über den Schalter 6 mit dem Aktuator 3 verbunden werden. Der Schaltzustand des Schalters 6 wird von einer Transponderschaltung 8 gesteuert, die der Ladeschaltung 5 parallel geschaltet ist.The circuit arrangement 1 has a rectifier 4 which is connected to the antenna coil 2 on its AC voltage side. The rectifier 4 is followed by a charging circuit 5 on its DC side, which can be connected on the output side via a switch 6 to a capacitor 7. As an alternative to the charging circuit 5, the capacitor 7 can be connected to the actuator 3 via the switch 6. The switching state of the switch 6 is controlled by a transponder circuit 8, which is connected in parallel to the charging circuit 5.

Die Ladeschaltung 5 weist eine Regelschaltung 9 auf, die an die Gleichspannungsseite des Gleichrichters 4 angeschlossen ist und einen ersten regelbaren Widerstand 10 sowie einen zweiten regelbaren Widerstand 11 steuert. Der erste regelbare Widerstand 10 ist der Gleichspannungsseite des Gleichrichters 4 parallel geschaltet. Der zweite regelbare Widerstand 11 verbindet einen der Anschlüsse der Gleichspannungsseite des Gleichrichters 4 über eine Diode 12 mit dem Schalter 6.The charging circuit 5 has a control circuit 9, which is connected to the DC side of the rectifier 4 and a first variable resistor 10 and a second variable resistor 11 controls. The first variable resistor 10 is connected in parallel with the DC side of the rectifier 4. The second variable resistor 11 connects one of the terminals of the DC side of the rectifier 4 via a diode 12 to the switch 6.

Der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt folgende Funktionsweise zugrunde:

  • Die Antennenspule 2 ist einem magnetischen Wechselfeld ausgesetzt, das von einem in Fig. 1 nicht dargestellten Sender erzeugt wird. Dadurch wird in der Antennenspule 2 eine Spannung induziert, die vom Gleichrichter 4 gleichgerichtet wird. Das magnetische Wechselfeld kann beispielsweise im Frequenzbereich bei 13,56 MHz ausgebildet werden. Die Feldstärke des magnetischen Wechselfelds variiert abhängig von der Entfernung des Senders von der Antennenspule 2. In entsprechender Weise variieren auch die induzierte Spannung und die daraus hergestellte gleichgerichtete Spannung, die unter anderem der Versorgung der Transponderschaltung 8 dient. Um eine konstante Versorgungsspannung zu erhalten, wird die gleichgerichtete Spannung von der Regelschaltung 9 auf einen konstanten Vorgabewert geregelt. Hierzu steuert die Regelschaltung 9 die beiden variablen Widerstände 10 und 11 so an, dass die gleichgerichtete Spannung den gewünschten Vorgabewert annimmt. Dabei fließt durch die beiden variablen Widerstände 10 und 11 insgesamt ein Strom Is, der sich bei dem in Fig. 1 gezeigten ersten Schaltzustand, bei dem der Schalter 6 die Diode 12 mit dem Kondensator 7 verbindet, aus einem ersten Teilstrom 11 durch den ersten regelbaren Widerstand 10 und einem zweiten Teilstrom 12 durch den zweiten regelbaren Widerstand 11 zusammensetzt. Der Strom Is wird von der Regelschaltung 9 jeweils auf einen Wert geregelt, der zum Einstellen der gleichgerichteten Spannung auf den gewünschten Vorgabewert erforderlich ist. Folglich ist der Strom Is zwangsbestimmt und kann nicht frei gewählt werden. Allerdings kann die Aufteilung des Stroms Is in die Teilströme I1 und I2 frei gewählt werden.
The device according to the invention is based on the following functionality:
  • The antenna coil 2 is exposed to an alternating magnetic field, which of a in Fig. 1 not shown transmitter is generated. As a result, a voltage is induced in the antenna coil 2, which is rectified by the rectifier 4. The magnetic alternating field can be formed, for example, in the frequency range at 13.56 MHz. The field strength of the alternating magnetic field varies depending on the distance of the transmitter from the antenna coil 2. In a corresponding manner also vary the induced voltage and the rectified voltage produced therefrom, which among other things, the supply of the transponder circuit 8 is used. In order to obtain a constant supply voltage, the rectified voltage is regulated by the control circuit 9 to a constant preset value. For this purpose, the control circuit 9 controls the two variable resistors 10 and 11 so that the rectified voltage assumes the desired default value. In this case flows through the two variable resistors 10 and 11 a total of a current Is, which in the in Fig. 1 shown first switching state in which the switch 6 connects the diode 12 to the capacitor 7, composed of a first partial flow 11 through the first variable resistor 10 and a second partial flow 12 through the second variable resistor 11. The current Is is controlled by the control circuit 9 in each case to a value which is required for setting the rectified voltage to the desired default value. Consequently, the current Is is forcibly determined and can not be freely selected. However, the division of the current Is into the partial currents I1 and I2 can be chosen freely.

Im Rahmen der Erfindung wird die Aufteilung des Stroms Is in die Teilströme I1 und I2 so vorgenommen, dass der zweite Teilstrom I2 möglichst groß ist, um den Kondensator 7 möglichst schnell aufzuladen. Hierzu kann der erste regelbare Widerstand 10 zunächst auf einen unendlich hohen Wert eingestellt werden und der zweite regelbare Widerstand 11 so angesteuert werden, dass der zweite Teilstrom 12 dem für die Einregelung des Vorgabewerts für die gleichgerichtete Spannung erforderlichen Strom Is entspricht. Mit zunehmender Aufladung des Kondensators 7 wird der zweite regelbare Widerstand 11 auf einen immer kleineren Wert eingestellt. Sobald der zweite regelbare Widerstand 11 seinen Minimalwert erreicht hat, ist es erforderlich, auch den Wert des ersten regelbaren Widerstands 10 zu reduzieren, um die gleichgerichtete Spannung auch weiterhin konstant beim Vorgabewert zu halten. Entsprechend nimmt der zweite Teilstrom 12 ab und der erste Teilstrom I1 zu. Auf diese Weise kann die zum Aufladen des Kondensators 7 benötigte Zeit jeweils auf ein unter den gegebenen Bedingungen mögliches Minimum reduziert werden. Wie lange diese Zeit tatsächlich ist, hängt entscheidend von der Feldstärke des magnetischen Wechselfelds im Bereich der Antennenspule 2 ab, da dadurch die induzierte Spannung und somit auch der Strom Is festgelegt wird, der zur Einregelung des Vorgabewerts für die gleichgerichtete Spannung benötigt wird. Der Strom Is steht wiederum maximal als zweiter Teilstrom 12 zum Laden des Kondensators 7 zur Verfügung. Bei einer hohen Feldstärke wird nur eine kurze Ladezeit benötigt. Bei einer niedrigen Feldstärke dauert der Ladevorgang entsprechend länger.In the context of the invention, the distribution of the current Is in the partial currents I1 and I2 is made so that the second partial current I2 is as large as possible in order to charge the capacitor 7 as fast as possible. For this purpose, the first controllable resistor 10 can initially be set to an infinitely high value and the second variable resistor 11 can be controlled such that the second partial current 12 corresponds to the current Is required for the regulation of the specified value for the rectified voltage. With increasing charging of the capacitor 7, the second variable resistor 11 set to an ever smaller value. Once the second variable resistor 11 has reached its minimum value, it is also necessary to reduce the value of the first variable resistor 10 in order to keep the rectified voltage constant at the preset value. Accordingly, the second partial flow 12 decreases and the first partial flow I1 increases. In this way, the time required to charge the capacitor 7 can each be reduced to a minimum possible under the given conditions. How long this time actually is, depends decisively on the field strength of the alternating magnetic field in the region of the antenna coil 2, since this determines the induced voltage and thus also the current Is, which is needed to adjust the default value for the rectified voltage. The current Is is in turn at most available as a second partial current 12 for charging the capacitor 7. At a high field strength, only a short charging time is needed. With a low field strength, the charging process takes longer.

Wenn der Kondensator 7 einen ausreichenden Ladezustand aufweist, kann der Schalter 6 von der Transponderschaltung 8 in einen zweiten Schaltzustand umgeschaltet werden und dadurch der Kondensator 7 über den Aktuator 3 entladen werden. Dabei kann ein erheblicher Teil der dem Kondensator 7 langsam zugeführten Ladung in relativ kurzer Zeit freigesetzt werden und durch diese Energiezufuhr der Aktuator 3 aktiviert werden. Dadurch kann beispielsweise bei einer Ausführung des Aktuators 3 als Schließmagnet das Öffnen einer Tür bewirkt werden. Der Befehl zum Aktivieren des Aktuators 3 wird der erfindungsgemäßen Vorrichtung über das magnetische Wechselfeld übermittelt, aus dem die Vorrichtung auch ihre Versorgungsspannung bezieht. Hierzu wird das magnetische Wechselfeld entsprechend moduliert, beispielsweise mittels einer ASK-Modulation. ASK stellt eine Abkürzung für "amplitude shift keying" dar und bedeutet, dass die Amplitude des magnetischen Wechselfelds im Takt der zu übertragenden Daten zwischen zwei Werten umgetastet wird. In entsprechender Weise variiert auch die in der Antennenspule 2 induzierte Spannung. Um zu verhindern, dass der Kondensator 7 eine Spannung in die Transponderschaltung 8 einspeist und dadurch das von der Transponderschaltung 8 empfangene modulierte Signal verfälscht, ist die Diode 12 vorgesehen.If the capacitor 7 has a sufficient state of charge, the switch 6 can be switched by the transponder circuit 8 in a second switching state and thereby the capacitor 7 are discharged via the actuator 3. In this case, a considerable part of the capacitor 7 slowly supplied charge can be released in a relatively short time and activated by this power supply of the actuator 3. As a result, opening of a door can be effected, for example, in an embodiment of the actuator 3 as a closing magnet. The command for activating the actuator 3 is transmitted to the device according to the invention via the alternating magnetic field from which the device also receives its supply voltage. For this purpose, the magnetic alternating field modulated accordingly, for example by means of an ASK modulation. ASK stands for "amplitude shift keying" and means that the amplitude of the alternating magnetic field is keyed between two values in time with the data to be transmitted. In a corresponding manner, the voltage induced in the antenna coil 2 also varies. In order to prevent the capacitor 7 from feeding a voltage into the transponder circuit 8 and thereby falsifying the modulated signal received by the transponder circuit 8, the diode 12 is provided.

Die Transponderschaltung 8 kann als eine fest programmierte State-Machine oder als ein Mikroprozessor mit einer entsprechenden Software ausgebildet sein. Je nach Sicherheitsanforderung kann die Auswertung des Aktivierungsbefehls durch die Transponderschaltung 8 sehr einfach gestaltet sein oder aber beispielsweise eine Authentisierung umfassen. In jedem Fall kann die Aktivierung des Aktuators 3 zu einem genau definierten Zeitpunkt erfolgen. Die Funktionsweise der Transponderschaltung 8 wird durch die erfindungsgemäße Verwendung der überschüssigen aus dem magnetischen Wechselfeld entnommenen Energie zum Aufladen des Kondensators 7 nicht beeinträchtigt, so dass beispielsweise zu jedem Zeitpunkt eine uneingeschränkte Kommunikation mit der Transponderschaltung 8 möglich ist.The transponder circuit 8 can be designed as a permanently programmed state machine or as a microprocessor with corresponding software. Depending on the security requirement, the evaluation of the activation command by the transponder circuit 8 can be made very simple or, for example, include an authentication. In any case, the activation of the actuator 3 can take place at a precisely defined time. The operation of the transponder circuit 8 is not affected by the inventive use of surplus energy taken from the alternating magnetic field to charge the capacitor 7, so that for example at any time an unrestricted communication with the transponder circuit 8 is possible.

Fig. 2 zeigt einen Schaltplan für ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Transponderschaltung 8 als ein Dual-Interface-Chip ausgebildet, der bei Chipkarten eingesetzt wird und über eine kontaktlose Schnittstelle sowie eine Kontaktschnittstelle verfügt. An der kontaktlosen Schnittstelle der Transponderschaltung 8 ist die Antennenspule 2 angeschlossen. Mit der Kontaktschnittstelle kann ein selbstsperrender Transistor 13 angesteuert werden, der im angesteuerten Zustand den Kondensator 7 mit dem Aktuator 3 verbindet, so dass sich der Kondensator 7 über den Aktuator 3 entladen kann. Ohne Ansteuersignal ist der Transistor 13 gesperrt. Weiterhin ist beim ersten Ausführungsbeispiel eine Gleichrichterdiode 14 vorgesehen, die zwischen dem Kondensator 7 und der kontaktlosen Schnittstelle der Transponderschaltung 8 angeordnet ist und dadurch neben ihrer Gleichrichtungsfunktion eine Rückwirkung des Kondensators 7 auf die Transponderschaltung 8 verhindert. Fig. 2 shows a circuit diagram for a first embodiment of the device according to the invention. In this embodiment, the transponder circuit 8 is formed as a dual-interface chip, which is used in smart cards and has a contactless interface and a contact interface. At the contactless interface of the transponder circuit 8, the antenna coil 2 is connected. With the Contact interface, a self-locking transistor 13 can be controlled, which connects the capacitor 7 to the actuator 3 in the driven state, so that the capacitor 7 can discharge via the actuator 3. Without a drive signal, the transistor 13 is blocked. Furthermore, a rectifier diode 14 is provided in the first embodiment, which is arranged between the capacitor 7 and the contactless interface of the transponder circuit 8 and thereby prevents, in addition to its rectification function, a reaction of the capacitor 7 to the transponder circuit 8.

Das erste Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist sehr einfach ausgebildet und verfügt über keine Möglichkeit, den zweiten Teilstrom 12, mit dem der Kondensator 7 aufgeladen wird, zu regeln. Dies führt dazu, dass die Versorgungsspannung zu Beginn des Ladevorgangs aufgrund des sehr großen zweiten Teilstroms I2 sehr kleine Werte annimmt und damit zunächst nicht ausreicht, die Transponderschaltung 8 zu betreiben. Die Transponderschaltung 8 ist somit bei weitgehend entladenem Kondensator 7 nicht unmittelbar ab dem Zeitpunkt, ab dem die Antennenspule 2 einem magnetischen Wechselfeld ausgesetzt wird, betriebsbereit. Erst wenn ein bestimmter Ladezustand des Kondensators 7 erreicht ist und der zweite Teilstrom 12 entsprechend abgenommen hat, steht eine ausreichende Versorgungsspannung für den Betrieb der Transponderschaltung 8 bereit. Diese Zeitverzögerung ist in der Praxis allerdings nicht allzu gravierend, da eine Aktivierung des Aktuators 3 ohnehin erst dann möglich ist, wenn der Kondensator 7 einen dafür ausreichenden Ladezustand aufweist. Sobald die Transponderschaltung 8 betriebsbereit ist, wertet sie die von der Antennenspule 2 empfangenen Signale aus und steuert den Transistor 13 durch, um den Aktuator 3 mit Hilfe des Kondensators 7 zu aktivieren, wenn ein Aktivierungsbefehl vorliegt.The first embodiment of the device according to the invention is very simple and has no way to regulate the second partial flow 12, with which the capacitor 7 is charged. As a result of this, the supply voltage assumes very small values at the beginning of the charging process due to the very large second partial current I2, and thus initially is not sufficient to operate the transponder circuit 8. The transponder circuit 8 is therefore not ready for operation with largely discharged capacitor 7 from the time when the antenna coil 2 is exposed to an alternating magnetic field. Only when a certain charge state of the capacitor 7 has been reached and the second partial current 12 has decreased accordingly, is a sufficient supply voltage available for the operation of the transponder circuit 8. However, this time delay is not very serious in practice, since an activation of the actuator 3 is only possible in any case when the capacitor 7 has a sufficient state of charge. Once the transponder circuit 8 is ready, it evaluates the signals received by the antenna coil 2 and controls the transistor 13 to to activate the actuator 3 by means of the capacitor 7 when an activation command is present.

Fig. 3 zeigt einen Schaltplan für ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Dieses Ausführungsbeispiel stellt eine 1:1 Umsetzung des in Fig. 1 dargestellten Prinzips dar. Sämtliche in Fig. 1 dargestellte Schaltungskomponenten sind beim zweiten Ausführungsbeispiel ebenfalls vorhanden und in entsprechender Weise miteinander verschaltet. Dabei sind der erste regelbare Widerstand 10 und der zweite regelbare Widerstand 11 als Transistoren ausgebildet, die von der Regelschaltung 9 angesteuert werden. Der Schalter 6 ist durch zwei abwechselnd leitende Transistoren 15 und 16 realisiert, die beide von der Transponderschaltung 8 angesteuert werden. Dabei ist der Transistor 15 selbstleitend ausgebildet und verbindet im nicht angesteuerten Zustand den Kondensator 7 mit der Diode 12. Der Transistor 16 ist selbstsperrend ausgebildet und verbindet im angesteuerten Zustand den Kondensator 7 mit dem Aktuator 3. Als zusätzliches Element, das bei der Prinzipdarstellung der Fig.1 nicht vorhanden ist, ist beim zweiten Ausführungsbeispiel eine Verbindung 27 zwischen der Anschlussseite des Kondensators 7, an der die beiden Transistoren 15 und 16 angeschlossen sind, und der Transponderschaltung 8 vorgesehen, über die die Transponderschaltung 8 den Ladezustand des Kondensators 7 abfragen kann. Es ist ebenfalls möglich, mittels eines Abfragekommandos den Ladezustand des Kondensators 7 über das Lesegerät abzufragen. Fig. 3 shows a circuit diagram for a second embodiment of the device according to the invention. This embodiment provides a 1: 1 conversion of the in Fig. 1 All presented in Fig. 1 shown circuit components are also present in the second embodiment and interconnected in a corresponding manner. In this case, the first variable resistor 10 and the second variable resistor 11 are formed as transistors, which are controlled by the control circuit 9. The switch 6 is realized by two alternately conducting transistors 15 and 16, which are both controlled by the transponder circuit 8. In this case, the transistor 15 is self-conducting and connects in the non-activated state, the capacitor 7 to the diode 12. The transistor 16 is self-locking and connects in the driven state, the capacitor 7 to the actuator 3. As an additional element that in the schematic diagram of the Fig.1 is absent, in the second embodiment, a connection 27 between the terminal side of the capacitor 7, to which the two transistors 15 and 16 are connected, and the transponder circuit 8 is provided, via which the transponder circuit 8 can query the state of charge of the capacitor 7. It is also possible to query the state of charge of the capacitor 7 via the reading device by means of a query command.

Durch entsprechende Ansteuerung der Transistoren 15 und 16 mittels der Transponderschaltung 8 kann der Kondensator 7 entweder zum Aufladen mit der Diode 12 oder zum Entladen mit dem Aktuator 3 verbunden werden. Im Einzelnen erfolgt die Ansteuerung so, dass zum Aufladen des Kondensators 7 der Transistor 16 gesperrt und der Transistor 15 durchgeschaltet wird. Zum Aktivieren des Aktuators 3 durch Entladen des Kondensators 7 wird zunächst der Transistor 15 gesperrt und anschließend der Transistor 16 durchgeschaltet. Erfolgt die Aktivierung des Aktuators 3 bei noch nicht abgeschlossener Aufladung des Kondensators 7, dann werden die Transistoren 15 und 16 zu einem Zeitpunkt umgeschaltet, zu dem der Teilstrom 12 größer als Null ist. Dies kann Spannungsspitzen und unerwünschte Schwankungen der Versorgungsspannung der Transponderschaltung 8 zur Folge haben. Um dies zu vermeiden, kann das abrupte Umschalten des Transistors 15 durch einen weichen Übergang ersetzt werden, bei dem der Transistor 15 so angesteuert wird, dass sein Widerstand langsam bis zum gesperrten Zustand ansteigt. Die für den Übergang vorgesehene Zeit wird so gewählt, dass die Regelschaltung 9 in der Lage ist, den Teilstrom I1 entsprechend nachzuregeln und dadurch Spannungsspitzen und Überschwingvorgänge weitgehend zu unterbinden.By appropriate control of the transistors 15 and 16 by means of the transponder circuit 8, the capacitor 7 can be connected either for charging with the diode 12 or for discharging with the actuator 3. Specifically, the control is carried out so that for charging the capacitor 7, the transistor 16 is turned off and the transistor 15 is turned on. To activate the actuator 3 by discharging the capacitor 7, first the transistor 15 is turned off and then the transistor 16 is turned on. If the activation of the actuator 3 with charging of the capacitor 7 is not completed, then the transistors 15 and 16 are switched to a time at which the partial flow 12 is greater than zero. This can result in voltage peaks and undesired fluctuations in the supply voltage of the transponder circuit 8. To avoid this, the abrupt switching of the transistor 15 can be replaced by a smooth transition, in which the transistor 15 is driven so that its resistance rises slowly to the locked state. The time provided for the transition is chosen so that the control circuit 9 is able to readjust the partial current I1 accordingly and thereby largely prevent voltage peaks and overshoots.

Fig. 4 zeigt einen Schaltplan für ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Dieses Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, dass der Aktuator 3 mit einer höheren Spannung betrieben wird, als es der Versorgungsspannung der Transponderschaltung 8 entspricht. Hierzu ist verglichen mit dem zweiten Ausführungsbeispiel zusätzlich ein Spannungsvervielfacher 17 vorgesehen, der zwischen den Gleichrichter 4 und den Transistor 11 der Ladeschaltung 5 geschaltet ist und die Spannung um einen Faktor n vervielfacht. Entsprechend wird der zweite Teilstrom 12 auf einen Bruchteil 1/n reduziert. Der Transistor 11 ist direkt mit dem Transistor 15 verbunden. Für die Versorgung der sonstigen Komponenten der Ladeschaltung 5 und für die Versorgung der Transponderschaltung 8 ist ein Gleichrichter 18 vorgesehen, der auf seiner Wechselstromseite ebenso wie der Gleichrichter 4 mit der Antennenspule 2 verbunden ist. Ansonsten entspricht der Schaltungsaufbau dem in Fig. 3 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel. Fig. 4 shows a circuit diagram for a third embodiment of the device according to the invention. This embodiment is characterized in that the actuator 3 is operated at a higher voltage than corresponds to the supply voltage of the transponder circuit 8. For this purpose, a voltage multiplier 17 is additionally provided compared with the second embodiment, which is connected between the rectifier 4 and the transistor 11 of the charging circuit 5 and the voltage multiplied by a factor n. Accordingly, the second partial flow 12 is reduced to a fraction 1 / n. The transistor 11 is connected directly to the transistor 15. For the supply of the other components of the charging circuit 5 and for the supply of the transponder circuit 8, a rectifier 18 is provided, which is connected on its AC side as well as the rectifier 4 to the antenna coil 2. Otherwise corresponds to the circuit structure in Fig. 3 illustrated second embodiment.

Das dritte Ausführungsbeispiel weist somit einen ersten Schaltungsteil auf, der aus dem Gleichrichter 4 gespeist wird und mit einer durch den Spannungsvervielfacher 17 n-fach erhöhten Spannung betrieben wird. Die erhöhte Spannung wird zum Laden des Kondensators 7 verwendet, wobei der Ladestrom wegen der Spannungserhöhung auf den Bruchteil 1/n des zweiten Teilstroms I2 reduziert ist. Der Ladestrom wird mit dem Transistor 11 geregelt und mit dem Transistor 15 zum Kondensator 7 durchgeschaltet. Die Durchschaltung des Kondensators 7 zum Aktuator 3 erfolgt entsprechend dem zweiten Ausführungsbeispiel mit dem Transistor 16, wobei an den Aktuator 3 allerdings eine höhere Spannung angelegt wird, da der Kondensator 7 mit der erhöhten Spannung aufgeladen wurde. Weiterhin weist das dritte Ausführungsbeispiel einen zweiten Schaltungsteil auf, der aus dem Gleichrichter 18 gespeist wird und mit der von der Transponderschaltung 8 benötigten Versorgungsspannung betrieben wird. Neben der Transponderschaltung 8 gehören die Regelschaltung 9 und der davon angesteuerte Transistor 10, mit dem der erste Teilstrom I1 geregelt wird, dem zweiten Schaltungsteil an. Die Regelschaltung 9 regelt die am zweiten Schaltungsteil anliegende Versorgungsspannung der Transponderschaltung 8 auf den Vorgabewert, wobei als Istwert für die Regelung jeweils die tatsächlich am zweiten Schaltungsteil anliegende Spannung verwendet wird.The third embodiment thus has a first circuit part, which is fed from the rectifier 4 and is operated with an n-times increased voltage by the voltage multiplier 17. The increased voltage is used to charge the capacitor 7, wherein the charging current is reduced because of the voltage increase to the fraction 1 / n of the second partial current I2. The charging current is controlled by the transistor 11 and connected through the transistor 15 to the capacitor 7. The switching of the capacitor 7 to the actuator 3 is carried out according to the second embodiment with the transistor 16, wherein the actuator 3, however, a higher voltage is applied, since the capacitor 7 has been charged with the increased voltage. Furthermore, the third embodiment has a second circuit part, which is fed from the rectifier 18 and is operated with the supply voltage required by the transponder circuit 8. In addition to the transponder circuit 8, the control circuit 9 and the transistor 10 controlled by it, with which the first partial current I1 is regulated, belong to the second circuit part. The control circuit 9 regulates the voltage applied to the second circuit part supply voltage of the transponder circuit 8 to the default value, in each case the voltage actually applied to the second circuit part is used as the actual value for the control.

Für die Funktionsfähigkeit des dritten Ausführungsbeispiels ist es unwesentlich, ob die Teilströme I1 und I2 im ersten oder im zweiten Schaltungsteil auftreten. Entscheidend für die Güte des mit der Antennenspule 2 gebildeten Schwingkreises und damit für die in der Antennenspule 2 induzierte Spannung ist die Summe der Teilströme I1 und I2 in der Gesamtschaltung.For the functionality of the third embodiment, it is immaterial whether the partial currents I1 and I2 occur in the first or in the second circuit part. Decisive for the quality of the resonant circuit formed with the antenna coil 2 and thus for the voltage induced in the antenna coil 2 is the sum of the partial currents I1 and I2 in the overall circuit.

In einer Abwandlung des dritten Ausführungsbeispiels wird mit der Regelschaltung 9 die durch den Spannungsvervielfacher 17 erhöhte Versorgungsspannung geregelt und die erhöhte Versorgungsspannung wiederum zum Laden des Kondensators 7 verwendet. Der Transponderschaltung 8 wird dann eine Spannungsreduzierungsschaltung vorgeschaltet, um diese ordnungsgemäß betreiben zu können. Als Spannungsreduzierungsschaldung wird bevorzugt eine getaktete Kondensatorschaltung zur verlustfreien Spannungsreduzierung eingesetzt. Ebenso besteht auch die Möglichkeit, eine verlustbehaftete Serienregelung in Form eines regelbaren Serienwiderstands zu verwenden.In a modification of the third exemplary embodiment, the control circuit 9 regulates the supply voltage increased by the voltage multiplier 17 and in turn uses the increased supply voltage for charging the capacitor 7. The transponder circuit 8 is then preceded by a voltage reduction circuit in order to be able to operate it properly. As Spannungsreduzierungsschaldung a clocked capacitor circuit is preferably used for lossless voltage reduction. Likewise, it is also possible to use a lossy series control in the form of a controllable series resistance.

Fig. 5 zeigt eine Prinzipdarstellung einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Die Besonderheit dieser Weiterbildung besteht verglichen mit Fig. 1 darin, dass die Antennenspule 2 auch als Aktuator 3 eingesetzt wird. Hierzu werden einige hundert Drahtwindungen 19 auf einen Ferritstab 20 gewickelt. In der Nähe des Ferritstabs 20 wird ein ferromagnetischer Körper 21 angeordnet, der bei einem ausreichend hohen Stromfluss durch die Drahtwindungen 19 vom Ferritstab 20 magnetisch angezogen wird. Dieser Stromfluss wird mit Hilfe des Kondensators 7 erzeugt. Die Drahtwindungen 19 und der Ferritstab 20 dienen somit zum einen in Kombination mit dem ferromagnetischen Körper 21 als Aktuator 3. Zum anderen dienen die Drahtwindungen 19 und der Ferritstab 20 als Antennenspule 2. Die derart ausgebildete Antennenspule 2 wird typischerweise im Frequenzbereich um 125 kHz betrieben. Dabei ist der Antennenspule 2 als weiteres Schwingkreiselement ein zusätzlicher Kondensator 22 parallel geschaltet. Von der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung unterscheidet sich die Weiterbildung gemäß Fig. 5 noch darin, dass zusätzlich zum Schalter 6 ein weiterer Schalter 23 vorgesehen ist, der gemeinsam mit dem Schalter 6 von der Transponderschaltung 8 angesteuert wird. Der Schalter 6 und der Schalter 23 sind an je eine Anschlussseite des Kondensators 7 angeschlossen und verbinden den Kondensator 7 in einem ersten Schaltzustand zum Laden mit der Ladeschaltung 5 und in einem zweiten Schaltzustand zum Aktivieren des Aktuators 3 mit den Drahtwindungen 19. Die sonstige Beschaltung und Funktionsweise der Weiterbildung gemäß Fig. 5 entsprechen der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung. Fig. 5 shows a schematic diagram of a development of the device according to the invention. The peculiarity of this development is compared with Fig. 1 in that the antenna coil 2 is also used as the actuator 3. For this purpose, a few hundred turns of wire 19 are wound on a ferrite rod 20. In the vicinity of the ferrite rod 20, a ferromagnetic body 21 is arranged, which is magnetically attracted by the ferrite rod 20 at a sufficiently high current flow through the wire windings 19. This current flow is generated by means of the capacitor 7. The wire windings 19 and the ferrite rod 20 thus serve on the one hand in combination with the ferromagnetic body 21 as an actuator 3. On the other serve the wire windings 19 and the ferrite rod 20 as an antenna coil 2. The antenna coil 2 thus formed is typically operated in the frequency range around 125 kHz. In this case, the antenna coil 2 is connected as a further oscillating circuit element, an additional capacitor 22 in parallel. From the in Fig. 1 illustrated device differs according to the training Fig. 5 still in that in addition to the switch 6, a further switch 23 is provided, which is driven together with the switch 6 of the transponder circuit 8. The switch 6 and the switch 23 are connected to one terminal side of the capacitor 7 and connect the capacitor 7 in a first switching state for charging with the charging circuit 5 and in a second switching state for activating the actuator 3 with the wire windings 19. The other wiring and Functioning of the training according to Fig. 5 correspond to the in Fig. 1 illustrated device.

Fig. 6 zeigt eine vereinfachte Blockdarstellung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Systems. Ein Bestandteil des erfindungsgemäßen Systems ist der Aktuator 3, der mit der Schaltungsanordnung 1 verbunden ist. An die Schaltungsanordnung 1, die gemäß einer der Fig. 1 bis 5 ausgebildet sein kann, ist weiterhin die Antennenspule 2 angeschlossen. Außerdem weist das erfindungsgemäße System einen Sender 24 auf, an den eine Antennenspule 25 angeschlossen ist und der von einer Batterie 26 oder einer andersartigen Energiequelle gespeist wird. Der Sender 24 kann nicht nur Daten senden, sondern auch Daten empfangen und ist inklusive der Antennenspule 25 beispielsweise in ein mobiles Endgerät, wie z.B. ein Mobiltelefon, ein Laptop, ein PDA, etc. eingebaut. In diesem Fall benötigt der Sender keine eigene Batterie 26, sondern kann von der Batterie des mobilen Endgerätes versorgt werden. Alternativ dazu kann der Sender 24 auch in anderen Geräten angeordnet sein oder auch als eigenständiges Gerät ausgebildet sein. Fig. 6 shows a simplified block diagram of an embodiment of the system according to the invention. A component of the system according to the invention is the actuator 3, which is connected to the circuit arrangement 1. To the circuit arrangement 1, which according to one of Fig. 1 to 5 may be formed, the antenna coil 2 is still connected. In addition, the system according to the invention has a transmitter 24, to which an antenna coil 25 is connected and which is fed by a battery 26 or a different kind of energy source. The transmitter 24 may not only transmit data but also receive data and is incorporated, including the antenna coil 25, in a mobile terminal such as a mobile phone, a laptop, a PDA, etc., for example. In this case, the transmitter does not need its own battery 26, but may be from the battery of the mobile terminal be supplied. Alternatively, the transmitter 24 may be arranged in other devices or be designed as a standalone device.

Dem erfindungsgemäßen System liegt folgendes Funktionsprinzip zugrunde:

  • Die Antennenspule 25 des Senders 24 wird der mit der Schaltungsanordnung 1 verbundenen Antennenspule 2 angenähert. Vor, während oder nach der Annäherung wird der Sender 24 aktiviert. Mit Hilfe der von der Antennenspule 25 des Senders 24 auf die Antennenspule 2 der Schaltungsanordnung 1 übertragenen Energie wird der Kondensator 7 der Schaltungsanordnung 1 aufgeladen. Optional kann dem Auslösen des Aktuators 3 eine Authentisierung zwischen dem Sender 24 und der Transponderschaltung 8 der Schaltungsanordnung 1 vorangehen. Mit Hilfe der während der Energieübertragung ebenfalls übertragenen Daten kann die Transponderschaltung 8 den Kondensator 7 zum Aktuator 3 durchschalten. Dabei können bereits vor der Ãœbertragung der Daten bzw. vor der Authentisierung von der Schaltungsanordnung 1 Identifikationsdaten an den Sender 24 übertragen werden, durch die eine zugehörige Applikation im Sender 24 automatisch gestartet wird, um dem Benutzer des Senders 24 die Bedienung zu erleichtern. Wenn der Aktuator 3 zum Beispiel als ein Schließmagnet eines batterielosen Türöffners ausgebildet ist, kann auf diese Weise der Türöffner betätigt werden. Der Aktuator 3 kann auch in ein Fahrradschloss, ein Vorhängeschloss oder eine andere mechanische Schließvorrichtung usw. integriert sein. In allen Fällen ist beim erfindungsgemäßen System eine hohe Verfügbarkeit gegeben, da der Kondensator 7 jeweils unmittelbar vor der Aktivierung des Aktuators 3 aufgeladen wird.
The system according to the invention is based on the following functional principle:
  • The antenna coil 25 of the transmitter 24 is approximated to the antenna coil 2 connected to the circuit arrangement 1. Before, during or after the approach, the transmitter 24 is activated. With the aid of the energy transmitted from the antenna coil 25 of the transmitter 24 to the antenna coil 2 of the circuit arrangement 1, the capacitor 7 of the circuit arrangement 1 is charged. Optionally, the triggering of the actuator 3 may precede an authentication between the transmitter 24 and the transponder circuit 8 of the circuit arrangement 1. With the aid of the data also transmitted during the energy transfer, the transponder circuit 8 can switch through the capacitor 7 to the actuator 3. In this case, prior to the transmission of the data or before the authentication of the circuit arrangement 1 identification data to the transmitter 24 are transmitted through which an associated application in the transmitter 24 is automatically started to facilitate the user of the transmitter 24, the operation. If the actuator 3 is designed, for example, as a closing magnet of a batteryless door opener, the door opener can be actuated in this way. The actuator 3 may also be integrated into a bicycle lock, a padlock or other mechanical locking device, etc. In all cases, a high availability is given in the system according to the invention, since the capacitor 7 is charged in each case immediately before the activation of the actuator 3.

Da bei der Aktivierung des Aktuators 3 Sicherheitsaspekte eine Rolle spielen können, beispielsweise im Zusammenhang mit einem elektrischen Türöffner, sind der Sender 24 und die Schaltungsanordnung 1 so aufeinander abzustimmen, dass die Aktivierung des mit der Schaltungsanordnung 1 angesteuerten Aktuators 3 ausschließlich mit dem dafür vorgesehen Sender 24 möglich ist. Hierzu kann die Schaltungsanordnung 1 entsprechend initialisiert werden, wobei dieselbe Initialisierung auf eine Programmierkarte übertragen wird, die zusammen mit der Schaltungsanordnung 1 ausgeliefert wird. Mit Hilfe der Programmierkarte können eine zur Veranlassung der Aktivierung des Aktuators 3 benötigte Applikation und ein Geheimnis, das zur Durchführung der Authentisierung und zur Aktivierung des Aktuators 3 benötigt wird, auf den Sender 24 übertragen werden.Since the activation of the actuator 3 safety aspects can play a role, for example in connection with an electric door opener, the transmitter 24 and the circuit 1 are coordinated so that the activation of the driven with the circuit 1 actuator 3 exclusively with the dedicated transmitter 24 is possible. For this purpose, the circuit arrangement 1 can be initialized accordingly, wherein the same initialization is transmitted to a programming card, which is delivered together with the circuit arrangement 1. With the aid of the programming card, an application required for initiating the activation of the actuator 3 and a secret required for carrying out the authentication and for activating the actuator 3 can be transmitted to the transmitter 24.

In einer Abwandlung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird statt des Kondensators 7 ein Akku oder eine andere Einrichtung zum Speichern elektrischer Ladung eingesetzt.In a modification of the device according to the invention, a rechargeable battery or another device for storing electrical charge is used instead of the capacitor 7.

Neben der bereits genannten Türöffner-Anwendung kann die erfindungsgemäße Vorrichtung beispielsweise auch als implantierbarer Transponder, insbesondere in einer sterilen Umhüllung für medizinische Zwecke eingesetzt werden. Dabei kann der Aktuator 3 unter anderem als Miniaturpumpe, Dosiergerät oder Membran z. B. zur Dosierung von Arzneimitteln ausgebildet werden. Im Bedarfsfall kann der Aktuator 3 von außen in Betrieb gesetzt werde. Dabei kann ein Missbrauch durch Unbefugte durch eine Authentisierung verhindert werden.In addition to the already mentioned door opener application, the device according to the invention can also be used, for example, as an implantable transponder, in particular in a sterile envelope for medical purposes. In this case, the actuator 3, inter alia, as a miniature pump, dosing or membrane z. B. for the dosage of drugs. If necessary, the actuator 3 can be put into operation from the outside. In this case, abuse by unauthorized persons can be prevented by authentication.

Fig. 7 zeigt ein weiteres Prinzipschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach einem anderen Ausführungsbeispiel. Das Prinzipschaltbild basiert auf demjenigen der Figur 1, wobei auf den Kondensator 7 verzichtet wird. Dies ist möglich, falls der Aktuator 3 nur eine kleine Stromaufnahme von z.B. weniger als etwa 10mA benötigt. In diesem Fall wird I2 kleiner als Is sein. Fig. 7 shows a further block diagram of the device according to the invention according to another embodiment. The block diagram is based on that of FIG. 1 , wherein the capacitor 7 is dispensed with. This is possible if the actuator 3 requires only a small current consumption of, for example, less than about 10 mA. In this case I 2 will be smaller than Is.

Besonders bevorzugt wird der Aktuator 3 Bestandteil eines Behälters, wie einer Kassette, eines Tresors, eines Koffers oder einer Aktentasche sein und dazu dienen, den Behälter zu öffnen bzw. zu schließen. Im speziellen kann der Behälter eine Geldkassette sein, die kontaktlos geöffnet oder geschlossen wird, wie es im Detail in der DE 101 23 383 A1 beschrieben ist.Particularly preferably, the actuator 3 will be part of a container, such as a cassette, a safe, a suitcase or a briefcase and serve to open or close the container. In particular, the container may be a cash box that is opened or closed without contact, as described in detail in US Pat DE 101 23 383 A1 is described.

Die Figur 8 zeigt exemplarisch einen zugehörigen Geldautomaten 100, in den u.a. Banknoten 104 eingezahlt werden können. Dazu sind in dem Gehäuse 102 des Geldautomaten 100 ein Eingabefach 103 zur Eingabe einzuzahlender Banknoten 104, einen Vereinzeler 105 zum vereinzelten Einzug von Banknoten 104, eine Prüfeinrichtung 106 zur Überprüfung von physikalischen Eigenschaften der vereinzelten Banknoten 104 und eine Transporteinrichtung 107 zum vereinzelten Transport von Banknoten 104 vom Eingabefach 103 durch die Prüfeinrichtung 106 zur Ablage in einer Kassette 108 oder zu einem Ausgabefach 109 vorhanden, in das diejenigen Banknoten 104 an den Einzahler zurückgegeben werden, die von der Prüfeinrichtung 106 nicht erkannt wurden und deshalb nicht in der Kassette 108 abgelegt werden sollen.FIG. 8 shows by way of example an associated ATM 100, in which u.a. Banknotes 104 can be paid. For this purpose, an input compartment 103 for inputting banknotes 104, a separator 105 for occasional collection of banknotes 104, a checking device 106 for checking physical properties of the singulated banknotes 104 and a transport device 107 for occasional transport of banknotes 104 are provided in the housing 102 of the ATM 100 from the input tray 103 by the tester 106 for storage in a cassette 108 or to an output tray 109, in which those banknotes 104 are returned to the depositor who were not recognized by the tester 106 and therefore should not be stored in the cassette 108.

Weiterhin ist in dem Geldautomaten 100 eine Steuerungseinrichtung 111 integriert, die u.a. mit dem Vereinzeler 105 und der Prüfeinrichtung 106 verbunden ist, um den Vereinzelungsvorgang zu steuern, die Sensorergebnisse der Prüfeinrichtung 106 auszuwerten und in Abhängigkeit davon die Banknoten 104 entweder in die Kassette 108 oder das Rückgabefach 109 ein- bzw. auszugeben.Furthermore, in the ATM 100, a control device 111 is integrated, which is connected, inter alia, with the separator 105 and the test device 106 in order to control the singulation process, the sensor results the checking device 106 to evaluate and depending on the banknotes 104 either in the cassette 108 or the return tray 109 input and output.

Der Geldautomat 100 ist dadurch ausgezeichnet, dass mittels einer Funkverbindung oder sonstigen kontaktlosen Schnittstelle kontaktlos von der Steuerungseinrichtung 111 aus ein z.B. elektromechanischer Aktuator 3 als Verschlusselement 3 des Kassettendeckels 114 geöffnet und/oder geschlossen werden kann.The ATM 100 is characterized in that by means of a radio link or other contactless interface contactlessly from the controller 111 from a e.g. electromechanical actuator 3 can be opened as a closure element 3 of the cassette lid 114 and / or closed.

Hierzu umfasst die Steuerungseinrichtung 111 eine Sendeeinrichtung 112 und die Kassette 108 eine Empfangseinheit 113. In der Empfangseinheit 113 integriert oder alternativ dazu auch in einem separat in der Kassette 108 enthaltenen Bauteil wird zudem eine weitere Steuerungseinrichtung vorhanden sein, um in Abhängigkeit von den per kontaktloser Schnittstelle übermittelten Signalen der Steuerungsrichtung 111 mittels des Aktuator 3 den Deckel 114 der Kassette 108, durch den Banknoten in die Kassette 108 eingegeben werden, zu öffnen oder zu schließen.For this purpose, the control device 111 comprises a transmitting device 112 and the cassette 108, a receiving unit 113. In the receiving unit 113 integrated or alternatively also in a separate component contained in the cassette 108, a further control device will also be present depending on the per contactless interface transmitted signals of the control direction 111 by means of the actuator 3, the lid 114 of the cassette 108, are entered through the bills into the cassette 108, open or close.

Weiterhin ist in der Kassette 108 eine Speichereinheit integriert, in der Daten über den Inhalt der Kassette 108, wie z. B. über die Anzahl und den Zustand an eingegebenen Banknoten 104 pro Stückelung bzw. über die Zuordnung dieser Banknoten 104 zu bestimmten Transaktionen gespeichert werden und die sich ebenfalls in Datenkommunikation mit der Steuerungseinrichtung 111 befindet.Furthermore, in the cassette 108, a storage unit is integrated, in which data about the contents of the cassette 108, such. B. on the number and the state of banknotes entered 104 per denomination or on the allocation of these banknotes 104 to certain transactions are stored and which is also in data communication with the controller 111.

Die Schaltung zur kontaktlosen Ansteuerung des Aktuator 3 der Kassette 108 kann dabei z.B. so aufgebaut sein, wie es anhand der Figuren 1 bis 7 beschrieben wurde.The circuit for contactless control of the actuator 3 of the cassette 108 may be constructed, for example, as it is based on the FIGS. 1 to 7 has been described.

Es sei angemerkt, dass ein solcher Aktuator 3 durch eine tragbare Steuerungseinrichtung 111 auch außerhalb von Geldautomaten angesteuert werden kann. So kann die Steuerungseinrichtung 111 vorzugsweise in einem Mobiltelefon integriert sein. Diese mobile Variante der Steuerungseinrichtung 111 ist z.B. auch dann von besonderem Vorteil, wenn der Aktuator 3 Bestandteil eines Koffers oder einer Aktentasche ist.It should be noted that such an actuator 3 can be controlled by a portable control device 111 also outside of ATMs. Thus, the control device 111 may preferably be integrated in a mobile telephone. This mobile variant of the controller 111 is e.g. also particularly advantageous if the actuator 3 is part of a suitcase or a briefcase.

Wie erwähnt wurde, wird bevorzugt ein Aktivieren des Aktuators 3 nur nach einer erfolgreichen Authentisierung zwischen dem Transponder 1 und der Sendeeinrichtung 24, 112 erfolgen. Z.B. im Fall der Benutzung eines Mobiltelefons kann dies durch eine PIN-Überprüfung erfolgen. Es sind allerdings auch andere Authentisierungsverfahren, besonders bevorzugt das Challenge-Response-Verfahren einsetzbar, wie es z.B. im Buch Rankl/Effing: " Handbuch der Chipkarten", 4. Auflage, Carl Hanser Verlag München Wien, 2002, Seiten 220, 913 beschrieben ist.As has been mentioned, an activation of the actuator 3 is preferably carried out only after a successful authentication between the transponder 1 and the transmitting device 24, 112. For example, in the case of using a mobile phone, this can be done by a PIN check. However, there are also other authentication methods, particularly preferably the challenge-response method used, as for example in the book Rankl / Effing: " Handbook of Chip Cards ", 4th edition, Carl Hanser Verlag Munich Vienna, 2002, pages 220, 913 is described.

So kann es auch verschiedene digitale Schlüssel mit unterschiedlicher Funktionalität zum Datentransfer zwischen Behälter 108 und Steuerungseinrichtung 111 geben. Ein Schlüssel kann beispielsweise dazu diesen, Daten über den Inhalt des Behälters 108 zur Steuerungseinrichtung 111 zu übertragen, ein Schlüssel dazu, Daten von der Steuerungseinrichtung 111 in einen Speicher des Behälters 108 übertragen und einschreiben zu können und ein Schlüssel dazu, um den Behälter offnen bzw. schließen zu können.Thus, there may also be various digital keys with different functionality for data transfer between container 108 and controller 111. For example, a key may transmit data about the contents of the container 108 to the controller 111, a key to transfer and write data from the controller 111 into a memory of the container 108, and a key to open the container to be able to close.

Nach einer weiteren Idee der vorliegenden Erfindung wird vorzugsweise der Aktuator 3 und das gesamte Verschlusselement im Innern des Gehäuses des Behälters 108 integriert sein. Hierdurch können Manipulationen sicher verhindert werden.According to a further idea of the present invention, preferably the actuator 3 and the entire closure element will be integrated inside the housing of the container 108. As a result, manipulations can be safely prevented.

Ebenfalls wird bevorzugt eine Prüfung vorgesehen sein, ob der Aktuator tatsächlich geschaltet und z.B. der Deckel 114 geöffnet bzw. geschlossen wurde oder nicht. Wenn der Aktuator durch die Sendeeinrichtung 112, 24 angesteuert geschaltet werden soll, kann nachfolgend eine Rückmeldung an die Sendeeinrichtung 112, 24 über den Status (Geöffnet bzw. Geschlossen) des Aktuators 3 erfolgen.It is also preferable to provide a check as to whether the actuator is actually switched and, e.g. the lid 114 has been opened or closed or not. If the actuator is to be activated by the transmitting device 112, 24, subsequently a feedback to the transmitting device 112, 24 about the status (opened or closed) of the actuator 3 can take place.

Es kann auch vorgesehen sein, dass z.B. in einem Speicher des Behälters 108 Daten darüber gespeichert werden, ob und/oder wie oft und/oder wann der Aktuator geschaltet wurde. Diese Daten können dann auch an die Sendeeinrichtung 112, 24 übermittelt tragen. Hierdurch können Manipulationen am Behälterverschluss sicher erkannt und zurückverfolgt werden.It can also be provided that e.g. in a memory of the container 108 data are stored on whether and / or how often and / or when the actuator has been switched. These data can then also be transmitted to the transmitting device 112, 24. As a result, tampering with the container closure can be reliably detected and traced.

Claims (21)

  1. An apparatus for driving an actuator (3), having an energy storage device (7) for supplying the actuator (3), a receiving unit (2) for contactlessly receiving a control signal, and a control unit (8) for controlling the energy supply to the actuator (3) in dependence on the control signal, whereby energy for charging the energy storage device (7) is suppliable via the receiving unit (2), and the receiving unit (2) converts the supplied energy to a voltage, and having a first current path for a first partial current (I1) and having a second current path for a second partial current (12),
    characterized in that
    the first current path and/or the second current path have in each case a variable resistor (10, 11), in particular a transistor, through which the first current path is configured for at least temporarily regulating the voltage to a predetermined value, and the second current path for charging the energy storage device (7).
  2. The apparatus according to claim 1, characterized in that the first current path and/or the second current path extend in parallel with the control unit (8).
  3. The apparatus according to either of claims 1 to 2, characterized in that there is provided a regulation circuit (9) which regulates the voltage to the predetermined value through a coordinated influencing of the first current path and of the second current path.
  4. The apparatus according to claim 3, characterized in that the two current paths are in each case so influenced that the second partial current (12) flowing through the second current path assumes a value maximally possible under the particular operating conditions.
  5. The apparatus according to any of the previous claims, characterized in that a multiplicity of components are realized as an integrated circuit, and the integrated circuit has an interface for contactless data transfer.
  6. The apparatus according to any of the previous claims, characterized in that the energy storage device (7) serves exclusively to supply the actuator (3) and not to supply the control unit (8).
  7. The apparatus according to any of the previous claims, characterized in that the energy storage device (7) is charged to a higher voltage than the supply voltage of the control unit (8).
  8. The apparatus according to claim 7, characterized in that a voltage converter (17) is provided for increasing the voltage to the value required for the energy storage device (7), or for reducing the voltage to the value required by the control unit (8).
  9. The apparatus according to any of the previous claims, characterized in that the receiving unit (2) is a component of the actuator (3).
  10. The apparatus according to any of the previous claims, characterized in that a connection device (6, 13, 15, 16, 23) is provided for establishing a temporary connection between the energy storage device (7) and the actuator (3).
  11. The apparatus according to any of the previous claims, characterized in that the actuator (3) is configured as an optical or acoustic signal generator.
  12. The apparatus according to any of the previous claims, characterized in that the actuator (3) is configured as an apparatus for dosing medicaments.
  13. The apparatus according to any of the previous claims, characterized in that the status of the actuator (3) is checked.
  14. A system consisting of a transmitting device (24, 25), an actuator (3) and having an apparatus for driving the actuator, wherein the actuator (3) is drivable by the apparatus for driving the actuator in dependence on a contactlessly transferred control signal of the transmitting device (24, 25), characterized in that the apparatus for driving the actuator is configured according to any of the preceding claims.
  15. The system according to claim 14, characterized in that a programming apparatus coordinated with the apparatus for driving the actuator is provided for programming the transmitting device (24, 25).
  16. The system according to either of claims 14 to 15, characterized in that the transmitting device (24, 25) is a component of a mobile terminal.
  17. The system according to any of claims 14 to 16, characterized in that the actuator (3) is a component of a locking device.
  18. The system according to any of claims 14 to 17, characterized in that data are stored and/or transferred on whether and/or how often and/or when the actuator has been switched.
  19. The system according to any of claims 14 to 18, characterized in that an activation of the actuator (3) is effected after a successful authentication between the transponder (1) and the transmitting device (24).
  20. The system according to any of claims 14 to 19, characterized in that several digital keys with different functionality are employed.
  21. A method for driving an actuator (3) with a control apparatus (1, 2), wherein a control signal is transferred contactlessly to the control apparatus (1, 2), and the actuator (3) is connected to an energy storage device (7) of the control apparatus (1, 2) in dependence on the control signal, wherein energy for charging the energy storage device (7) is supplied to the control apparatus (1, 2) in contactless fashion, said energy being converted to a voltage, and the control apparatus (1, 2) comprises a first current path for a first partial current (I1) and a second current path for a second partial current (12),
    characterized in that
    the partial current (I1, I2) in the first current path and/or the second current path is influenced in each case by means of a variable resistor (10, 11), in particular by means of a transistor, and the first partial current (I1) is adjusted for at least temporarily regulating the voltage to a predetermined value, and the second partial current for charging the energy storage device (7).
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