DE2034150A1 - Elektronische Lesevorrichtung für magnetische Kundenkreditkarten und ähnliche Magnete enthaltende Karten - Google Patents

Description

P A T E N T A N W Ä L T E

PATENTANWÄLTE LICHT, HANSMANN, HERRMANN

Dipl.-ing. MARTIN LICHT Dr. REiNHOLD SCHMIDT Dipl.-Wirtsch.-Ing. AXEL HANSMANN Dipl.-Phys. SEBASTIAN HERRMANN

München, den 9. Juli 197,0

Ihr Zeichen Unser Zeichen

/vL

RUSCO INDUSTRIES, INC. LOS ANGELES, KALIFORNIEN. 1100 GLENDON AVENUE, V. St. A.

"Elektronische Lesevorrichtung für magnetische Kundenkreditkarten und ähnliche Magnete ent-. haltende Karten"

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Patentanwälte Dip!.-Ing. Martin Licht, Dipl.-Wirtsch.-Ing. Axel Hanimann, Dipl.-Phyt. Sebastian Herrmann

( MÖNCHEN 2, THERES! ENSTRASSE 33 · Telefon. 281202 · Tslegramm-AdreiMi LIpatli/München layer. Vereinibank MGnchin, Zweigit. Oikar-von-Miller-RIng, Kto.-Nr. 882495 · PoiHcheck-Konlo, München Nr. 163397

OppenauerBöro. PATENTANWALT DR. REINHOLD SCHMIDT

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Lesevorrichtung für Permanentmagnete enthaltende Karten, kurz Magnetkarten genannt. In bekannten Magnetkarten-Lesevorrichtungen werden bewegliche magnetische Schalterelemente verwendet, die von den magnetischen Abschnitten einer Kundenkreditkarte betätigt werden. Im gegenwärtigen Stand der Technik sind Schalter mit gleitenden magnetischen Kontakten sowie Schalter bekannt, in denen die magnetischen Kontakte drehbar untergebracht sind. Der Zusammenbau derartiger beweglicher Kontakte muß unter Einhaltung strenger Sauberkeitsforderungen durchgeführt werden um eine Kontaktverunreinigung zu vermeiden und Reibungskräfte auf ein Minimum zu reduzieren, sodaß die Kontakte richtig einjustiert werden können. Außergewöhnlich kleine Schalter müssen verwendet werden, wenn Dutzende von Schaltern auf kleinem Eaum untergebracht werden sollen. Die beim Zusammenbau derartiger kleiner Teile auftretenden Schwierigkeiten wirken sich nachteilig auf eine preisgünstige Massenproduktion derartiger Bauteile aus.

Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel eine auf dem Hall-Effekt basierende AbIesevorrichtung für Magnetkarten zu schaffen, in der die oben genannten Nachteile nicht auftreten.

Figur 1 ist eine Draufsicht auf eine Magnetkarte, die über einer Anzahl von Schaltungeelementen angebracht ist.

Figur 2 ist ein teilweiser Querschnitt in Längsrichtung der Karte längs der in Figur 1 mit 2-2 bezeichneten Linie.

Figur 3 ,ist eine schematieche Darstellung der Schaltung,

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in der die Schaltungselemente mit einer Gleichspannungsquelle verbunden sind und die einen Verstärker zur Verstärkung der an den Schaltungselementen auftretenden Spannungen umfaßt.

Figuren 4a und 4b zeigen die im Verstärker der ligur 3 auftretenden Spannungsimpulse.

Figur 5 zeigt in schematischer Form eine Schaltung zur Erzeugung einer Bezugsweohselspannung an den Schaltungselementen mit Wechselstromverstärkern zur Verstärkung der auftretenden Wechselspannungen sowie mit Phasendetektoren zur Erzeugung von Ausgangsgleichspannungen, die die Phasenbeziehungen der Verstärkerausgangsspannungen in Bezug auf die Bezugswechselspannung angeben.

Figuren 6a, 6b und 6c zeigen die an die Schaltungselemente der Figur 5 angelegte Bezugswechselspannung bzw. die Spannungsimpulse an den Verstärkerausgängen.

Figur 7 ist ein schematisches Schaltbild eines an eine Gleichspannungsquelle angeschlossenen Widerstandsstreifens mit zugehörigen Gleichstromverstärkern, die zu beiden Seiten des Streifens angeschlossen sind und die an den Streifenabschnitten auftretenden Gleichspannungen verstärken.

Wie aus Figuren 1 und 2 ersichtlich, ist eine nichtmagnetische Grundplatte 10 an ihrer Oberseite mit einer Rille 12 zur Aufnahme einer Magnetkarte H versehen. Über der Ober seite der Grundplatte 10 ist eine Anzahl von Schaltungselementen 16 in mehreren, ein zweidimensionales Netzwerk bildenden

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Reihen angebracht.

Die Magnetkarte H besetht aus einer Plastikplatte, in der magnetische Abschnitte eingebettet sind. Die Magnetkarte kann wahlweise längs bestimmter, senkrecht zu den Seitenflächen verlaufender Linien magnetisiert werden, sodaß eine Anzahl von Abschnitten mit den Eigenschaften von Dauermagneten entstehen. Die Polaritäten der an· den Oberflächen anliegenden Enden dieser Dauermagnete entsprechen einer gewissen Polaritätverteilung. Ein bestimmter Schlüssel oder Kode kann erzeugt werden, indem an verschiedenen Stellen magnetischen Abschnitten eine Polarität erteilt wird, die den Polaritäten eines magnetischen Gründmusters entgegengerichtet ist. Die Verteilung dieser magnetischen Abschnitte ist derart, daß beim Einsetzen der Karte in die Rille 12 jeder magnetische Abschnitt der Karte auf ein entsprechendes Schaltungselement 16 zu liegen kommt.

Wie weiter unter Zuhilfenahme der Figur 3 im Zusammenhang mit Figuren 1 und 2 zu ersehen ist, ist jedes Schaltungselement 16 an eine Gleichspannungsquelle 18 anschließbar.- In der dargestellten Anordnung sind die von den Enden der Schaltungselemente 16 ausgehenden Leitungen parallelgeschaltet und ein Anschluß jedes Schaltungselements ist an dan negativen Pol, der andere über einen normalerweise offenen Schalter 20 an den positiven Pol der Gleichepannungsquelle 18 angeschlossen. Der Schalter 20 ist in der Grundplatte 10 befestigt und sein beweglicher Teil wird beim Einsetzen der Magnetkart© 14 in die Rille

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12 heruntergedrückt. Von den Schalteranachlüssen ausgehende Leitungen 22, 24 sind mit dem positiven Pol der Quelle 18 verbunden bzw. mit den Schaltungselementen 16.

Das Prinzip der Erfindung beruht auf dem Hall-Effekt. Wie durch die Pfeile in Figur 3 angedeutet, entsteht beim Stromfluß durch jedes Schaltungselement 16 eine Potentialdifferenz senkrecht zur Sichtung des Stromflusses, wenn ein Magnetpol dem Schaltungselement genähert wird. Die an einem derartigen Schaltungselement beim Annähern eines magnetischen Südpols entstehende Spannung ist der beim Annähern eines Nordpols entstehenden Spannung entgegehgeriehtet. Für die beiden in Figur 3 dargestellten Schaltungselemente ist der Südpol eines magnetischen Kartenabschnitts gestrichelt oberhalb des linken Schaltungselements dargestellt, wobei dann das Potential an der rechten Seite des Schaltungselements positiv ist j der Nordpol eines anderen magnetischen Kartenabschnitts erscheint oberhalb des rechten Schaltungselements, sodaß entsprechend ein positives Potential an der linken Kante dieses Schaltungselemente auftritt. Die Schaltungselemente können aus jeglichen, zur Erzeugung de« Hall-Effekts geeigneten Materialien angefertigt werden und können Widerstandsschichten aus Germanium, Silizium und ähnlichen Materialien enthalten«

Die Seitenkanten der Schaltungselemente 16 sind über geeignete leitungen mit Gleichetromverstärkern 28 zur Yerstär-

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kung der niedrigen Hall-Spannungen verbunden. Figur 4a zeigt eine negative Ausgangsgleichspannung, die vom Südpol eines magnetischen Kartenabschnitts in, der Nähe eines Schaltungselements 16 erzeugt wird. Sagegen zeigt Figur 4b eine positive Ausgangsgleichspannung, die beim Annähern eines Nordpols eines magnetischen Kartenabschnitts an das Schaltungselement entsteht.

Figur 5 zeigt eine ähnliche Anordnung, in der eine von einer Spannungsquelle 30 gelieferte Bezugswechselspannung an die Enden der Schaltungselemente 16 angelegt wird. Hierbei ergibt sich beim Annähern eines magnetischen Kartenabschnitts an ein Schaltungselement 16 eine Wechselspannung an den Seitenkanten· Sie Phasenlage der beim Annähern eines Südpols entstehenden Wechselspannung ist der beim Annähern eines Nordpols entstehenden Wechselspannungsphase entgegengerichtet. In beiden Fällen haben die entstehenden Wechselspannungen die gleiche Frequenz wie die Bezugswechselspannung.

Um das Verständnis der Erfindungsidee zu erleichtern, wird in der folgenden Beschreibung angenommen, daß die durch einen Südpol eines magnetischen Kartenabschnitts erzeugte Wechselspannung nicht die gleiche Phase wie die Bezugsspannung hat, während für die durch einen Hordpol erzeugte Spannung Phasengleichheit mit der Bezugsspannung angenommen wird· Figur 6a stellt die Bezugswechselspannung dar, Figur 6b die am linken Schaltungselement 16 der Figur 5 auftretende, nicht mit der Sezugswechselapannung phasengleiohe Spannung, und Figur 6c die

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am rechten Schaltungselement 16 der Figur 5 auftretende, mit der Bezugswechselspannung der Figur 6a phasengleiche Spannung.

Wie im vorhergehenden Beispiel haben die entstehenden Spannungen kleine Amplituden und werden zur Verstärkung den Wechseispannungsverstärkern 32 zugeführt. G-leichrichtung der von den Verstärkern 32 gelieferten Ausgangssignale ergäbe Spannungen gleicher Größe und Polaritäten und würde nicht die Phasenverschiedenheit der Spannungen in Erscheinung treten lassen. Phasenempfindliche Schaltungsmittel sind in der Form eines Phasendetektors 34 vorgesehen, dem die von den Verstärkern 32 gelieferten Ausgangssignale zugeführt werden. Phasendetektoren für die an den Schaltungselementen 16 bei, Annäherung von Nordpolen auftretenden Spannungen ergeben Gleichspannungsausgangssignale eines bestimmten Vorzeichens, z.B. positive Ausgangssignale, während entsprechende negative Ausgangssignale vom Phasendetektor beim Annähern von Südpolen der magnetischen Kartenabschnitte geliefert werden. '

Figur 7 zeigt in schematischer Darstellung ein anderes Ausführungsbeisplel der Erfindung, in dem die Enden eines Widerstandsstreifens 40 an die als Batterie 42 dargestellte Spannung sque He angeschlossen sind. Ieitungspaare gehen von den Kanten des Streifens 40 an entsprechend zugeordnete Gleichspannungsverstärker 28. Der Streifen 40 kann aus einer Schicht aus Widerstandsmaterial bestehen, das auf eine nichtleitende Trägerfläche aufgebracht ist. Die Schichtabschnitte zwischen den

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Anschlüssen an den Kanten übernehmen die Punktion der oben beschriebenen Schaltungselemente 16. Die Pole magnetischer Kartenabschnitte, die an die Streifen 40 zwischen den Leitungspaaren angelegt werden, ergeben eine Potentialdifferenz zwischen den Kanten, wobei die Vorzeichen der Spannungen von den Polaritäten der zugeordneten Magnetpole abhängen.

Die Leitungen zu den Enden und den Kanten der Schaltungselemente 16 und zu den Kantenflächen des Streifens 40 können in der von gedruckten Schaltungen bekannten Form ausgeführt sein. Die vier Leitungen für jedes Schaltungselement 16 können durch Bohrungen in der Grundplatte 10 zur Plattenoberfläche geführt werden, sodaß das auf der Oberfläche angebrachte Schaltungselement auf den oberen Enden der Leitungen aufsitzt. Die in gewissen Abständen längs des Streifens vorgesehenen Leitungspaare können Leitungsabschnitte umfassen, die auf der Fläche der Widerstandsschicht angebracht sind. Derartige Anordnungen können preisgünstig in Massenproduktion hergestellt werden.

Die Erfindung gestattet es eine größere Anzahl magnetischer Kartenabschnitte auf einer gegebenen Fläche unterzubringen als in bekannten Magnetkarten. In bekannten Lesevorrichtungen mit auf Magnete ansprechenden, bewegliche Teile enthaltenden Schaltern bestimmen und begrenzen die Abmessungen der Schalter die Anzahl der magnetischen Abschnitte auf der Magnetkarte und die Abstände zwischen denselben, Gemäß der Erfindung

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werden ausreichend hohe Hall-Spannungen mit bedeutend kleineren Schaltungselementen und mit wesentlich kleineren Abmessungen der magnetischen Kartenabschnitte erhalten. In einem Ausführungsbeispiel werden Schaltungselemente mit einer Größe von 0,125 cm χ 0,25 cm in zehn Eeihen von je 20 Elementen auf einer Oberfläche von 5 cm χ 3f75 cm untergebracht. Die Fläche ist damit kleiner als die üblichen Kundenkreditkarten. Die Magnetkarten können magnetische Abschnitte von 0,125 cm Durchmesser enthalten, die in Abständen angebracht sind, sodaß sie über den Schaltungselementen zu liegen kommen, wenn die Magnetkarte in der in ligur 1 gezeigten Stellung eingesetzt ist.

In diesem Beispiel enthalten die Magnetkarten 200 magnetische Abschnitte, sodaß tatsächlich Hunderttausende verschiedener Kodekombinationen gebildet werden können, wobei zu jeder Karte ein anderer Kode gehört. Millionen verschiedener Verschlüsselungen lassen sich mit kleineren, in geringeren Abständen angebrachten magnetischen Abschnitten erzeugen, die mit entsprechend kleineren, dichter zusammenliegenden Widerstandselementen zusammenwirken.

Jeder eine Hall-Spannung erzeugende Kreis kann drei Zustände annehmen, nämlich einen neutralen Zustand und zwei Zustände mit Ausgangsspannungen unterschiedlicher Vorzeichen oder Phase, entsprechend den Magnetpolen verschiedener Polarität. Damit können die Lesevorrichtungen mit Magnetkarten verwendet werden, die magnetisiert© und unmagnetisierte Abschnitte

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umfassen und Signale liefern, die auf der Magnetkarte gespeicherte Information in Form der Anordnung von magnetischen und unmagnetischen Kartenabschnitten darstellen. Dies ergibt eine wesentlich größere Anzahl von Verschlüsselungsmöglichkeiten als im Falle von Schaltern mit beweglichen magnetischen Kontakten, die Elemente mit zwei Arbeitszuständen sind.

Die Erfindung umfaßt ferner Schaltungen, in denen die Kartenabschnitte abgetastet werden. Zum Beispiel können elektronische Schaltmittel zwischen die Spannungsquelle und die Schaltungselemente 16 eingesetzt werden, die nacheinander die Schaltungselemente mit der Spannungsquelle verbinden und Signale erzeugen, die ihrerseits für den Zustand der abgetasteten Abschnitte charakteristisch sind. Bei Bedarf können diese Schaltungen noch durch Datendruckvorrichtungen ergänzt werden, oder durch Anzeigemittel, die sichtbare Information bezüglich der Karte und ihres Eigentümers abgeben. In Sicherheitssystemen können derartige Lesevorrichtungen und Magnetkarten zum Betrieb von !Türen, Durchlaßöffnungen und dergleichen auf Vorlage einer verschlüsselten Magnetkarte verwendet werden.

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Claims (7)

1. PAIENIANSPB Q-C H E

   Elektronische Lesevorrichtung für Magnetkarten mit einem mit einem Schlitz versehenen Gehäuse zur Aufnahme einer Magnetkarte (H) mit einer Anzahl von in ihr eingebetteten magnetischen Abschnitten, deren Pole senkrecht zu den Kartenoberflächen angeordnet sind, und die eine bestimmte Verteilung der Polaritäten aufweisen, gekennzeichnet durch an einer Schlitzfläche angeordnete, aus geeignetem Widerstandsmaterial bestehende Schaltungselemente* (16) und Verbindungen (22, 24) zu einer Stromquelle, sodaß Strom durch sämtliche an magnetische Kartenabschnitte anliegende Schaltungselemente (16) fließt, wenn die Karte in den Schlitz eingesteckt ist, und daß zwischen den senkrecht zur Stromflußrichtung gelegenen Seiten der unter Magnetpolen liegenden SchaltungsabBchnitte eine Spannungsdifferenz auftritt, deren Vorzeichen von der Polarität des zugehörigen Magnetpols abhängt.
2. 2. Elektronische Lesevorrichtung für Magnetkarten nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Mittel zum Herstellen von Verbindungen zwischen den Schaltungselementen (16) und einer äußeren Stromquelle, derart, daß in einer bestimmten Folge ein Stromfluß durch die Schaltungselemente stattfindet.
3. 3. Elektronische Lesevorrichtung für Magnetkarten nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Widerstandsstreifen (40) mit einer Anzahl parallelgeschalteter Schaltungselemente (16),

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   einen Schalter (20) um die parallelgeschalteten Schaltungselemente (16) an eine äußere Stromquelle anzuschließen, und ein von zwei Punkten ausgehendes Paar von Ausgangsleitungen von jedem Schaltungselement (16), wobei die beiden Punkte längs einer Linie senkrecht zum Stromweg durch das Schaltungselement liegen.
4. 4. Elektronische Lesevorrichtung für Magnetkarten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl in Reihe geschalteter Schaltungselemente (16) an eine Stromquelle angeschlossen sind, und daß ein Paar von Ausgangsleitungen von zwei Punkten jedes Schaltungselements ausgeht, die längs einer Linie senkrecht zum Stromweg durch das Schaltungselement liegen.
5. 5. Elektronische Lesevorrichtung für Magnetkarten nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Streifen (40) aus geeignetem Widerstandsmaterial mit einer Streifenlänge, derart, daß eine Anzahl von magnetischen Abschnitten in der Karte in wohldefinierten Abständen an dem Streifen anliegt, und durch Paare von Ausgangsanschlüssen, die an den Seitenflächen des Streifens in Abständen angebracht sind, die den Abständen zwischen den magnetischen Kartenabschnitten entsprechen.
6. 6. Elektronische Lesevorrichtung für Magnetkarten nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Gleichstromquelle (18) und einen Gleichspannungsverstärker (28) für jedes Schaltungselement , (16) zur Verstärkung der an ihm beim Anlegen eines magnetischen Kartenabschnitts auftretenden Spannung.

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7. 7. Elektronische Lesevorrichtung für Magnetkarten nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Bezugswechselspannungsquelle (30) und Phasendetektoren (34) für jedes Schaltungselement (16) um eine Gleichspannung zu erzeugen, die die Phasenlage der im Schaltungselement (16) erzeugten Wechselspannung in Bezug.auf die Bezugswechselspannung angibt.

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