DE60033745T2 - Passives, magnetisches identifizierungsetikett für die verbesserung der feuerwaffensicherheit - Google Patents

Passives, magnetisches identifizierungsetikett für die verbesserung der feuerwaffensicherheit Download PDF

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DE60033745T2
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Jonathan E. Daytona Beach MOSSBERG
George E. Ormond Beach KLUWE
Kevin F. Port Orange KINION
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Advanced Ordnance Corp Daytona Beach
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ADVANCED ORDNANCE CORP
Advanced Ordnance Corp Daytona Beach
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41A—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS COMMON TO BOTH SMALLARMS AND ORDNANCE, e.g. CANNONS; MOUNTINGS FOR SMALLARMS OR ORDNANCE
    • F41A17/00—Safety arrangements, e.g. safeties
    • F41A17/06—Electric or electromechanical safeties
    • F41A17/063—Electric or electromechanical safeties comprising a transponder

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Diese Erfindung betrifft ein System zum Erhöhen der Sicherheit von Schusswaffen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Da sich die Gesellschaft immer weiter von einer ländlichen, landwirtschaftlichen und jagenden Bevölkerung zu Stadtbewohnern und städtischen Bevölkerungszentren verändert hat, ist die Besorgnis um die Sicherheit von Schusswaffen immer größer geworden. Besondere Bedenken bestehen bei Fällen der missbräuchlichen Verwendung von Schusswaffen durch unberechtigte Personen, die zu schrecklichen Ergebnissen führen.
  • Schusswaffen haben sich herkömmlich als nützlich erwiesen, wenn sie in geeigneter Weise für den Schutz gegen mögliche Verbrecher gegen das Eigentum, die Wohnungen, die Familie und die Person von gesetzestreuen Einwohnern betrachtet und verwendet wurden ("More Guns, Less Crime" – Professor John R. Lott, Jr., 1996, University of Chicago). Es besteht jedoch trotzdem die Gefahr, dass unberechtigte Personen oder Kinder einen Zugriff auf Schusswaffen erlangen können. Es hat des Weiteren Fälle gegeben, bei denen Einwohnern und Polizisten Schusswaffen von Eindringlingen, Verdächtigen und Kriminellen abgenommen wurden, die dann die Schusswaffe gegen den rechtmäßigen Besitzer verwendeten. Daher besteht die Notwendigkeit, derartige Fälle des zufälligen oder beabsichtigten Zugriffs durch unberechtigte Personen oder Kinder zu reduzieren, und es besteht die Notwendigkeit Fälle zu reduzieren, bei denen Personen und Polizisten Schusswaffen abgenommen werden, um diese Personen und Polizisten anzugreifen.
  • Als eine der Schutzmaßnahmen unserer Freiheit gewährt die Verfassung der Vereinigten Staaten jedem rechtmäßigen Einwohner das Recht, Waffen zu tragen. Es besteht deswegen die Notwendigkeit, dass freie Menschen Schusswaffen besitzen, während gleichzeitig die Sicherheit gefördert werden muss durch Aufklärung und durch das Angebot der Wahl von Merkmalen zur zusätzlichen Erhöhung der Sicherheit für jene, die daraus einen Nutzen ziehen können.
  • Es gibt viele Sicherheitsvorrichtungen für Schusswaffen, eine Vorrichtung, die die persönliche Zuordnung einer Schusswaffe in geeigneter Weise schafft, ist jedoch vor der vorliegenden Erfindung nicht entwickelt worden. Es wurden z. B. Sicherheitsvorrichtungen, die mechanische Schlüssel verwenden, entwickelt, bei Schlüsseln ist es jedoch erforderlich, diese im Auge zu behalten und vor der Benutzung der Schusswaffe einzusetzen. Bei Gefahr oder Panik kann die Tätigkeit zum Einsetzen des Schlüssels vor einer Betätigung zu Schwierigkeiten sowie zur Unfähigkeit, die Schusswaffe in einem Notfall zum Schutz zu verwenden, führen. Die Schusswaffe kann, nachdem sie mit dem Schlüssel aktiviert wurde, dem rechtmäßigen Besitzer abgenommen werden und anschließend verwendet werden, solange der Schlüssel eingesetzt bleibt. Dies richtet sich nicht gegen viele der Befürchtungen in Bezug darauf, dass Schusswaffen zum Schutz verwendet oder dem rechtmäßigen Benutzer entwendet werden.
  • Ein weiterer Sicherheitsmechanismus, der bisher vorgeschlagen wurde, erfordert eine mechanische Manipulation, um zu bewirken, dass bestimmte Schieber und Hebel in eine geeignete Stellung bewegt werden, um ein Abfeuern zu ermöglichen. Obwohl die Forderung, dass der Besitzer bestimmte komplexe Bewegungen lernen und verwenden muss, ein Minimum an zusätzlicher Sicherheit schafft, beeinträchtigt sie trotzdem die sofortige Benutzung zu Verteidigungszwecken. Nachdem die Bewegungen allgemein bekannt geworden sind, kann außerdem jeder, der diese Kenntnisse besitzt, die Schusswaffe verwenden. Darüber hinaus besteht weiterhin die Gefahr einer zufälligen "erfolgreichen" Manipulation der Vorrichtung durch ein Kind.
  • Magnetisch betätigte Schalter oder magnetisch bewegbare Gleitmechanismen zum Blockieren des Abfeuermechanismus sind außerdem vorgeschlagen worden. Vorrichtungen, die keine Unterscheidung in Bezug auf die Stärke des erforderlichen Magnets ausführen, können jedoch durch jeden, der einen Magnet besitzt, aktiviert werden.
  • Magnetisch aktivierte Schalter, die einen speziell ausgewählten Bereich der Magnetstärke haben, sind außerdem vorgeschlagen worden. Derartige Vorrichtungen ermöglichen, dass nur eine Person, die den Magnet mit der geeigneten Stärke an einem Fingerring aufweist, die Schusswaffe betätigen kann. Es hat sich herausgestellt, dass derartige Vorrichtungen für eine begrenzte Anzahl von ausgewählten Feldstärkebereichen nützlich sind und somit geeignet sind, um zwischen Personen, die keinen Magnet besitzen, und einem einzelnen Benutzer, der einen magnetischen Ring mit der geeigneten Stärke besitzt, zu unterscheiden. Diese Vorrichtungen wirken rasch in Notsituationen der Verwendung zur Verteidigung, die weisen jedoch trotzdem einige Nachteile in Bezug auf die begrenzte Anzahl von auswählbar unterscheidbaren Stärkebereichen für Magnete auf.
  • Vorrichtungen zur Identifikation von Hand- oder Fingerabdrücken sind vorgeschlagen worden, bei denen der Griff der Schusswaffe Sensoren aufweist, die mit einem Mikroprozessor verbunden sind, um unterscheidbare Abdrücke eines berechtigten Benutzers zu erfassen. Die Leistungsanforderungen sind jedoch beträchtlich und neigen dazu, die praktische Verwendung zu verhindern. Außerdem machen die Komplexität, die Zuverlässigkeit und der hoch entwickelte Stand der computergestützten Identifikation von Hand- und Fingerabdrücken diese vorgeschlagene Lösung sehr teuer und für eine weit verbreitete Anwendung unpraktisch. Fingerabdruckidentifizierungen schlagen wahrscheinlich fehl, wenn der Griff durch Regen, Kondensation oder andere Flüssigkeiten nass ist oder wenn die Hände nass, schweißnass, schmutzig, ölig oder auf andere Weise verschmutzt sind oder wenn Handschuhe getragen werden. Einige oder alle diese Faktoren könnten vorliegen, wenn die Anwendung der Schusswaffe durch einen Polizisten, den rechtmäßigen Besitzer oder eine andere in geeigneter Weise berechtigte Person zulässig ist.
  • Eine Personenidentifikation eines berechtigten Benutzers durch eine Funkübertragung eines codierten Signals von einem Benutzer an einen Sender/Empfänger ist außerdem vorgeschlagen worden. Eine derartige Vorrichtung erfordert jedoch sowohl eine ausreichende Leistungsversorgung, die in der Schusswaffe angebracht ist, um den Sender/Empfänger und den Sicherheitsmechanismus zu betreiben, als auch eine ausreichende Leistung, die durch die Benutzerversorgung bereitgestellt wird, um den Transponder oder Sender, der vom berechtigten Benutzer getragen wird, zu betreiben. Darüber hinaus erfordern eine Funkübertragung und ein Funkempfang im Allgemeinen eine Antenne, die eine Länge einer Viertelwellenlänge aufweist. Deswegen kann der Transponder für Frequenzen, die niedriger als der Gigahertzbereich sind, recht groß sein. Gegenwärtig ist diese vorgeschlagene Lösung unpraktisch und wurde für kommerzielle Anwendungen nicht erfolgreich realisiert. Einige der Probleme beinhalten, dass die eingebaute Leistungsversorgung ständig belastet wird, während auf den Empfang der Übertragung eines berechtigten Funksignals gewartet wird. Außerdem muss der Sender/Transponder, der vom berechtigten Benutzer getragen wird, eine ausreichende Leistungsversorgung aufweisen. Die Gefahr ist groß, dass die Batterieleistung einer aufbewahrten Schusswaffe erschöpft ist und dadurch die Verwendung der Schusswaffe durch den berechtigten Benutzer zu unpassenden Zeitpunkten verhindert wird. Niemand möchte nach Batterien suchen und diese ersetzen, wenn ein Einbrecher in sein Wohnhaus eindringt. Ferner kann der persönliche Sender/Transponder größer als ein gewöhnlicher Ring sein, um eine geeignete Antennengröße aufzunehmen oder um eine geeignete Leistung für eine ununterbrochene Verfügbarkeit für den Gebrauch der Schusswaffe bereitzustellen. Eine Funkübertragung ist außerdem typischerweise für Empfangsabstände von mehr als einigen Fuß geeignet, die im Allgemeinen für eine eng begrenzte Verwendung einer Schusswaffe gegen den berechtigten Benutzer ausreichend sind. Dies ist für Situationen nicht annehmbar, bei denen einem Polizisten in einem Handgemenge mit einem Verdächtigen die Schusswaffe abgenommen wurde. Außerdem sind herkömmliche Hochfrequenzsignale anfällig auf viele Typen äußerer Störungen. Diese enthalten z. B. Hochspannungsrauschen, andere Funkübertragungen, große Transformatoren, bestimmte elektronische Ausrüstungen und sogar Beleuchtungseinrichtungen. Es ist sogar vermutet worden, dass Sonnenstrahlen die Öffnung von funkgesteuerten Garagentoren oder anderen funkgesteuerten Ausrüstungen bewirkt haben.
  • Eine weitere Vorrichtung, die im US-Patent Nr. 5.564.211 gezeigt ist, erzeugt ein gerichtetes Funksignal, wobei der berechtigte Benutzer einen Sender besitzt und die Schusswaffe einen Empfänger aufweist. Der Empfänger ist so beschaffen, dass er die Schusswaffe immer dann deaktiviert, wenn das gerichtete Funksignal angibt, dass die Schusswaffe auf die Person gerichtet ist, die den berechtigten Funksender besitzt. Eine derartige Vorrichtung ist für bestimmte Zwecke sehr nützlich, da sie so beschaffen ist, dass sie die Gefahr verringert, dass eine Schusswaffe gegen einen rechtmäßig berechtigten Benutzer verwendet wird. Diese Vorrichtungen haben wiederum sowohl für den Empfänger als auch für den Sender bedeutende Leistungsanforderungen, so dass sie einige der Nachteile wie bei einigen der anderen funkcodierten Vorrichtungen des Standes der Technik aufweisen.
  • Schusswaffensicherheitsvorrichtungen mit Spracherkennung und Sprachaktivierung sind ebenfalls vorgeschlagen worden. Probleme entstehen bei der richtigen Programmierung der Spracherkennungssignale oder anderer Sprachbefehls-Aktivierungssignale, da diese Signale nicht durch andere dupliziert werden können. Die Komplexität der Computerisierung unter Verwendung von Mikrochips und/oder Software, die für eine Spracherkennung erforderlich sind, stellt des Weiteren eine Herausforderung für die gegenwärtig verfügbare Technologie dar und ist immer noch sehr kostenintensiv. Die Lösung ist trotzdem nicht praktisch. Die Leistungsanforderungen sind immer noch problematisch. Außerdem führt die Notwendigkeit, in bestimmten Situationen, insbesondere bei einer Verfolgungs- und Polizeitätigkeit, eine Schusswaffe ohne zu sprechen oder ohne ein anderes hörbares Signal still zu aktivieren, dazu, diesen Vorschlag abzulehnen.
  • Ein Elektromagnet-Blockierungsmechanismus ist unter den vorgeschlagenen Sicherheitsvorrichtungen populär geworden, seit er erstmalig in den US-Patenten Nr. 5.016.376 und 5.123.193 vorgeschlagen wurde. Sicherheitsvorrichtungen zur Verwendung beim elektronischen Abfeuern von Schusswaffen sind als eine Alternative zu mechanischen oder elektromechanischen Blockierungs- oder Abfeuermechanismen von Schusswaffen vorgeschlagen worden. Derartige alternative Vorrichtungen könnten einige Forderungen zum mechanischen oder physischen Blockieren des Abzugs oder von Abfeuermechanismen, die für die meisten vorgeschlagenen Schusswaffensicherheitsvorrichtungen empfohlen wurden, vermeiden. Die vorgeschlagenen alternativen elektronischen Abfeuervorrichtungen sind komplex und die Technologie zum elektronischen Abfeuern steht noch nicht als kommerziell realisierbares Produkt zu Verfügung. Darüber hinaus erfordert das elektronische Abfeuern weiterhin ein Personenerkennungssystem, das bei einer adäquaten Leistung ausreichend selektiv und ausreichend zuverlässig ist, und bisher nicht ausreichend behandelt wurde.
  • Das US-Patent Nr. 5.704.153 offenbart ein System zum Erhöhen der Sicherheit von Schusswaffen mit einem Anhänger, der mit einem Transponder versehen ist, der zusammen mit einem elektronischen Modul wirkt, das einen Elektromagneten steuert, der den Abzug der Schusswaffe blockieren oder freigeben kann. Der Ring ist ein aktiver Transponder mit eingebauter Leistungsquelle. Die Elektronik der Schusswaffe sendet ein Signal aus, das vom Ring empfangen wird. Der Ring sendet seinerseits sein eigenes codiertes Signal an die Schuss waffe zurück. Dieses US-Dokument wird als eine Grundlage für den Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1 verwendet.
  • Das Dokument WO 98/04880 A offenbart einen Mechanismus zum Blockieren von Schusswaffen, der durch einen Transponder aktiviert wird, der in einer Armbanduhr vorgesehen ist, die durch einen berechtigten Schusswaffenbenutzer getragen wird. Obwohl diese Referenz die Idee offenbart, Leistung an einen ansonsten nicht mit Leistung versorgten Anhänger zu übertragen, sendet der Anhänger ein separates Signal an die Elektronik der Schusswaffe zurück.
  • Das Dokument WO 00/16030 A offenbart ein System zum Erhöhen der Sicherheit von Schusswaffen, bei dem aktive Kennzeichen bevorzugt werden. Es offenbart nicht die Idee zum Übertragen des Codes zurück zur Schusswaffe durch "umgekehrtes Modulieren" eines Leistungssignals.
  • Das Dokument EP 0 991 026 A offenbart ein System zur Kontrolle der Berechtigung, bei dem ein Transponder in einer Einrichtung, z. B. in einer Armbanduhr vorgesehen ist, die durch eine berechtigte Person getragen wird, und ein Empfänger in einer Schusswaffe vorgesehen ist. Der Anhänger überträgt ein Schwachstromsignal durch die Hand des Benutzers in die Schusswaffe. Ein Elektrodenpaar im Griff der Schusswaffe wirkt als eine Schnittstelle zwischen dem Benutzer und der Schusswaffe. Die Erkennungsdaten werden somit nicht als ein elektromagnetisches Leistungssignal mit einer vorgegebenen regelmäßigen Frequenz durch kapazitive Kopplung übertragen.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Daher wurde ein Bedarf an einem System zur Sicherheit von Schusswaffen erkannt, das nur durch eine berechtigte Person zuverlässig freigegeben wird. Es besteht ein Bedarf an einer Vorrichtung, die eine Aktivierung in enger Nähe schafft durch eine herkömmlich kleine Personenerkennungsvorrichtung, die vorzugsweise ein Anhänger ist, der unauffällig an einer Stelle der Person gehalten, mitgeführt oder getragen wird, die sich beim Gebaruch einer Schusswaffe in großer Nähe zu dieser befindet, wie etwa ein unauffälliges Schmuckstück oder ein Fingerring. Es ist erwünscht, dass der Erkennungsanhänger derart ist, dass er ununterbrochen für Zwecke der Polizeitätigkeit und zum Sportschießen, Jagen und Personenschutz getragen werden kann. Es sollte möglich sein, mit dem Anhänger zu schlafen, so dass der nächtliche Wohnungsschutz eine praktische Option darstellt. Der Mechanismus zum Erhöhen der Sicherheit sollte automatisch und zuverlässig arbeiten, ohne andere vorhandene manuell betätigte Sicherheitsmechanismen, die an den meisten Schusswaffen bereits vorhanden sind, zu stören. Das System sollte eine große Anzahl von unterschiedlichen Personenerkennungscodes bereitstellen. Die Vorrichtung sollte bei der Herstellung programmierbar sein und vorzugsweise bei der Herstellung in der Weise programmiert werden, dass dann, wenn die Erkennungsvorrichtung verloren geht oder gestohlen wird, die Schusswaffe für eine Verwendung mit einer Ersatzerkennungsvorrichtung und einem Ersatzanhänger neu programmiert werden kann, so dass die Schusswaffe nicht durch eine andere Person, die im Besitz des zuvor verloren gegangenen oder gestohlenen Erkennungsanhängers ist, betätigt werden kann. Die Vorrichtung sollte vorteilhaft nicht durch Personen programmiert werden können. Nicht sanktionierte Benutzer und Kinder sollten das System nicht neu programmieren können, um sich zu berechtigten Benutzern zu machen. Die benötigte Vorrichtung zum Erhöhen der Sicherheit sollte außerdem eine zuverlässige Leistungsquelle bereitstellen, die mit oder in der Schusswaffe tragbar mitgeführt werden kann, so dass die Erkennungsvorrichtung oder der Erkennungsanhänger keine eigene getrennte Leistungsversorgung benötigt und deswegen klein und bequem zu tragen hergestellt werden kann und vorzugsweise ständig getragen werden kann.
  • Die tragbare Leistungsversorgung sollte den Benutzer zuverlässig warnen, wenn die Leistung gering ist, sollte jedoch zuverlässig weiterarbeiten, bis die Warnung beachtet wird und die Leistungsversorgung aufgefrischt wird.
  • Der Mechanismus, der verwendet wird, um ein Abfeuern zu verhindern und wahlweise freizugeben, sollte auf Trägheitskräfte infolge von schnellen Bewegungen der Schusswaffe unempfindlich sein, um die Zuverlässigkeit des Systems zum Erhöhen der Sicherheit zu verbessern.
  • Die vorhergehenden und weitere Aufgaben und Vorteile wurden in dem System zum Erhöhen der Sicherheit von Schusswaffen sowie in der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung realisiert und bereitgestellt. Die Erfindung schafft eine Verhinderungseinrichtung zum Verhindern des Abfeuerns einer Schusswaffe, ohne dass eine Leistung bereitgestellt wird. Sie ist mit einer zuverlässigen trag baren Batterieleistungsversorgung versehen. Ein Näherungs-"Einschalter" verbindet die Leistungsversorgung mit einer Abfrageschaltung, wenn sich eine Personenerkennungsvorrichtung in enger Nähe zur Abfrageschaltung befindet. Die Abfrageschaltung prüft elektronisch die direkte Umgebung nach einem Erkennungscode einer berechtigten Person, der in der Personenerkennungsvorrichtung gespeichert ist. Die Personenerkennungsvorrichtung ist in einem kleinen Personenanhänger befestigt, der durch den berechtigten Benutzer mitgeführt oder getragen wird, wobei der Anhänger vorzugsweise ein Fingerring oder eine anderes kleines Schmuckstück ist, das automatisch nahe an die Schusswaffe gebracht wird, wenn diese verwendet werden soll. Die Personenerkennungsvorrichtung umfasst vorzugsweise ein passives Kennzeichen, das mit einem Personenidentifizierungscode programmiert ist. Das passive Kennzeichen empfängt vorteilhaft Leistung, die von der Schusswaffe in Form einer elektromagnetischen Welle oder eines Leistungssignals gesendet wird. Das passive Kennzeichen empfängt das Leistungssignal von der Schusswaffe in Form von elektromagnetischer Energie und wird hierdurch aktiviert. Bei Aktivierung liefert das passive Kennzeichen ein codiertes Rückkehrsignal, das dem Personenidentifizierungscode entspricht. Das codierte Signal wird in der Schusswaffe von einer Leseschaltung gelesen. Wenn der Code, der durch das Identifizierungskennzeichen geliefert wird, mit einem in der Leseschaltung gespeicherten vorprogrammierten Code übereinstimmt, reagiert die Leseschaltung, um den Verhinderungsmechanismus zurückzuziehen, so dass eine Betätigung des Abzugs und ein Abfeuern der Schusswaffe freigegeben werden. Wenn die Schusswaffe auf diese Weise freigegeben ist, kann sich der berechtigte Benutzer entscheiden, den Abzug zu ziehen und die Schusswaffe zu entladen.
  • Es wird somit ein System zum Erhöhen der Sicherheit von Schusswaffen geschaffen, das wenigstens eine Verhinderungseinrichtung, die vorzugsweise ein Verhinderungsmagnet ist, umfasst, die in der Schusswaffe funktional angeschlossen ist. Die Verhinderungseinrichtung hat eine Blockierungsstellung, um ein Abfeuern zu verhindern, und eine Abfeuerungsstellung, um ein Abfeuern zuzulassen. Eine elektrische Aktivierungsschaltung ist mit der Verhinderungseinrichtung funktional verbunden, um die Verhinderungseinrichtung zwischen der Blockierungsstellung und der Abfeuerungsstellung zu bewegen. Eine tragbare Leistungsversorgung wird in der Schusswaffe gehalten und ist mit der elektrischen Aktivierungsschaltung gekoppelt, um elektrische Leistung bereitzustellen. Ein Leistungssignalsender ist in der Schusswaffe angebracht und mit der tragbaren Leistungsversorgung gekoppelt, um ein elektromagnetisches Leistungssignal zu senden. Ein passives Kennzeichen ist in einem kleinen Anhänger, wie etwa ein kleines Schmuckstück, und vorzugsweise in einem Fingerring angebracht. Das passive Identifizierungskennzeichen spricht auf das elektromagnetische Leistungssignal an, das von der Schusswaffe gesendet wird, und wird beim Empfangen von Leistung hiervon erregt. Beim Empfangen von Leistung aus dem Leistungssignal aktiviert das passive Kennzeichen ein Rückkehrsignal, das einen Personenidentifizierungscode trägt, der in die Mikroschaltungsanordnung des passiven Kennzeichens vorprogrammiert wurde. Eine Leseschaltung ist in der Schusswaffe vorgesehen, die auf das Personenidentifizierungssignal anspricht, um die elektrische Aktivierungsschaltung lediglich beim Erfassen eines Personenidentifizierungscodes, der mit einem in dem Lesespeicher gespeicherten berechtigten Code übereinstimmt, zu aktivieren. Wenn der übereinstimmende Code erfasst wird, wird Leistung von der tragbaren Leistungsversorgung durch die Aktivierungsschaltung zu der Verhinderungseinrichtung geschaltet, wodurch deren Bewegung aus der Verhinderungsstellung in die nicht blockierte Stellung bewirkt wird. Wenn der Abfeuerungsmechanismus nicht blockiert ist und angenommen wird, dass jede weitere mechanische Sicherheitseinrichtung ausgeschaltet ist, kann die Schusswaffe durch den berechtigten Benutzer abgefeuert werden.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung enthält der Leistungssignalsender eine elektrische Stromoszillatorschaltung, die mit einer ein Magnetfeld erzeugenden Senderspule verbunden ist. Die ein Magnetfeld erzeugende Spule umfasst vorzugsweise einen elektromagnetischen Kern mit einer geringen Hysteresecharakteristik. Der Kern ist mit einer kleinen Spule aus leitfähigem Draht umwickelt. In einer bevorzugten Ausführungsform wirkt diese Leistungssignal-Senderspule wie eine Primärspule eines Transformators. Ein oszillierendes Magnetfeld wird erzeugt, indem ein oszillierender elektrischer Strom oder ein elektrischer Wechselstrom durch die Spule geleitet wird. Das Magnetfeld oszilliert, wobei es die Polarität mit der gleichen Frequenz wie der oszillierende Strom ändert, und erzeugt dadurch ein Leistungssignal, das durch den Elektromagneten gesendet wird. Eine Oszillationsfrequenz, die niedriger ist als die von typischen Hochfrequenzübertragungen, wobei eine Frequenz im kHz- und MHz-Bereich und darüber hinaus bevorzugt und eine Frequenz von etwa 125 kHz stärker bevorzugt ist, wird gemäß einem Aspekt der Erfindung verwendet. Das passive Kennzeichen enthält gleichfalls eine elektromagnetische Spule, die einen kleinen Kern und eine kleine Spule aus einem leitenden Draht, der um diesen gewickelt ist, umfasst. In der Ausführungsform, bei der der Leistungssender wie eine Primärtransformatorspule wirkt, wirkt die in dem Kennzeichen befindliche Spule wie eine Sekundärtransformatorspule. Die Spule in dem Kennzeichen empfängt die elektromagnetische Energie, wenn sie sich sehr nahe an der Leistungssenderspule in der Schusswaffe befindet. In der beschriebenen Ausführungsform wirken der Leistungssender und das Kennzeichen gemeinsam wie ein schwach gekoppelter Transformator. Eine enge Nähe ist erforderlich für eine adäquate Leistungsübertragung an das Kennzeichen. Die Leistung wird in geeigneter Weise im Kennzeichen empfangen, um eine entfernte Leistungsquelle für die Kennzeichenschaltungsanordnung bereitzustellen. Das Leistungssignal wird außerdem vorzugsweise dividiert und als Taktimpuls für die Schaltung zum Erzeugen eines codierten Signals in der Kennzeicheneinheit verwendet, das zurück an eine Leseschaltung gesendet wird, die das codierte Signal liest und decodiert, um festzustellen, ob der Code der eines berechtigten Benutzers ist.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Personenidentifizierungscode in dem passiven Kennzeichen vorprogrammiert und die Kennzeichenschaltung schließt die Kennzeichenspule gemäß einem vorprogrammierten Code in der Schaltung periodisch kurz (d. h. führt einen teilweisen Kurzschluss herbei). Die elektromagnetische Leistungsübertragung zwischen der Senderspule und der Kennzeichenspule wirkt wie ein schwach gekoppelter Transformator, so dass das periodische Kurzschließen der Kennzeichenspule die Spannung des elektrischen Stroms, der durch die Leistungssenderspule des Senders fließt, periodisch und gleichzeitig (d. h. mit Lichtgeschwindigkeit) ändert. Dadurch wird das Leistungssignal unter Verwendung eines Phänomens der Signalrückstreuung ein Trägersignal. Die Änderung der Spannung über der Primärspule, die durch das Kurzschließen der Sekundärspule in dem Identifizierungskennzeichen bewirkt wird, entspricht dem im Kennzeichen gespeicherten Personenidentifizierungscode. Die Änderungen der Spannung werden durch eine Leseschaltung "gelesen", die mit der Leistungssenderspule verbunden ist, wobei sie als eine Spitzenspannungs-Detektionsschaltung verwendet wird. Die Spannungsänderungen werden in einen digitalen Code umgesetzt, der dann mit einem Code verglichen wird, der in den Speicher in der Leseschaltung programmiert oder auf andere Weise darin gespeichert ist. Wenn der Code, der durch das Kennzeichen erzeugt und in dem Leistungssendersignal zurück zur Leseeinrichtung befördert wird, dem im Voraus aufgezeichneten Code in der Speicherschaltung der Leseeinrichtung entspricht, wirkt die Aktivierungsschaltung in der Weise wirksam, dass sie die Verhinderungseinrichtung mit der Leistungsversorgung verbindet, wodurch die Blockierung des Abfeuerungsmechanismus aufgehoben wird.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Leistungssenderschaltung "eingeschaltet", um ein Leistungssendersignal nur dann auszusenden, wenn ein Schalter im Griff oder Schaft der Schusswaffe betätigt wird. Der "Einschalter" des Leistungssignalsenders wird vorzugsweise nur dann aktiviert, wenn sich der Anhänger, in dem das passive Kennzeichen getragen wird, sehr nahe an der Schusswaffe befindet. Dies schont die Energieversorgung in der tragbaren Leistungsversorgung, indem nur dann Strom verbraucht wird, wenn sich das passive Kennzeichen nahe an der Schusswaffe befindet.
  • Ein zusätzliches Merkmal zum Einsparen von Leistung besteht darin, dass dann, wenn die Leseschaltung die Identifizierung eines Codes eines berechtigten Benutzers liest und diesen bestätigt, die Verhinderungseinrichtung betätigt wird, um den Abfeuermechanismus freizugeben, wobei die Leistungssenderschaltung das Senden des Leistungssignals unterbricht. Die Abfrageschaltung sucht nicht mehr nach dem passiven Kennzeichen und dem darin programmierten berechtigten Code. Die Verhinderungseinrichtung wird einfach in der freigegebenen Abfeuerungsstellung gehalten, solange der "Einschalter" eingeschaltet ist. Wenn die Schusswaffe fallengelassen wird, dem berechtigten Benutzer abgerungen oder von diesem auf andere Weise freigegeben wird, kehrt die Verhinderungseinrichtung in ihre normale Stellung zum Verhindern des Abfeuerns zurück.
  • Gemäß einer weiteren alternativen Ausführungsform der Erfindung wird die Leistungssenderschaltung periodisch "eingeschaltet", um ein Leistungssendersignal zu senden, um zu bestimmen, ob sich ein passives Kennzeichen sehr nahe am Griff oder Schaft der Schusswaffe befindet. Die Leistung der Freigabeschaltungsanordnung wird vorzugsweise aktiviert, wenn sich der Anhänger, in dem das passive Kennzeichen mitgeführt wird, sehr nahe an der Schusswaffe befindet. Dies schont die Energieversorgung in der tragbaren Leistungsversorgung, indem Strom sparsam und periodisch verwendet wird, um die Umgebung abzufragen und ansonsten nur dann, wenn sich das passive Kennzeichen nahe an der Schusswaffe befindet.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist der Mechanismus der Verhinderungseinrichtung in der Weise hergestellt, dass er einer Trägheitskraft widersteht, die eine Relativbewegung der inneren Teile des Mechanismus der Verhinderungseinrichtung bewirken und infolge von raschen Änderungen der Bewegungsrichtung der Schusswaffe den Abfeuermechanismus unbeabsichtigt freigeben könnte. Ein Paar von in Winkelrichtung orientierten Elektromagneten werden als Verhinderungseinrichtung verwendet, um den Abfeuermechanismus zu blockieren. Ein erster Elektromagnet ist vorteilhaft für eine axiale Hin- und Herbewegung eines Blockierstabs in einer axialen Richtung positioniert, um den Abfeuermechanismus zu blockieren oder freizugeben, und ein zweiter Elektromagnet ist für eine axiale Hin- und Herbewegung eines zweiten Blockierstabs in einer weiteren axialen Richtung positioniert, wobei die zweite axiale Richtung unter einem Winkel zum ersten Elektromagneten und an einer Stelle verläuft, um eine Bewegung des ersten Blockierstabs des ersten Elektromagneten zu verhindern. Beide Elektromagnete müssen aus ihren normalen Blockierstellungen betätigt werden, um dem Benutzer das Abfeuern der Schusswaffe zu ermöglichen. Die Winkelbeziehung verhindert, dass eine unbeabsichtigte schnelle Änderung der Bewegungsrichtung der Schusswaffe den Blockierstab des Elektromagneten der Verhinderungseinrichtung durch eine Trägheitskraft bewegt, um die Blockierung des Abfeuermechanismus aufzuheben. Diese Anordnung verringert die Möglichkeiten der Betätigung, die durch eine Trägheitsbewegung innerer Teile des Mechanismus der Verhinderungseinrichtung bewirkt wird, wie etwa durch Anschlagen, Anstoßen oder Schütteln der Schusswaffe in der axialen Richtung des Elektromagneten. Der zweite Elektromagnet ist mit einer Winkelbeziehung zum ersten Elektromagneten positioniert, so dass eine Trägheitsbewegung des Blockierstabs jedes Elektromagnets der Verhinderungseinrichtung in einer axialen Richtung nicht gleichzeitig eine Trägheitsbewegung des Blockierstabs des anderen Elektromagneten zur Folge hat. Eine Winkelbeziehung von näherungsweise einem rechten Winkel (etwa 90 Grad) ist für diesen Zweck vorteilhaft. Ein Großteil des Vorteils könnte trotzdem bei anderen Winkeln erreicht werden, wenn der in der Schusswaffe zur Verfügung stehende Raum eine andere Winkelbeziehung erfordern würde. Die Wahrscheinlichkeit, dass eine Schusswaffe mit einer ausreichend raschen Beschleunigung in der genauen Richtung lediglich eines einzigen Elektromag neten schnell ruckartig bewegt wird (d. h. eine axial ausgerichtete ruckartige Bewegung mit einer ausreichenden Kraft, um einen federbelasteten Blockierstab eines federbelasteten Elektromagneten in eine nicht blockierte Stellung zu bewegen) und dass der Benutzer gleichzeitig den Abzug zieht, ist gering. Diese einmalige Doppelwinkelanordnung des Elektromagneten der Verhinderungseinrichtung verhindert trotzdem alle noch so geringen Möglichkeiten eines unbeabsichtigten Unglücksfalls infolge einer Fehlbedienung der Schusswaffe.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält die tragbare Leistungsversorgung eine Primärbatterie mit einer vorgegebenen Nennspannung und eine Sicherungsbatterie mit der gleichen vorgegebenen Nennspannung. Eine Sicherungsschaltung ist geschaltet, um zu erfassen, wenn die Spannung in der Primärbatterie unter einen vorgegebenen minimalen Spannungspegel absinkt. Beim Erfassen dieser minimalen Spannung verbindet die Sicherungsschaltung die Sicherungsbatterie mit dem Sicherheitssystem. Die Sicherungsbatterie wird vorzugsweise an Stelle der Primärbatterie und nicht zusätzlich zu dieser geschaltet. Der Benutzer wird benachrichtigt, wenn die Sicherheitsbatterie in den Stromkreis geschaltet wurde, so dass ein Batteriewechsel ausgeführt werden kann. Der Benachrichtigungsmechanismus kann z. B. ein akustisches periodische Summersignal sein. Das Zeitintervall zwischen Summertönen könnte etwa eine Minute bis fünf Minuten betragen. Das Signal dauert vorteilhaft so lange an, wie die Sicherungsbatterie angeschaltet ist, so dass der Benutzer ständig gewarnt wird, die Primärbatterie zu ersetzen. Das System zum Erhöhen der Sicherheit wird weiter unter Verwendung der Leistung der Sicherungsbatterie betrieben. Der Benutzer kann dadurch Situationen der Unmöglichkeit der Verwendung des Schusswaffe infolge einer schwachen Batterie vermeiden. Die Primärbatterie kann vorteilhaft zwei Batterien umfassen, die parallel geschaltet sind, um eine maximale Leistung der Primärbatterie und eine verlängerte Batterielebensdauer zu gewährleisten. Außerdem werden vorzugsweise Lithiumbatterien wegen ihrer Charakteristiken der verlängerten Lebensdauer verwendet.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Leistungssparschaltung vorgesehen, durch die die Leistung an den Mechanismus des Elektromagneten der Verhinderungseinrichtung nach einer festgelegten Zeitperiode, nachdem der Elektromagnet anfänglich in eine Gebrauchsstellung der Schusswaffe oder eine nicht blockierte Stellung aktiviert wurde, verringert wird.
  • Elektromagnete benötigen einen kleineren Strom, um den betätigten Stab in der betätigten Stellung zu halten, als der Strom, der für eine anfängliche Betätigung erforderlich ist. Deswegen wird beim Tragen der Schusswaffe während einer längeren Periode im "eingeschalteten" oder verwendungsbereiten Zustand, wobei der Abfeuermechanismus nicht blockiert ist, Leistung nicht mit der gleichen Rate verbraucht wie dann, wenn der Elektromagnet anfänglich aktiviert wird. In einer bevorzugten Ausführungsform gibt diese Leistungssparschaltung periodisch kurze Stöße eines großen Stroms aus, wobei zwischen den Stößen ein minimaler Haltestrom bereitgestellt wird. Dadurch wird dann, wenn sich der Elektromagnet unbeabsichtigt in die Verhinderungsstellung bewegt, während er mit dem geringeren Strom versorgt wird, um lediglich seine Stellung aufrechtzuerhalten, der periodische Impuls mit großem Strom den Elektromagnet ohne Neuinitialisierung des gesamten Systems in die nicht blockierte Stellung zurückführen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung liefert die Leistungssenderschaltung ein elektromagnetisches Leistungssignal in Form eines oszillierenden Magnetfelds mit einer vorgegebenen niedrigen Frequenz. Ein System, das Komponenten verwendet, die für eine Verwendung bei 125 kHz entworfen wurden, hat sich als nützlich herausgestellt. Das magnetische Kennzeichen der Personenidentifizierungsvorrichtung überlagert dem Leistungssendersignal ein Rückstreusignal. Das Rückstreusignal stellt eine analoge Version des Personen-ID-Codes dar. Es hat sich vorteilhaft herausgestellt, dass ein Codierungssystem mit Frequenzumtastung (FSK) nützlich ist und ein codiertes Rückkehrsignal, das den Personen-ID-Code repräsentiert, zuverlässig liefert. Das System mit FSK-Codierung ist sehr zuverlässig und ist widerstandsfähig gegenüber kleineren Schwankungen und Feldunterbrechungen. In dem FSK-System wird die Kennzeichenspule periodisch kurzgeschlossen (durch einen Transistor über die Spulenanschlüsse teilweise kurzgeschlossen) und anschließend unterbrochen (d. h. in Leerlauf geschaltet) bei Frequenzen, die niedriger sind als die Frequenz des Leistungssignals von der Senderprimärspule. Die Sekundärspule ist z. B. nicht kurzgeschlossen und wird dann für eine erste Anzahl von Zyklen des Primärleistungssignals kurzgeschlossen, um die Binärzahl "0" darzustellen. Dann wird die Sekundärspule unterbrochen und anschließend für eine zweite Anzahl von Zyklen kurzgeschlossen, um die Binärzahl "1" darzustellen. In einem speziellen Beispiel entsprechen acht unterbrochene Zyklen und acht kurzgeschlossene Zyklen der Zahl null und zehn unterbrochene Zyklen und zehn kurzgeschlossene Zyklen entsprechen der Zahl eins in einem Binärcodesystem. Somit entsprechen acht vollständige Spannungszyklen des Leistungssendersignals, denen acht kurzgeschlossene Zyklen bei einer niedrigeren Spannung (ein Abfall von 60 dB kann zuverlässig erfasst werden) folgen, der Zahl null und zehn vollständige Spannungszyklen, den zehn kurzgeschlossene Zyklen folgen, entsprechen der Zahl eins. Die Folge von Nullen und Einsen stellen den Personenidentifizierungscode dar. Die Anzahl von Bits des Speichers bestimmt die Anzahl der möglichen unterschiedlichen Identifizierungscodes. Deswegen wird ein Binärcode dem Leistungssendersignal überlagert, wobei das Leistungssignal gemäß dem Phänomen der Rückstreuung als ein Trägersignal für das codierte Rückkehrsignal in Übereinstimmung mit dem in das passive Kennzeichen programmierten Code wirkt. Die Verwendung des Systems mit Frequenzumtastung gewährleistet eine zuverlässige Datenübertragung, da es gegen "Rausch"-Störungen von Quellen elektromagnetischer Felder resistent ist.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung bilden Mikrochips einen Teil des magnetischen Kennzeichens. Kostengünstige Mikrochips, die kleiner als einige Quadratzentimeter sind, stehen mit vielen Bits an programmierbaren Speicherinformationen zur Verfügung. Ein Mikrochip, der eine Kapazität von 96 Informationsbits hat, ist z. B. ausreichend klein, dass er an oder in einen Fingerring passt. Die 96 Informationsbits können in einer großen Anzahl von aufzeichnungsfähigen Personencodes nacheinander angeordnet werden. Der Code und die Leseeinrichtung können z. B. in der Weise beschaffen sein, dass einige der verfügbaren Bits die Startposition zum zyklischen Schalten durch den Code in geeigneter Reihenfolge signalisieren. Jedes Signal zum Kurzschließen der Kennzeichenspule kann aus vier Bits aufgebaut sein, wobei eines dieser Bits Paritätsinformationen befördert und drei Bits die Abfolge des Kurzschließens befördern können, d. h. acht Zyklen oder zehn Zyklen. Die Folge aus 96 Bits kann deswegen etwa 822 unterschiedliche mögliche ID-Codes repräsentieren, die in einer berechtigten Benutzeridentifikationsvorrichtung einzeln vorprogrammiert oder gespeichert sein können.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Codeleserschaltung in der Schusswaffensicherheitsvorrichtung programmierbar. Um das System zu programmieren, wird es eingeschaltet, um ein Leistungssignal zu senden. Ein Programmierkennzeichen, auf dem das geheime Programmiercode im Voraus aufgezeichnet wurde und das vorzugsweise lediglich in der Fertigungseinrich tung gewartet und gesichert wird, wird in der Nähe der Leseeinrichtung angeordnet, so dass die Leseeinrichtung den speziellen Programmiercode liest. Die Leseeinrichtung aller Systeme ist so im Voraus programmiert, dass sie den speziellen Programmiercode erkennt und auf den Code anspricht, indem sie die Leseeinrichtung in eine besondere Programmierbetriebsart versetzt. Bevor die Leseeinrichtung ausgeschaltet wird, wird ein mit einer Personen-ID codierter Ring, der den Personenidentifizierungscode aufweist, der zur Verwendung berechtigt werden soll, in der Nähe der Leseeinrichtung angeordnet. In der Programmierbetriebsart zeichnet die Leseeinrichtung den Code des Rings als berechtigten Code auf. Wenn die Programmierung beendet ist, wird der Ring, der ein passives Kennzeichen mit diesem berechtigten programmierten Code trägt, die Schusswaffe aus der Verhinderungsstellung in die nicht blockierte Abfeuerstellung aktivieren. Die Schusswaffe kann vorprogrammiert sein, vorzugsweise lediglich in der Fertigungsanlage, in der das geheime Programmierkennzeichen gesichert wird, um einen anderen Code unter Verwendung des gleichen Mechanismus zu berechtigen. Der erste Code könnte überschrieben und ihm dadurch die Berechtigung entzogen werden.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung hat die Codeleseschaltung eine Schaltungsanordnung zum Aufzeichnen mehrerer Codes, wenn sie in der Programmierbetriebsart ist, so dass für die gleiche Schusswaffe mehr als ein Personenidentifikationscode berechtigt werden könnte. Beim Verlust eines der berechtigten codierten Kennzeichen könnte die Schusswaffe neu programmiert werden, um die Berechtigung des verlorenen Codes zu beseitigen, wodurch die Sicherheit des Schusswaffensystems aufrechterhalten wird.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
  • 1 ist eine schematische Seitenschnittansicht des Griffs oder des Schafts einer Schusswaffe und eines Personenanhängers, die eine Vorrichtung und ein System zum erhöhen der Sicherheit gemäß der Verwendung umfassen, wobei des Weiteren ein Benutzer, der für die Verwendung der Schusswaffe positioniert ist, in Phantomlinien dargestellt ist;
  • 2 ist eine schematische Vorderansicht mit einem teilweise Ausschnitt des Griffs oder des Schafts einer Schusswaffe, die eine Anordnung von internen Komponenten einer Sicherheitsvorrichtung und eines Sicherheitssystems mit passivem Kennzeichen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch darstellt;
  • 3 ist eine schematische Darstellung elektrischer, elektromechanischer und elektromagnetischer Komponenten einer Sicherheitsvorrichtung und eines Sicherheitssystems mit passivem Kennzeichen gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 4 ist eine Montageansicht einer Ausführungsform eines Personenanhängers mit passivem Kennzeichen und insbesondere eines Fingerrings, die ein passives Kennzeichen zeigt, das in den Personenanhänger gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung eingebaut ist;
  • 5 ist eine schematischer elektrischer Schaltplan einer elektrischen Aktivierungsschaltung, die eine Primärleistungssenderspule, eine Sekundärleistungssenderspule und einen Verhinderungsmechanismus gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält;
  • 6 ist ein schematischer Ablaufplan einer Leseschaltung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung;
  • 7 ist ein schematischer Ablaufplan der Logik der Batteriesicherungsschaltung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung;
  • 8 ist eine schematische graphische Darstellung des elektrischen Stroms in einer Aktivierungsschaltung (in durchgehenden Linien dargestellt) und des elektrischen Stroms, der an einen Verhinderungsmechanismus geliefert wird (in gestrichelten Linien dargestellt);
  • 9 ist eine schematische Darstellung einer schwach gekoppelten Primärleistungssenderspule und einer Sekundärspule des passiven Kennzeichens, wobei die Flusslinien der magnetischen Kopplung zwischen ihnen als Phantomlinien dargestellt sind; und
  • 10 ist eine schematische graphische Darstellung eines Abschnitts eines magnetischen Leistungssignals von der Primärspule, wobei ein codiertes Identifizierungssignal durch zeitgesteuertes teilweises Kurzschließen der Sekundärspule gemäß einem im Voraus aufgezeichneten codierten Identifizierungssignal der Primärspule überlagert ist.
  • GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
  • 1 stellt eine Sicherheitsvorrichtung und ein System 10 schematisch dar, die in einer Schusswaffe 20 angebracht sind, die in einem Querschnitt einer teilweisen Seitenansicht dargestellt ist, die eine Person 12 (in Phantomlinien dargestellt) zeigt, wobei die Hand 14 der Person (ebenfalls in Phantomlinien dargestellt) am Griff oder Schaft 22 der Schusswaffe anliegt. Die Hand 14 der Person ist in einer normalen Griffstellung dargestellt, um einen Abzug 26 zum Betätigen eines Abfeuermechanismus 24 zu ziehen. Der Abfeuermechanismus 24 kann z. B. einen Abzug 26 enthalten, der beim Ziehen mit einem Abzugfinger 16 durch einen bewussten Kraftaufwand der Person 12 geschwenkt wird. Das Ziehen des Abzugs 26 hebt gleichzeitig einen Sicherungshebel 28 an und bewegt eine Hammerfreigabeeinrichtung 30 nach vorn, um einen federbelasteten Hammer 32 zu lösen. Bei der Freigabe dreht sich der federbelastete Hammer 32 schnell, um gegen einen Schlagbolzen 34 zu schlagen. In der dargestellten Ausführungsform wird eine Sicherheitsbrücke 36 in einem vertikalen Schlitz für eine Bewegung durch den Sicherungshebel 28 gleitfähig gehalten, der beim Ziehen des Abzugs nach oben schwenkt. Eine mechanische Sicherheitseinrichtung 38 ist außerdem vorgesehen, die zwischen der Abfeuerstellung und einer Sicherheitsstellung gleiten kann. Wenn die mechanische Sicherheitseinrichtung 38 in der dargestellten Ausführungsform in eine hintere Stellung gleitet, gelangt sie an der Sicherungsbrücke 36 in Eingriff und blockiert die Bewegung des Sicherungshebels 28, wobei die Verhinderung der Bewegung des Sicherungshebels 28 die Bewegung des Abzugs anhält und dadurch ein Freigeben des Hammers 32 verhindert. Nur dann, wenn die mechanische Sicherheitseinrichtung 38 in eine vordere Stellung (in gestrichelten Linien dargestellt) gleitet, kann sich die Hammerfreigabeeinrichtung 30 nach vorn bewegen, um den Hammer 32 freizugeben.
  • Der in 1 dargestellte Abfeuermechanismus ist eine Anordnung in Übereinstimmung mit der Konstruktion einiger vorhandener Schusswaffen und ist lediglich ein Beispiel eines Schusswaffen-Abfeuermechanismus, für den die Erfindung nützlich ist. Die meisten Abfeuermechanismen für Schusswaffen enthalten einen Abzug, ähnlich dem Abzug 26, der einen Hammer freigibt, ähnlich dem Hammer 32, um zu bewirken, dass ein Schlagbolzen, ähnlich dem Bolzen 34, gegen eine geladenen Munition schlägt, wodurch eine Ladung gezündet wird, so dass ein Projektil aus der Schusswaffe ausgestoßen wird. Die geladene Munition ist typischerweise eine Patrone mit einer Schießpulverladung und einem Projektil oder mehreren Projektilen wie in einer Schrotflintenhülse. Zentralfeuerpatronen oder Randfeuerpatronen (nicht gezeigt) sind typische Arten von Munition. Einige neu vorgeschlagene Schusswaffen enthalten eine elektrische oder Laserzündung eines Treibmittels in einer Patrone, um zu bewirken, dass sich ein Projektil rasch bewegt und aus dem Lauf der Schusswaffe ausgestoßen wird. Bestimmte Prinzipien der vorliegenden Erfindung können nützlich sein, um die Sicherheit zu erhöhen und ein unberechtigtes Abfeuern sowohl bei mechanischen, durch einen Hammer aktivierten Schusswaffen als auch bei neu vorgeschlagenen elektrisch oder durch Laser aktivierten Schusswaffen zu reduzieren, wie im Folgenden genauer erläutert wird.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in 1 dargestellt ist, ist ein Verhinderungsmechanismus 40 in dem Griff oder Schaft 22 der Schusswaffe befestigt. Der in 1 gezeigte Verhinderungsmechanismus 40 weist einen ersten Blockierstab 42 mit einer ersten Stellung 44 oder einer Verhinderungsstellung 44 (in durchgehenden Linien dargestellt) auf, in der das Abfeuern des Abfeuermechanismus 24 verhindert ist. In der dargestellten Ausführungsform umfasst der Verhinderungsmechanismus 40 einen ersten Elektromagnet 50 mit einem ersten Blockierstab 42, der längs einer ersten axialen Richtung 52 elektromagnetisch bewegt werden kann. Der Verhinderungsmechanismus 40 ist mit einer elektrischen Aktivierungsschaltung 60 verbunden, durch die der Blockierstab 42 betätigt werden kann, um sich von einer ersten Verhinderungsstellung 44 in eine zweite nicht blockierte Stellung oder eine Freigabestellung 48 zu bewegen. In der dargestellten Ausführungsform ist der Blockierstab 42 mit einer Vorbelastungsvorrichtung 46, die in 1 als eine Feder 46 schematisch dargestellt ist, vorbelastet. Dadurch wird der erste Blockierstab 42 des Verhinderungsmechanismus 40 in einer ersten Verhinderungsstellung gehalten, so dass ein Ziehen am Abzug 26 nicht bewirkt, dass die Schusswaffe entladen wird; eine Bewegung des Abzugs ist verhindert. Der Abfeuermechanismus wird wirksam gesperrt, selbst wenn die mechanische Sicherheitseinrichtung 38 möglicherweise in die Stellung "ausgeschaltete" Sicherung bewegt wurde.
  • Eine elektrische Aktivierungsschaltung 60 ist durch eine Leitung 62 mit der Verhinderungseinrichtung 40 verbunden. Einer der wesentlichen Aspekte der Erfindung besteht darin, dass die Verhinderungseinrichtung 40 nur bei Identifikation eines berechtigten Benutzers 12 in die nicht blockierte Stellung bewegt wird. Der berechtigte Benutzer 12 trägt oder führt auf andere Weise einen Identifikationsanhänger 70 mit, wie etwa ein Fingerring 70, der eine passive Kennzeicheneinheit 72 aufweist, die durch den Benutzer an der Schusswaffe an einer geeigneten nahe gelegenen Stelle, wie etwa der Griff 22 der Schusswaffe 20, angeordnet wird, so dass eine Abfrageschaltung 74, die mit der Aktivierungsschaltung gekoppelt ist, die direkte Umgebung nach einem berechtigten Code in der Personenidentifizierungsvorrichtung 70 prüfen kann.
  • Einzigartig und vorteilhaft hält die Personenidentifizierungsvorrichtung 70 gemäß der vorliegenden Erfindung eine passive Kennzeicheneinheit 72, die keine eigene eingebaute Leistungsversorgung benötigt. Die passive Kennzeicheneinheit 72 empfängt statt dessen Leistung von einem Leistungssignalsender 76, der durch den elektrischen Leiter 78 mit einer Leistungssignal-Erzeugungsschaltung 80 gekoppelt, die in der Abfrageschaltung enthalten sein kann oder die in der in 1 dargestellten Weise vorhanden sein kann oder die eine getrennte Schaltung sein kann, die mit der Abfrageschaltung 74 gekoppelt sein kann. Die Abfrageschaltung 74 mit ihrer Leistungssignal-Erzeugungsschaltung 80, die wenigstens einen Leistungssignalsender 76 aufweist, kann ferner einen oder mehrere zusätzliche Leistungssignalsender 76 enthalten, so dass das Leistungssignal eine ausreichende Leistung empfangen kann, entweder von einem Signal vom Leistungssender 76 oder einem Signal vom Leistungssender 82, wobei beide Leistungssignale identisch sind, da beide durch die gleiche Leistungssignal-Erzeugungsschaltung 80 geliefert werden. Wie im Folgenden genauer erläutert wird, empfängt das passive Kennzeichen 72 die von der Schusswaffe gesendete Leistung in Form einer elektromagnetischen Welle, die ein Leistungssignal oder beide Leistungssignale umfasst. Beim Empfangen der Leistung wird das passive Kennzeichen 72 durch das Leistungssignal aktiviert und liefert bei der Aktivierung ein codiertes Rückkehrsignal, das einem vorprogrammierten Personenidentifikationscode entspricht, der für das passive Kennzeichen eindeutig ist, an die Identifikationsvorrichtung, in der die passive Kennzeicheneinheit befestigt ist. Des Rückkehrsignal, das dem Personenidentifikationscode entspricht, wird durch eine Leseschaltung 90 gelesen, die Teil der in der Schusswaffe angebrachten Abfrageschaltung 80 ist. Wenn der Code des codierten Rückkehrsignals, das durch die Identifikationsvorrichtung geliefert wird, mit einem vorprogrammierten Code, der in der Leseschaltung 90 gespeichert ist, übereinstimmt, wirkt die Leseschaltung 90 in der Weise, um zu bewirken, dass sich die Verhinderungseinrichtung 40 in ihre zweite nicht blockierte Stellung bewegt, so dass die Betätigung des Abzugs und das Abfeuern der Schusswaffe zugelassen sind. Es wird angemerkt, dass dann, wenn die bereits vorhandene mechanische Sicherungseinrichtung 38 in einer Stellung der "eingeschalteten" Sicherung bleibt, das Abfeuern nicht zugelassen wird, selbst wenn die Abfrageschaltung in der Nähe der Schusswaffe ein passives Kennzeichen mit berechtigtem Code erfasst. Dadurch setzt das erfindungsgemäße Sicherheitssystem die vorhandene Sicherungseinrichtung 38 nicht außer Kraft, sondern verbessert die vorhandene Sicherungseinrichtung 38.
  • Beim Abfragen der Umgebung, einschließlich Senden eines Leistungssignals, des passiven Kennzeichens, das durch das Leistungssignal aktiviert wird, ein codiertes Identifikationssignal zurückzusenden, beim Lesen des codierten Identifikationssignals und Vergleich mit einem vorprogrammierten gespeicherten Code signalisiert die Leseschaltung 90 der elektrischen Aktivierungsschaltung 60, an einem schematisch dargestellten Schalter 92 Leistung von einer Leistungsversorgung 94 entlang dem Leiter 96 durch den Aktivierungsleiter 62 und zu der Verhinderungseinrichtung 40 zu schalten, um dadurch zu bewirken, dass sich die Verhinderungseinrichtung 40 aus ihrer normalen Verhinderungsstellung 44 in die kraftbetätigte nicht blockierte Stellung 48 bewegt. Die eingebaute Leistungsversorgung 94 kann wenigstens eine elektrische Speicherbatterie 98 umfassen. In der bevorzugten Ausführungsform umfasst die Leistungsversorgung 94 eine erste Batterie 98, eine zweite Batterie 100 und eine dritte Sicherungsbatterie 102. Batterien mit großen Energiespeicherungskapazitäten, wie etwa Lithium-Mangandioxid, die im Allgemeinen als "Lithium"-Batterien bezeichnet werden, haben sich als vorteilhaft für die Zwecke der Erfindung gegenüber gegenwärtig bekannten Batterien erwiesen, die nicht so lange halten, die während Nichtgebrauch Energie verlieren können oder die eine periodische Nachladung erfordern sowie Unannehmlichkeiten in Verbindung mit dem Nachladen bereiten. Weitere Typen von Batterien, die gegenwärtig bekannt sind oder später entwickelt werden, könnten trotzdem im Umfang und gemäß weiteren Aspekten der Erfindung verwendet werden. Die erste und die zweite Batterie 98 und 100 bilden eine Primärleistungsquelle 94. Die Primärleistungsquelle 94 und die Sicherungsbatterie 102 sind miteinander und mit dem Sicherheitssystem 10 sowie mit einer Sicherungsleistungsschaltung 104 gekoppelt. Die Sicherungsbatterieschaltung wirkt, um die Eingangsspannung von den Primärbatterien zu prüfen, und wenn die Spannung in der Primärleistungsversorgung 94, d. h. in den Batterien 98 und 100 unter eine vorgegebene minimale Spannung in einem Spannungsbereich fällt, der eine zuverlässige Aktivierung der Verhinderungseinrichtung gewährleistet, verbindet die Sicherungsschaltung mit der Sicherungsbatterie, um Leistung an das Sicherheitssystem 10 zu senden. Die Primärleistungsquelle 94 wird vorzugsweise gleichzeitig oder kurz darauf getrennt, um zu vermeiden, dass Primärbatterien mit niedriger Spannung Leistung aus der Sicherungsbatterie verbrauchen. Diese Schaltungen können auf getrennten Leiterplatten, wie etwa getrennte gedruckte Leiterplatten, die in 1 schematisch dargestellt sind, gebildet sein oder sie können auf der gleichen Leiterplatte wie die elektrische Aktivierungsschaltung 60 und weitere Schaltungen gebildet sein, wie in 2 unten schematisch dargestellt ist, die trotzdem an dieser Stelle gemäß getrennt identifizierbaren Merkmalen beschrieben werden.
  • Um weitere Energie einzusparen, wird eine Energiesparschaltung 106 (siehe 3) verwendet, um den Leistungsbetrag, der durch die Verhinderungseinrichtung 40 verbraucht wird, um die Verhinderungseinrichtung in der nicht blockierten Stellung zu halten, zu reduzieren. Diese Schaltung kann ebenfalls auf einer getrennten Leiterplatte oder auf einer Leiterplatte 60 gemeinsam mit einer oder mehreren anderen Komponenten einteilig gebildet sein.
  • Ein vorteilhaftes Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Abfrage nach der berechtigten Benutzeridentifizierungsvorrichtung 70 lediglich in einem kleinen Bereich nahe an der Schusswaffe erfolgt. Dieses Merkmal ist mit der Abfrageschaltung 74 und wenigstens einem Leistungssignalsender 76, der ein elektromagnetisches Leistungssignal mit begrenzter Reichweite liefert, realisiert. Außerdem kann ein Näherungssystemschalter 112, wie etwa ein magnetisch betätigter Schalter oder ein einfacher manuell umgelegter Schalter, zum Aktivieren des Systems nur für den Fall vorgesehen sein, dass sich der Benutzer in der Nähe aufhält oder die Schusswaffe hält.
  • Außerdem ist in den 1 und 2 ein Sichtfenster 122 gezeigt, durch das der Verhinderungsmechanismus 40, der entweder verhindert oder nicht blockiert ist, von dem einzelnen Benutzer 12 beobachtet werden kann. Das Fenster 122 kann ein dauerhafter durchsichtiger Kunststoffstopfen sein, durch den der Verhinderungsmechanismus gegen Manipulation von außen abgedichtet ist, während zugelassen ist, dass der Benutzer die Stellung des Blockierstabs 42 beobachtet. Es hat sich herausgestellt, dass dann, wenn der Verhinderungsmechanismus 40 einen elektromechanischen Elektromagneten 50 umfasst, die Aktivierung des Elektromagneten 50 in eine nicht blockierte Stellung außerdem ein akustisches Klicken erzeugt, das die Aktivierung der Schusswaffe in eine freigegebene oder abfeuerbereite Stellung angibt. Der Benutzer kann sich optisch davon überzeugen, dass sich der Verhinderungsmechanismus 40 in eine freigegebene Stellung bewegt hat, und kann sich dann entscheiden, auf ein vorgesehenes Ziel zu zielen und zu feuern.
  • Ein einmaliges Merkmal ist gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung eine gegen Trägheitskräfte resistente Verhinderungseinrichtung 124 als Teil des Verhinderungsmechanismus 40. Die gegen Trägheitskräfte resistente Verhinderungseinrichtung 124, die in der in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsform gezeigt ist, umfasst einen zweiten Blockierstab 54, der durch einen zweiten Elektromagnet 56 längs einer Achse 58 aktiviert wird. Der zweite Elektromagnet 56 der Verhinderungseinrichtung hält den zweiten Blockierstab 54 betätigbar, der für eine Bewegung zwischen einer sicheren Blockierstellung positioniert ist, in der der Stab 54 die Bewegung des Stabs 42 blockiert. Die Bewegungsachse 58 verläuft unter einem Winkel zur Bewegungsachse 52 des Stabs 42, so dass eine heftige Trägheitsbewegung des Stabs 42 längs seiner Achse 52 keine Trägheitsbewegung des Stabs 54 längs seiner Achse 58 bewirkt. Beim Abfragen der Umgebung und Finden eines berechtigten Codes, der den Verhinderungsmechanismus 40 aktiviert, werden beide Elektromagneten 50 und 56 betätigt, so dass sich der Blockierstab 54 aus dem Weg des Blockierstabs 42 bewegt und der Sicherungshebel 28 nicht mehr blockiert ist. In der unwahrscheinlichen, jedoch trotzdem theoretisch möglichen Situation, in der der Blockierstab 42 durch Trägheitskräfte, die in der Richtung der Achse 52 wirken, ruckartig bewegt oder auf andere Weise längs seiner Achse 52 bewegt wird, würde die gleiche Richtungsänderung in der Bewegung ebenfalls nicht bewirken, dass der Stab 54 längs seiner Achse 58 bewegt wird. Derartige Trägheitskräfte oder eine derartige Trägheitsbewegung könnten theoretisch durch eine rasche Änderung in der Bewegungsrichtung der Schusswaffe und den Widerstand der Masse des Stabs 42 gegen die Änderung der Bewegungsrichtung hervorgerufen werden, falls eine Wirkung in Ausrichtung auf die Achse 52 und in der Richtung gegen die Feder 46 erfolgt. Eine derartige Bewegung würde nicht gleichzeitig einen Winkel zur Achse 52 und insbesondere keinen Winkel, der näherungsweise einen rechten Winkel zur Achse 52 bildet, zur Folge haben. Dadurch sichert der Stab 54 den Stab 42 gegen eine unbeabsichtigte, jedoch theoretisch mögliche Bewegung des ersten Blockierstabs 42 in eine nicht blockierte Stellung ohne das Vorhandensein einer Identifizierungsvorrichtung 70 mit dem berechtigten Identifizierungscode. Außerdem können in einer derartige Trägheitssicherheitsvorrichtung 124 der zweite Elektromagnet 56 und sein zweiter Blockierstab 54 kleiner sein und etwas schneller wirken als der erste Elektromagnet 50 und sein erster Blockierstab 42. Dadurch reagiert bei einer Aktivierung des Verhinderungsmechanismus 40 der zweite Elektromagnet 56 zuerst, um den zweiten Blockierstab 54 aus dem Weg des ersten Blockierstabs 42 zu bewegen. Diese Betätigung des zweiten Blockierstabs 54 ist zeitlich so gesteuert, dass sie lediglich einen Bruchteil einer Sekunde und möglicherweise nur einige wenige Millisekunden vor der Bewegung des zweiten Blockierstabs 42 erfolgt. Gleichgroße Elektromagnete könnten mit einer geeigneten geringfügig verzögerten Zeitablaufschaltung verwendet werden, um die gleichen Ergebnisse zu erreichen, die gemäß diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung durch das Auswählen eines kleineren Sicherheitselektromagneten 56 in Bezug auf den Verhinderungselektromagneten 50 vorteilhaft erreicht werden.
  • 3 ist eine schematische Darstellung elektrischer, elektromechanischer und elektromagnetischer Komponenten einer Sicherheitsvorrichtung mit passivem Kennzeichen und eines Systems gemäß der vorliegenden Erfindung. Wenn ein Benutzer den Systemschalter 112 betätigt, wird dieser geschlossen, um Leistung über den Schalterkreis 120 zu schalten, wodurch die Schaltungsanordnung elektrischer Komponenten, die in dem Schaltungsblock 126 schematisch enthalten ist, aktiviert wird. Im Einzelnen wird Leistung von der Leistungsquelle 94 zur Abfrageschaltung 74 und außerdem durch eine Sicherungsleistungsschaltung 104 geschaltet.
  • Wie oben erläutert wurde, vergleicht die Sicherungsbatterieschaltung 104 die Spannung in den Primärbatterien 98 und 100 und wenn die Spannung unter eine vorgegebene Spannung in einem Spannungsbereich, in dem der Verhinde rungsmechanismus 40 weiterhin zuverlässig arbeitet, fällt, wird die Sicherungsbatterie 102 durch die Sicherungsbatterieschaltung 104 automatisch angeschaltet, um Leistung an die Abfrageschaltung 74 zu liefern. Eine Alarmierungsschaltung 108 ist außerdem vorgesehen, durch die ein periodisch wiederholtes, vom Menschen wahrnehmbares Alarmsignal, das vorzugsweise ein akustisches Warnsignal ist, wie etwa ein Summerton, der nach jeweils einer bis fünf Minuten erfolgt, den Benutzer alarmiert, die Primärbatterien 98 und 100 aufzuladen oder zu ersetzen, während die Sicherungsbatterie 102 weiterhin eine adäquate elektrische Leistung mit einer Spannung liefert, die in dem vorgegebenen Spannungsbereich liegt, in dem der Verhinderungsmechanismus zuverlässig arbeitet. In der bevorzugten Ausführungsform umfasst die Sicherungsschaltung 104 eine Komparatorschaltung, durch die die Spannung in der Primärleistungsquelle 94 mit der Spannung in der Sicherungsbatterie 102 verglichen wird. Immer dann, wenn die Sicherungsbatterie angeschaltet ist, ist die Primärquelle 94 von der Schaltung getrennt und die Alarmierungsschaltung 108 erzeugt das Alarmierungssignal, das vorzugsweise ein periodisches "Summen" mit regelmäßigen Intervallen ist, bis die Primärbatterien wieder durch die Sicherungsbatterieschaltung 104 mit dem Sicherheitserhöhungssystem verbunden werden. Es ist ermittelt worden, dass 9-Volt-Lithium-Mangandioxid-Batterien als Primärbatterien 98 und 100 sowie als Sekundärsicherungsbatterie 102 gut arbeiten. In der dargestellten Ausführungsform arbeitet außerdem ein Elektromagnet, der nominell für eine 9-Volt-Betätigung ausgelegt ist, wenigstens in einem Bereich von etwa zehn Volt bis etwa sechs Volt sicher und zuverlässig. Die von der Primärbatterie ausgegebene Spannung reicht von ihrer maximalen Ausgangsspannung von etwa neun Volt abwärts, wenn Leistung über eine lange Periode der Schusswaffenbenutzung verbraucht wird. Die minimale Spannung, bei der die Sicherungsbatterie in Eingriff gelangt, ist mit etwa sieben Volt gewählt (d. h. innerhalb des zuverlässigen Bereichs für den Verhinderungsmechanismus), um einen zuverlässigen Betrieb in Systemen zu ermöglichen, bevor und nachdem die Sicherungsschaltung die Batterien umschaltet. Es ist ferner ermittelt worden, dass sich die Primärbatterien nach einer Trennungsperiode in einem bestimmten Umfang selbstständig regenerieren können. Wenn sie sich auf eine Spannung über etwa sieben Volt selbstständig regenerieren, wird die Sicherungsbatterie durch die Sicherungsschaltung 104 vom System getrennt und die Primärbatterien werden wieder mit dem System verbunden. Mit dieser Sicherungsbatterie und der Sicherungsbatterieschaltung ist festgestellt worden, dass dann, nachdem das Warnsignal "schwa che Batterie" erstmalig auftritt, das Warnsummen für eine Zeitperiode fortgesetzt wird und aufhört, nachdem sich die Primärbatterien regeneriert haben, wodurch die Belästigung durch ein ständiges Summen teilweise vermieden wird. Der Benutzer ist trotzdem gewarnt worden, die Batterien zu ersetzen, und nach einer kurzen Periode der zusätzlichen Nutzung wird er daran erinnert, die Primärbatterien zu ersetzen. Die zusätzliche Nutzung verringert die Spannung in den Primärbatterien und die Primärbatterien werden durch die Sicherungsschaltung wieder automatisch getrennt, die Sicherungsbatterie wird erneut angeschaltet und das Warnsignal wird erneut ausgelöst.
  • Wenn eine ausreichende Leistung an die Abfrageschaltung 74 geliefert wird, da der Näherungsschalter 112 geschlossen wurde, wird die Leistungssignal-Erzeugungsschaltung 80 eine sinusförmige niedrige Frequenz an einen Leistungssignalsender 76 bereitstellen. Wie im Folgenden genauer erläutert wird, umfasst der Leistungssignalsender 76 in der gezeigten Ausführungsform eine Magnetspule mit einer Spule 128, die aus Transformatordraht hergestellt ist, der um einen Magnetkern 130 gewickelt ist, der aus einem Material 77 mit geringer Hysterese, das vorzugsweise durch Fair-Rite-Corporation, Wallkill, New York gefertigt wird, oder einem anderen magnetischen Material mit geringen Hysteresecharakteristiken hergestellt ist.
  • Das oszillierende elektrische Signal in der Leitung 78 bewirkt ein sich umkehrendes Magnetfeld 132. Der Anstieg, das Zusammenbrechen und die Umkehrung des Magnetfelds 132 erfolgen mit einer Rate und einem Betrag, die der sinusförmigen Spannung im Leiter 78 entsprechen. Deswegen erzeugt in einer bevorzugten Ausführungsform ein sinusförmiges elektrisches Signal im Leiter 78, das eine Frequenz von etwa 125 kHz hat, in ähnlicher Weise ein Magnetfeld 132, das mit einer festen Frequenz von 125 kHz auf einen maximalen Pegel ansteigt und sich umkehrt und durch null auf die gleiche Intensität mit umgekehrter Polarität ansteigt. Das Feld 132 breitet sich durch und in die umgebende Nähe aus. Die Personenidentifizierungsvorrichtung 70 mit einem in der dargestellten Ausführungsform daran angebrachten passiven Kennzeichen 72 umfasst eine sekundäre magnetische Empfangsspule 134, die eine Spule 136 aus Transformatordraht und einen Magnetkern 138 umfasst. Die enge Nähe zwischen dem Sender 76 und dem passiven Kennzeichen 72 erzeugt effektiv einen schwach gekoppelten Transformator, durch den Leistung von der Primärspule 128 in der Sekundärspule 136 induziert wird. Dadurch wird ein Leis tungssignal empfangen und die passive Kennzeichenschaltungsanordnung 140 des passiven Kennzeichens 72 wird angeregt. Nachdem sie angeregt wurde, besitzt die Schaltung 140 einen eingebetteten Code und die Schaltung 140 wirkt, nachdem sie angeregt wurde, um ein Signal von ihrer Spule 136 an die Primärspule 128 zurückzuführen. Das zurückgeführte analoge elektrische Signal wird dann durch die Schaltung 78 gesendet, unter Verwendung von Operationsverstärkern in ein digitales Codesignal umgesetzt und in der Leseschaltung 80 gelesen, um festzustellen, ob es mit einem im Voraus aufgezeichneten berechtigten Code, der in einem Register- oder Speicherbereich 142 der Schaltung 80 gespeichert ist, übereinstimmt.
  • Bei Aktivierung des Näherungsschalters 112 und beim Vorhandensein eines berechtigten Codes nahe an der Schusswaffe beträgt die Zeit zum Aktivieren der Verhinderungseinrichtung 40 und dadurch zum bewussten Abfeuern durch den berechtigten Benutzer weniger als eine Sekunde. Die Abfrageübertragung eines Leistungssignals, die Aktivierung des passiven Kennzeichens, das Senden eines Rückkehrsignals und die Aktivierung des Verhinderungsmechanismus 40 erfolgen alle innerhalb eines Bruchteils einer Sekunde. Der Ablaufplan der Abfrage von 6 stellt den Vorgang schematisch dar. Gemäß dem Vorgang kommt die passive Identifizierungseinrichtung 70 im Schrittblock 143 der Schusswaffe 20 nahe. Wie im Schrittblock 144 angegeben ist, wird dann, wenn der Schalter 112 geschlossen wird, Leistung an die elektronische Schaltung 126 geliefert. Gemäß dem Schrittblock 146 sendet die Abfrageschaltung ein Leistungssignal. Wenn eine codierte Vorrichtung vorhanden ist, wie im Frageblock 148 angegeben ist, wird das Leistungssignal durch das passive Kennzeichen empfangen, das ein codiertes Signal an die Leseschaltung 80 zurückführt. Wenn kein Signal an die Leseeinrichtung zurückgeführt wird, wird das Abfragesignal einfach weiterhin immer wieder erneut ausgesendet, solange der Schalter geschlossen bleibt, wie durch die Rückkehrschleife 150 angegeben ist. Wenn ein codiertes Signal zurückgeführt wird, wird der Zweig 152 des Ablaufplans verfolgt und der Code wird in dem Schrittblock 154 mit dem Code in dem Speicher 142 der Leseeinrichtung 80 verglichen. Wenn die Codes nicht gleich sind, geben der Frageblock 156 und der Ablaufweg 158 an, dass das Leistungssignal fortgesetzt werden soll, solange der Schalter 112 geschlossen ist. Wenn der Code des Rückkehrsignals gleich dem gespeicherten Code ist, wie am Ablaufweg 160 angegeben ist, sendet die Leseeinrichtung 80 erneut ein Signal, wie bei 162 angegeben ist, um sowohl das Vorhandensein eines Codes zu bestätigen als auch den Code mit dem berechtigten Code zu vergleichen. Dadurch wird in den Schritten 164, 166 und 168 der Abfragevorgang, der oben unter Bezugnahme auf die Schritte und Fragen 146, 148, 154 und 156 beschrieben wurden, wiederholt, und nur dann, wenn bestätigt wird, dass der berechtigte Code gleich dem gespeicherten Code ist, wird das System den Abzug freigeben, indem die Leistung bereitgestellt wird, um die Blockierung der Verhinderungseinrichtung 40 aufzuheben. Der Abzug ist dann freigegeben, bis der Schalter 112 nicht mehr umgeschaltet ist. Der gesamte Vorgang, der in 6 dargestellt ist, dauert weniger als etwa eine Drittelsekunde, so dass die Anordnung eines Rings 68 mit einem passiven Kennzeichen 72, in dem der berechtigte Code eingebettet ist, nahe an der Schusswaffe nahe sofort die Schusswaffe in einer viel kürzeren Zeit freigibt als es normalerweise dauert, wenn eine Person den Abzug bewusst durchzieht.
  • 4 enthält eine schematische perspektivische Ansicht einer Personenidentifizierungsvorrichtung 70 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. In dieser Ausführungsform ist ein Fingerring 68 eine Aufnahme 133, die an dem Ring 68 vorgesehen ist, um das passive magnetische Kennzeichen 72, das die Spule 136, die Magnetspule 138, und die Schaltung 140 des passiven Kennzeichens enthält, zu halten. Das passive Kennzeichen 72, die Spule 136 und die Schaltungsanordnung 140 können insgesamt in einem nichtmetallischen und vorzugsweise haltbaren Polymerornament 135 eingeschlossen sein, das das passive Kennzeichen 72 vorzugsweise in einem feuchtigkeitsdichten Gehäuse sicher umschließt und starr hält. Gemäß der Ausführungsform, die in 4 dargestellt ist, bei der das passive Kennzeichen eine Magnetspule 136 und einen Magnetkern 138 umfasst, sind in einmaliger Weise Seitenöffnungen 137 und 139 vorgesehen für eine Ausrichtung auf die Pole der Spule 136 und des Kerns 138. Dies ermöglicht, dass das Magnetfeld des Leistungssignals von dem gespeisten Sender 76 (und von der Spule 128) durch das passive Kennzeichen 72 (und seiner Spule 136) empfangen wird, ohne dass eine metallische Blockierung durch irgendeinen Abschnitt des Personenanhängerrings 68 auftritt.
  • Die genaue schematische Darstellung elektrischer Komponenten von 5 stellt zusätzliche Einzelheiten dar und stellt insbesondere in Bezug auf den Leistungssender und die Leseschaltung 80 sowohl einen ersten Leistungssender 76 als auch eine Antenne 128 dar. Wie oben beschrieben wurde, ist die Antenne 128 vorzugsweise eine Spule und ein Magnetkern. 5 stellt außer dem einen zweiten Leistungssignalsender 82 mit einer zweiten Leistungssender- und Signalempfangsantenne oder Spule 174 dar. In der bevorzugten Ausführungsform senden die beiden Spulen 128 und 174 ein Leistungssignal gleichzeitig an voneinander beabstandeten Positionen aus dem Inneren des Griffs 22 der Schusswaffe 20. Es ist festgestellt worden, dass bei einem normalen Griff einer Schusswaffe, der einen Querschnitt von etwa drei bis fünf Zoll besitzt, ein Signalsender, der an Positionen mit einem Abstand von etwa einem bis etwa zwei Zoll mittig angeordnet ist, eine gute Leistungssignalabdeckung des Griffbereichs schafft. Jede Senderspule 128 und 174 kann mit Leistungssendersignalen, die ausreichend stark sind, in Abständen von etwa drei bis sechs Zoll versorgt werden, damit sich eine gute Nahbereichs-Leistungsübertragung und Rückstreuungssignal-Empfangsmöglichkeit für ein passives Kennzeichen ergeben, das so entworfen ist, dass es in einem Fingerring enthalten ist.
  • Da die Übertragungsstrecke, bei der eine adäquate Leistung an ein passives Kennzeichen bereitgestellt wird, klein ist, wird die Verhinderungseinrichtung außerdem vorteilhaft nur dann aus ihrer Verhinderungsstellung bewegt, wenn sich das passive Kennzeichen nahe an der Schusswaffe befindet. Dieses Merkmal kann in einer Ausführungsform, bei der ein Näherungsschalter 112 verwendet wird, als redundant betrachtet werden. Jedoch in einer Ausführungsform, bei der der Näherungsschalter 112 nicht verwendet wird, wie etwa z. B. in einer Ausführungsform, bei der eine Zeitgeberschaltung 176 den Leistungssignalgenerator 176 und den Sender periodisch anregt, um ein Abfragesignal in regelmäßig beabstandeten Zeitintervallen zu senden, wird der Verhinderungsmechanismus trotzdem nur dann in eine Abfeuerstellung aktiviert, wenn sich das passive Kennzeichen nahe an der Schusswaffe befindet. In einer derartigen alternativen Ausführungsform wird die funktionale Nähe durch die effektive Leistungssignalübertragung und den Rückstreuungs-Empfangsabstand bestimmt. Dieser Abstand ist wiederum in erwünschter Weise klein, wobei er für eine zusätzliche Sicherheit des berechtigten Benutzers vorzugsweise kleiner als etwa ein Fuß ist. Dadurch könnte beispielhaft eine Zeitgeberschaltung 176 an Stelle des Näherungsschalters 112 verwendet werden, um die Abfrageschaltung 74 periodisch zu aktivieren. Da eine kurze Signalfolge der gesendeten Leistung für eine kurze Periode von wenigen Millisekunden ausreichen würde, um ein passives Kennzeichen zum Senden eines Rückkehrsignals zu aktivieren, könnten periodische Abfrageleistungssendersignale in regelmäßigen periodischen Intervallen von jeweils weniger als einigen Sekunden erzeugt werden, ohne dass die Leistungsquelle rasch erschöpft wird. Deswegen bestehen bei der Verwendung eines Näherungsschalters 112 bestimmte Vorteile dadurch, dass eine enge Nähe erforderlich ist und des Weiteren eine ausgezeichnete Energieeinsparung erreicht wird. Trotzdem können weitere Aspekte und Vorteile der Erfindung nützlich sein wie bei einer Zeitgeberschaltung 176 ohne den Näherungsschalter 112, indem z. B. eine Zeitgeberschaltung 176 für eine periodische Abtastung als eine Alternative für einen Näherungsschalter verwendet wird.
  • 7 zeigt einen schematischen Logikplan für die Sicherungsbatterieschaltung 104, die außerdem in den 3 u 5 gezeigt ist. Die logischen Schritte des Betriebs der Sicherungsschaltung 104 enthalten die Überwachung der Batterie bei 178. Eine Abfrage erfolgt bei 180, um festzustellen, ob die Spannung der Primärbatterie 94 unter eine vorgegebene Spannung, wie etwa sieben Volt fällt. Wenn sie nicht unter sieben Volt gefallen ist, wird der Logikweg 182 "nein" verfolgt, um die Überwachung der Batterie bei 178 fortzusetzen. Wenn die Spannung in der Hauptbatterie unter die vorgegebene Spannung gefallen ist, wird der Weg 184 "ja" verfolgt und die Schaltung 104 wirkt im Schritt 186, um zur Sicherungsbatterie 102 umzuschalten. Wenn sie zur Sicherungsbatterie 102 umschaltet, ertönt außerdem eine Warnsignal 108. Der Warnton wird periodisch wiederholt, wie z. B. im Schritt 188 nach jeweils fünf Minuten. Die Schaltung 102 setzt die Überwachung der Primärbatterie bei 178 fort und wenn die Hauptbatterie 94 weiterhin unter sieben Volt liegt, bleibt die Leistung für das System bei 186 zur Sicherungsbatterie umgeschaltet und der Warnton ertönt weiterhin nach jeweils fünf Minuten. Wenn z. B. eine Alkalibatterie oder eine Lithiumbatterie verwendet wird, wird ein offener Stromkreis an den positiven und negativen Anschlüssen der Batterie auf Grund eines natürlichen chemischen Phänomens zur Folge haben, dass sich die Batterie selbst wiederauflädt. Deswegen können sich die Primärbatterien nach einer Periode der Nichtbenutzung, wobei während dieser Periode das Alarmsignal nach jeweils fünf Minuten unter Verwendung der Sicherungsbatterie signalisiert wird, selbstständig auf die vorgegebene minimale Spannung aufladen. Wenn im Schritt 180 abgefragt wird, ob die Hauptbatterie 94 unter sieben Volt liegt, wird eine Angabe "nein" empfangen, die anzeigt, dass die Batterie 94 über dem Minimalwert liegt. Die Schaltung 102 schaltet dann zur Hauptbatterie 94 um, wobei der Alarmton ab diesem Zeitpunkt bis zu Zeitpunkt, an dem die Hauptbatterie wird unter die Minimalspannung abfällt, nicht mehr ertönt.
  • 8 zeigt eine schematische Darstellung des elektrischen Stroms, der von dem Sicherheitssystem mit magnetischem Kennzeichen gemäß der vorliegenden Erfindung verbraucht wird. Der durch die elektronische Schaltung 126 zu periodischen Zeitpunkten verbrauchte Strom in Milliampere (mA) ist in 8 als Funktion der Zeit (t) nicht maßstabsgerecht dargestellt. Die durchgehende Linie ist für die elektronische Schaltung 126 und die gestrichelte Linie ist für die Verhinderungseinrichtung 40. Zum Zeitpunkt null betätigt ein Benutzer am Punkt 191 den Näherungsschalter 112. Zum Zeitpunkt eins verbraucht die Abfrageschaltung 74 Strom, um zu bewirken, dass ein Leistungssignal durch den Signalgenerator 76 erzeugt wird und von der Leistungssenderspule 128 gesendet wird. Zum Zeitpunkt drei erkennt die Leseschaltung 80 einen Code und bestätigt ihn als einen berechtigten Code, der dem im Speicher der Leseeinrichtung 80 gespeicherten Code entspricht. Zum Zeitpunkt vier wird am Punkt 190 elektrische Leistung an den Verhinderungsmechanismus 40 geliefert und in der dargestellten Ausführungsform wird die Leistung an Elektromagnete 50 und 56 geliefert. Der von den Elektromagneten 50 und 56 verbrauchte Strom ist beginnend am Zeitpunkt vier, Punkt 192 mit einer gestrichelten Linie gezeigt. Es kann erkannt werden, dass zum Zeitpunkt fünf, Punkt 194 der Strom zu den Elektromagneten durch die Verwendung der Leistungssparschaltung 180 auf einen Haltepegelstrom von weniger als etwa 200 mA abfällt. Nach einer kurzen Periode mit niedrigem Strom wird ein Impuls mit hohem Strom zum Zeitpunkt sechs, Punkt 196 bei Steuerung durch die Leistungssparschaltung 180 für eine kurze Zeitdauer geliefert, bis zum Zeitpunkt sieben, Punkt 198 ein weiteres Intervall mit niedrigem Strom bis zum Zeitpunkt acht, Punkt 200, bereitgestellt wird, wenn dann ein weiterer Impuls mit hohem Strom für eine kürzere Zeitperiode geliefert wird, bis dann am Zeitpunkt neun, Punkt 202 eine weitere Periode mit niedrigem Strom bereitgestellt wird. Der kurze Impuls mit hohem Strom, dem die Periode mit niedrigem Haltestrom folgt, setzt sich wiederholt fort, solange sich die Personenidentifikationsvorrichtung 70 mit dem richtigen berechtigen Code nahe an der Schusswaffe befindet. Die verbrauchte Leistung ist ohne den Anteil der aktivierten Schaltung null und zum Zeitpunkt null, wenn die Personenidentifikationsvorrichtung 70 ausreichend nahe ist, um die Abfrageschaltung 74 zu aktivieren, wird ein geringer Strom von etwa 20 Milliampere von der Abfrageschaltung 74 verbraucht, bis zum Zeitpunkt eins ein Leistungssignal für eine kurze Zeitperiode gesendet wird, die ausreichend lang ist, damit das passive Kennzeichen 72 aktiviert werden kann und ein Rückkehrsignal sendet. Beim Empfang des Rückkehrsignals verbraucht die Schaltung einen kleinen Strombetrag, der kleiner als etwa 200 Milliampere ist, zum Erkennen des Codes und Bestätigen des richtigen Codes für eine Neusendung eines Leistungssignals, um ein weiteres codiertes Rückkehrsignal zu empfangen, um dadurch den richtigen Code in dem passiven Kennzeichen 70 zu bestätigen. Wenn der Code bestätigt ist, verbraucht die Abfrageschaltung einen weiteren Strombetrag, der kleiner als etwa 200 Milliampere ist, zum Umschalten der Leistung für den Verhinderungsmechanismus 40. Wenn die Verhinderungseinrichtung 40 eingeschaltet ist, kann der durch die Elektromagnete 50 und 56 verbrauchte Strom 400 bis 1000 Milliampere betragen. Das System liefert einen hohen Strom für eine kurze Dauer von weniger als etwa eine Sekunde, um den Verhinderungsmechanismus vollständig in eine nicht blockierte Stellung zu aktivieren, einschließlich der Bewegung der Elektromagnete 50 und 56. Wenn die Verhinderungsstäbe in den Elektromagneten bewegt wurden, ist der Leistungsbetrag, der erforderlich ist, um die Verhinderungsstäbe gegen die Vorbelastungsfeder 46 in nicht blockierten Stellungen zu halten, bedeutend kleiner. Es wird bewirkt, dass die Leistung zum Zeitpunkt fünf, Punkt 194 auf der Zeitliniendarstellung eindeutig abfällt. Dadurch ist der Betrag der verbrauchten Leistung bedeutend reduziert und könnte unter normalen Umständen weiter reduziert sein, um Leistung bei einem Stromverbrauch von lediglich 200 Milliampere zu sparen. Es ist festgestellt worden, dass dann, wenn die geringere Halteleistung verbraucht wird, eine unbeabsichtigte ruckartige Bewegung der Schusswaffe in bestimmten Situationen bewirken kann, dass sich einer der Verhinderungsstäbe von seiner gehaltenen nicht blockierten Stellung in eine blockierte Stellung bewegt. In diesen Fällen könnte der Haltestrom von etwa 200 Milliampere nicht ausreichend sein, um die Verhinderungseinrichtung wieder in ihre nicht blockierte Stellung zu aktivieren. Die Energiesparschaltung 106 ist gemäß einem Aspekt der Erfindung vorteilhaft so entworfen, dass sie periodisch einen energiereichen Impuls liefert, der am Zeitpunkt sechs, Punkt 196 und am Zeitpunkt 8, Punkt 200 schematisch dargestellt ist. Der Impuls hat eine kurze Dauer und periodische kurze energiereiche Impulse werden anschließend geliefert. Es wird angemerkt, dass die Zeitintervalle null, eins, zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht und neun nicht repräsentativ für irgendeine feste Zeiteinheit und nicht maßstabsgerecht sind. In einer Ausführungsform der Erfindung kann die Zeitspanne zwischen dem Zeitpunkt null und dem Zeitpunkt vier in 8 einige Millisekunden betragen. Die Zeitskala in 8, nachdem die Elektromagnete akti viert wurden, hat Einheiten von Sekunden oder Zehntelsekunden. Die Zeitdauer der Leistung für einen Elektromagnet bei dem hohen Strom zwischen t4 und t5 kann etwa eine Sekunde lang sein. Die Zeitdauer zwischen dem Haltestrom zwischen den Intervallen t5 und t6 und den Intervallen t7 und t8 kann etwa eine halbe Sekunde betragen und die Impulse zu erneuten Anregung zwischen den Zeitpunkten t6 und t7 sowie zwischen t8 und t9 und später können etwa eine Zehntelsekunde betragen.
  • 9 stellt schematisch eine Schusswaffensicherheitsvorrichtung und ein System zum Umwandeln einer vorhandenen Schusswaffe dar. Die Vorrichtung und das System enthalten einen Elektromagnet 50 zum Blockieren und Aufheben der Blockierung des Abzugs, ein elektronisches Schaltungsmodul 126, einen Leistungssignalsender 76 und ein passives Kennzeichen 72. Das gesendete Signal ist durch gekrümmte Linien 132 schematisch dargestellt, um die elektromagnetische Impulswelle zu repräsentieren. Das Signal 132 wird vorzugsweise mit einer festen Frequenz geliefert, die aus einem Bereich kleiner als etwa 20 MHz ausgewählt ist. Diese Bereich liegt unterhalb dem Bereich, der typischerweise als Hochfrequenzbereich bekannt ist, und liegt unten in dem Bereich, der noch typischer als eine magnetische Frequenz gekennzeichnet ist. Es hat sich als günstig erwiesen, eine feste Frequenz von 125 kHz oder 13,6 MHz auszuwählen, um den Vorteil von vorhandenen elektromagnetischen Kennzeichenschaltungsanordnungen zu nutzen, die von Herstellern derartiger Vorrichtungen, wie z. B. von Microchip Technologies, Inc. zur Verfügung stehen. Das elektronische Schaltungsmodul 126 leitet eine oszillierende Spannung durch die Spule 128. Eine Spannung z. B. mit einem Spitzenwert von 200 Volt bei einem Strom von etwa 500 bis 600 Milliampere, die in einer Sinuswelle mit einer Frequenz von 25 kHz schwingt, funktioniert gut. Da die Spannung durch die Spule 128 zyklisch ist, kehrt sich der magnetische Feldimpuls 132 mit der gleichen zyklischen Frequenz um. Die Spule 128 wirkt als eine Primärspule eines Transformators und die Spule 135 des Kennzeichens 72 wirkt als eine Sekundärspule. Das codierte Signal, das zu der Leseeinrichtung 80 zurückgeführt wird, wird durch die eingebettete Schaltung 140 aufgenommen, die einen teilweisen Nebenschluss oder Kurzschluss, vorzugsweise einen Transistor 204 aktiviert, der als ein Nebenschlussschalter 204 schematisch dargestellt ist, durch den eine Last an der Sekundärspule 136 angebracht wird. Der Nebenschluss verbraucht induktive Leistung und bewirkt eine entsprechende Verringerung der Leistung in der Primärsenderspule 128, wodurch die Spitzenspan nung über der Spule 128 für eine Zeitperiode abfällt, die der Zeit entspricht, in der der Nebenschluss 204 durch die Schaltung 140 aktiviert ist. Deswegen ist das Kennzeichen 72 gemäß einer Theorie, die als elektromagnetische Rückstreuung bekannt ist, so entworfen, dass sie ein codiertes Signal sendet, das auf dem gleichen gesendeten Leistungssignal 132 zur Leseeinrichtung 80 zurückgeführt wird. Das Leistungssignal 132 wird ein Trägersignal für die Rücksendung vom Kennzeichen 72 in Übereinstimmung mit dem in die Schaltung 140 eingebetteten Personenidentifizierungscode. Derartige passive Kennzeichen sind gemäß der vorliegenden Erfindung speziell entworfen worden für einen Betrieb in dem kombinierten Schusswaffensicherheitssystem. Die Senderspule 128 und die Empfängerspule 136 sind mit einer geeigneten Induktivität entworfen und mit einer geeigneten Kapazität versehen zum "Abstimmen" der Übertragung, des Empfangs und der Rückkehrsignalübertragung über Rückstreuung. Obwohl passive Kennzeichen, die durch zeitlich veränderliche elektromagnetische Wellen angeregt werden, gelegentlich als Hochfrequenz-Identifikationssysteme bezeichnet werden, verwendet das System gemäß der bevorzugten Ausführungsform keine Hochfrequenz, sondern eher eine viel niedrigere elektromagnetische Frequenz. In einem normalen Funkempfangssystem wird gemäß früheren Erkenntnissen eine viel höhere "Hochfrequenz" für verschiedene Zwecke verwendet. Eine Funkempfangsantenne würde z. B. so entworfen sein, dass sie eine Länge besitzt, die ein Vielfaches oder ein gerader Bruchteil der Signalwellenlänge und wenigstens ein Viertel der Wellenlänge des Funksignals ist, so dass eine geeignete Resonanzabstimmung an der Empfangsantenne ausgeführt werden kann. Deswegen würde ein Funkempfang eines Signals mit einer Frequenz von 125 kHz eine Antenne erfordern, die etwa 1900 Fuß lang ist, d. h. die länger als eine Viertelmeile und somit viel länger ist als jede Antenne, die praktisch in einem Fingerring oder einem anderen Personenanhänger mit annehmbarer Größe angeordnet werden könnte. Deswegen sind die vorgeschlagenen Funksender und Sender/Empfänger für Schusswaffen-Personenidentifikationsvorrichtungen im Allgemeinen mit viel höheren Frequenzen im hohen Megahertzbereich von mehr als 500 MHz und im Gigahertzbereich vorgeschlagen worden. Derartige Vorrichtungen enthalten typischerweise außerdem Leistungsversorgungen sowohl in der Schusswaffe als auch im Personenidentifikationssignalwandler oder Sender/Empfänger, der durch oder an der Person des Benutzers getragen wird. Diese Hochfrequenz-Identifikationssysteme für Schusswaffen verwenden typischerweise Vorrichtungen zum Tragen des Funksignalwandlers, die größer als herkömmlich getragene Personen anhänger und viel größer als ein Fingerring sind. Wie oben erläutert wurde, besitzen Funkvorrichtungen außerdem einen Bereich von wenigstens mehreren Fuß, so dass eine Schusswaffe trotzdem gegen den berechtigten Benutzer verwendet werden könnte, der sich ausreichend nahe an dem Verbrecher befindet, so dass er durch seine eigene Schusswaffe verletzt werden würde.
  • Das System des passiven Kennzeichens enthält grundsätzlich eine Abfrageeinrichtung, einen Leistungssender, eine Schaltung des passiven Kennzeichens zum Empfangen von Energie von der Abfrageeinrichtung, eine Sekundärspulenantenne zum Rückführen eines codierten Signals, eine Leseschaltung mit einem programmierbaren Speicher zum Speichern des berechtigten Codes und eine Aktivierungsschaltung, um das System in geeigneter Weise einzuschalten, um die Blockierung des Abfeuermechanismus aufzuheben. Das Kennzeichen 72 umfasst eine Antennenspule und einen Siliciumchip, der die Basismodulations-Schaltungsanordnung und einen nichtflüchtigen Speicher enthält. Das Kennzeichen wird erregt durch die zeitlich veränderliche elektromagnetische Leistungssignalwelle, die durch die Senderspule der Leseeinrichtung gesendet wird. Die elektromagnetische Leistungsschaltung liefert keine Leistung an die Basismodulationsschaltung des Siliciumchips, sondern wirkt als ein Trägersignal. Wenn sich das elektromagnetische Feld durch die Sekundärantennenspule des Kennzeichens bewegt, wird eine Wechselspannung an der Spule erzeugt. Diese Spannung wird in der Schaltung 140 in geeigneter Weise gleichgerichtet, um Leistung an das Kennzeichen zu liefern. Die Informationen, die im nichtflüchtigen Speicher des Kennzeichens gespeichert sind, werden unter Verwendung eines Phänomens, das als Rückstreuung bekannt ist, zurück zur Senderspule und zur Leseschaltung gesendet. Durch erfassen des Rückstreusignals empfängt die Leseschaltung die im Kennzeichen gespeicherten Informationen, so dass das Kennzeichen gemäß dem vorprogrammierten Code, der in seinem nichtflüchtigen Speicher gespeichert ist, vollständig identifiziert werden kann. Die Leseeinrichtung umfasst typischerweise eine Einheit auf der Grundlage einer Mikrosteuereinheit mit einer gewickelten Senderspule, eine Spitzenwert-Detektorschaltung, Komparatoren und Firmware, die entworfen sind, um Energie zum Kennzeichen zu senden und durch Erfassen der Rückstreumodulation Informationen vom Kennzeichen zu lesen. Das Kennzeichen ist eine Magnetfrequenz-Identifikationsvorrichtung, die einen Siliciumspeicherchip enthält, gewöhnlich mit einer eingebauten Gleichrichterbrücke und anderen Eingangssignalempfangsvorrichtungen, eine gewickelte oder gedruckte Sekundärantennen spule und bei den niedrigen Frequenzen, die vorgeschlagen wurden, einen Abstimmkondensator, der die Induktivität der Senderspule in geeigneter Weise an die Induktivität der Empfangsspule anpasst. Das gesendete Leistungssignal ist in Form einer elektromagnetischen Signalwelle, die durch die Senderschaltung erzeugt wird, um Energie an das Kennzeichen zu senden, und eine Leseschaltung empfängt Daten vom Kennzeichen. Es ist typisch, dass in der Technologie passiver Kennzeichen Frequenzen von 125 kHz oder 13,56 MHz verwendet werden. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Frequenz 125 kHz bevorzugt. Echte Hochfrequenzen, die über dem Kilohertz- und Megahertzbereich liegen, können für Hochfrequenz-Identifikationskennzeichen verwendet werden, die Übertragungsverfahren sind jedoch etwas anders. Daher muss z. B. bei Frequenzen, die höher als etwa 500 MHz sind, oder bei Frequenzen im Gigahertzbereich eine echte Hochfrequenzverbindung verwendet werden, die das Abstimmen der Sender/Empfänger-Antenne auf ein Vielfaches oder einen Bruchteil, der nicht kleiner als ein Viertel ist, der Wellenlänge des Hochfrequenzsignals erfordert. Bestimmte Aspekte der Erfindung können vorteilhaft bei derartigen Hochfrequenzvorrichtungen verwendet werden. Die Batteriesicherung und die Sicherungsbatterieschaltung, der gegen Trägheitskräfte resistente Verhinderungsmechanismus und die Leistungssparschaltung lösen z. B. Probleme, die an anderer Stelle auftreten. Trotzdem sind die Vorteile der Verwendung von elektromagnetischen Signalen mit Frequenzen von etwa 125 kHz und 13,56 MHz und die vorteilhafte Verwendung einer elektromagnetischen Kopplung des Transformatortyps in dem System und der Vorrichtung zum Erhöhen der Sicherheit von Schusswaffen eine bedeutende Entwicklung.
  • Der Ausdruck "Rückstreumodulation" bezeichnet periodische Schwankungen in der Amplitude des Leistungssendersignals. Sie wirkt außerdem als Rückkehrträgersignal, um Daten vom Kennzeichen zurück zur Leseeinrichtung zu senden. Dieses System mag jenen ungewöhnlich erscheinen, die versuchen, typische Hochfrequenz- oder Mikrowellensystem-Sender/Empfänger anzuwenden. In dem System gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gibt es lediglich einen Sender, der in der Schusswaffe getragen wird. Das passive Kennzeichen, das in der Personenidentifikationsvorrichtung angebracht ist, ist kein Sender oder Transponder, da es keine eigene Leistungsversorgung besitzt und kein separates Signal erzeugt, wobei jedoch die bidirektionale Kommunikation durch das Phänomen der Rückstreuung erfolgt. Das elektromagnetische Feld, das durch die Kennzeichenleseeinrichtung und den Energiesender erzeugt wird, hat den Zweck, eine Leistung in dem Kennzeichen zu induzieren, die ausreichend ist, das Kennzeichen zu erregen; es dient außerdem als eine Quelle eines synchronisierten Takts für das Kennzeichen und wirkt als ein Träger für Rückkehrdaten vom Kennzeichen. Die passiven Kennzeichen sind die elektromagnetischen Vorrichtungen gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die keine Batterie oder Leistungsquelle besitzen. Sie leiten ihre gesamte Leistung für den Betrieb über elektromagnetische Induktion aus dem Leistungssignal ab, das durch den Leistungssignalgenerator in der Leseeinrichtung erzeugt wird. Die Induktion erfolgt im Nahbereich. Wie oben erläutert wurde, ist durch die Anmelder festgestellt worden, dass ein Nahbereichsbetrieb für den Zweck eines Vorrichtung und eines Systems zur Sicherheit von Gewehren vorteilhaft ist. Die Schaltung 140 des passiven Kennzeichens besitzt außerdem eine Teilerschaltung, die die feste Frequenz des Leistungssignals für die zeitliche Steuerung der Bitrate der Informationsübertragung von Rückkehrdaten verwendet. Es ist festgestellt worden, dass ein eingebauter Oszillator und der für ihn erforderliche Platz dann nicht vorteilhaft sind, wenn die kleine Größe des Rings zum Erfolg der Erfindung beträgt.
  • Die oben beschriebene Rückstreumodulation wird mit einer Modulationserfassungsschaltung in der Leseschaltung 80 realisiert, durch die Unterschiede in der Spitzenspannung des Leistungssignals erfasst und in codierte Informationen umgesetzt werden. Das Leistungssignal ist eine Sinuswelle mit einer vorgegebenen Amplitude. Dieses Signal wird überwacht, um zu bestimmen, ob Änderungen an der Spannung über der Senderspule erfasst werden. Die Erfassung von Modulationen zeigen an, dass ein lesbares Identifikationskennzeichen vorhanden sein kann. Wenn das Kennzeichen vorhanden ist und eine Rückstreumodulation erzeugt, ist das eine Anzahl dafür, dass das Kennzeichen eine zum Betrieb ausreichende Energie empfangen hat. Nachdem die Schaltung den Betrieb aufgenommen hat, verwendet sie die Frequenz des Leistungssendersignals als einen Takt, um die Übertragung von Daten in Form des periodischen Kurzschließens zu beginnen, indem ein Transistor ein- und ausgeschaltet wird. Der Transistor ist über die Anschlüsse der Sekundärspule in der Kennzeicheneinheit geschaltet. Dadurch werden Daten in der Kennzeicheneinheit angeregt und mit einer gewünschten Rate übertragen, indem die Amplitude der Spannung an der Leistungssenderspule geändert wird. Durch Überwachen der Modulation setzt die Leseschaltung unter Verwendung einer Kombination von Operationsverstärkern die Modulation in digitale Informationen um, d. h. analoge Daten werden in Informationsbits oder einen Binärcode umgesetzt. Der Binärcode wird mit dem gespeicherten berechtigten Benutzercode verglichen und wenn er übereinstimmt, wird Leistung an die Elektromagnete gesendet, um die Blockierung des Abfeuermechanismus der Schusswaffe aufzuheben. Die Daten sind in Form von Einsen und Nullen codiert. Die codierten Informationen könnten unter Verwendung einer Direktmodulation zurück übertragen werden, wobei eine große Amplitude eine Eins und eine niedrige Amplitude eine Null angeben. Direktmodulationssysteme sind auf Störungen anfällig und obwohl sie den Vorteil einer schnellen Datenrate haben, ist die Genauigkeit eines Codes für die vorliegende Erfindung wichtig. Bei der vorliegenden Erfindung ist festgestellt worden, vorzugsweise eine Datenmodulation mit Frequenzumtastung (FSK) zu verwenden, bei der die Daten in Form von Nullen und Einsen übertragen werden, wobei die Null durch eine Modulationsfrequenz angegeben wird und die Eins durch eine andere Frequenz oder eine verschobene Modulationsfrequenz angegeben wird. Deswegen könnten z. B. die 125 kHz-Zyklen für vier Zyklen kurzgeschlossen und für vier Zyklen unterbrochen sein, wobei eine Gesamtzahl von acht Zyklen eine binäre Null angibt. Das 125 kHz-Signal könnte dann kurzgeschlossen werden, wobei fünf Zyklen kurzgeschlossen und fünf Zyklen unterbrochen werden, so dass eine Gesamtzahl von zehn Zyklen eine binäre Eins angibt. Somit repräsentiert ein moduliertes Rückkehrsignal, das eine Frequenz von 125 kHz dividiert durch acht aufweist, eine Null und eine Frequenz von 125 kHz dividiert durch zehn bedeutet eine Eins.
  • 10 stellt schematisch eine Folge von Einsen und Nullen dar, die gemäß der FSK-Modulation, die in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, über Rückstreuung einem Leistungssendersignal überlagert sind. FSK ist vorteilhaft zur Verwendung mit der vorliegenden Erfindung, da die Anzahl der Kombinationen von Einsen und Nullen, d. h. die Gesamtzahl von Informationsbits, die in einem sehr kleinen Mikrochip gespeichert sind, leicht 96 Bits sein könnte. Selbst bei Verwendung von vier Informationsbits für jede Zahl in einem Personenidentifikationscode und bei zusätzlicher Verwendung eines Startbits und eines Paritätsbits, können die 96 Bits leicht 822 mögliche Kombinationen von Zahlen für den separaten Personenidentifikationscode, der im passiven Kennzeichen gespeichert ist, repräsentieren. Bei der Übertragung von 96 Informationsbits, sogar bei einer reduzierten Frequenz von 125/10, d. h. bei 12,5 kHz, werden trotzdem die gesamten 96 Bits der gespeicherten Informationen in lediglich einem Bruchteil einer Sekunde zurückgeführt. Die Übertragung von Daten ist genau und gegenüber Störungen resistent. Die Zeitverzögerung von einem Bruchteil einer Sekunde zwischen dem Zeitpunkt, wenn der Ring mit der Schusswaffe in Kontakt gebracht wird, und der Betätigung des Verhinderungsmechanismus in eine nicht blockierte Stellung ist klein oder hat keine Konsequenzen für den Benutzer der Schusswaffe. Es dauert viel länger, den Abzug zu drücken, selbst wenn die Schusswaffe bereits angelegt wurde und gezielt wird, wobei hiervon das Anlegen der Schusswaffe bei normalen Umständen beträchtlich länger als mehrere Sekunden dauert.

Claims (7)

  1. System zum Erhöhen der Sicherheit von Schusswaffen, um die Verwendung einer Schusswaffe (20) außer durch eine berechtigte Person zu verhindern, das umfasst: a) wenigstens eine elektrisch aktivierte Verhinderungseinrichtung (40), die in der Schusswaffe (20) angeordnet ist und eine erste Stellung, in der verhindert wird, dass die Schusswaffe (20) abgefeuert wird, und eine zweite Stellung, in der ein Abfeuern der Schusswaffe (20) erlaubt ist, besitzt, wobei sich die Verhinderungseinrichtung (40) normalerweise in der ersten Stellung befindet; b) eine elektrische Aktivierungsschaltung (60), die mit der Verhinderungseinrichtung (40) funktional verbunden- ist, um die Verhinderungseinrichtung (40) zwischen der ersten und der zweiten Stellung zu bewegen; c) eine Leistungsversorgung (94), die mit der Aktivierungsschaltung (60) gekoppelt ist, um für diese Leistung bereitzustellen; d) einen Signalsender (76), der mit der Leistungsversorgung (74) funktional verbunden ist, um ein elektromagnetisches Signal mit einer im Voraus ausgewählten, regelmäßigen Frequenz zu senden; e) ein Identifizierungskennzeichen (72), das an einem persönlichen Anhänger (70) angebracht ist, der von einer Person mitgeführt oder getragen wird und mit einem Identifizierungscode vorprogrammiert ist, der aus einer großen Anzahl verfügbarer Identifizierungscodes im Voraus ausgewählt worden ist; und f) eine Leseschaltung (90), die mit dem Signalsender (76) und mit der elektrischen Aktivierungsschaltung (60) verbunden ist, wobei die Leseschaltung (90) den Identifizierungscode aus dem Rückkehrsignal erhält und die elektrische Aktivierungsschaltung (60) aktiviert, um Leistung von der tragbaren Leistungsversorgung (74) bereitzustellen, um die wenigstens eine Verhinderungseinrichtung (40) zwischen ihrer ersten Stellung, in der ein Abfeuern der Schusswaffe (20) verhindert wird, und ihrer zweiten Stellung, in der ein Abfeuern der Schusswaffe (20) zugelassen wird, zu bewegen, wenn die Leseschaltung (90) bestimmt, dass der aus dem Rückkehrsignal erhaltene Identifizierungscode mit einem in der Leseschaltung (90) gespeicherten Berechtigungscode übereinstimmt; dadurch gekennzeichnet, dass – der Signalsender (76) ein Leistungssignalsender ist; und – das Identifizierungskennzeichen ein passives Identifizierungskennzeichen ist, das in Reaktion auf ein von dem Leistungssignalsender (76) empfangenes Leistungssignal diesem Leistungssignal ein Rückkehrsignal, das den vorprogrammierten Identifizierungscode repräsentiert, aktiv überlagert.
  2. System zum Erhöhen der Sicherheit von Schusswaffen nach Anspruch 1, das ferner umfasst: a) wenigstens einen Näherungsschalter (112), der an der Schusswaffe (20) angebracht und mit der Leistungssenderschaltung gekoppelt ist, um sie zu aktivieren; und b) eine Näherungsaktivierungseinrichtung, die an dem persönlichen Anhänger (70) angebracht ist, um den Näherungsschalter (112) dazu zu veranlassen, die Leistungssenderschaltung zu aktivieren, wenn sich der persönliche Anhänger (70) innerhalb eines gewünschten vorgegebenen Abstandes des Näherungsschalters (112) befindet.
  3. System zum Erhöhen der Sicherheit von Schusswaffen nach Anspruch 1, bei dem: a) der Leistungssignalsender (76) eine Spule zum Senden elektromagnetischer Wellen und eine Oszillatorschaltung, die das Leistungssignal mit der vorgegebenen regelmäßigen Frequenz erzeugt, umfasst; und b) das passive Kennzeichen (72) umfasst: i) eine Spule (136) zum Empfangen elektromagnetischer Wellen, die so abgestimmt ist, dass sie das elektromagnetische Leistungssignal mit der vorgegebenen Frequenz empfängt und elektrische Leistung erzeugt; und ii) eine Schaltung (140) für vorprogrammierten Code, die mit der Empfangsspule (136) verbunden ist, um die bei Empfang des Leistungssignals erzeugte elektrische Leistung zu empfangen und um das dem Leistungssignal überlagerte Rückkehridentifizierungssignal zu erzeugen.
  4. Sicherheitsmechanismus nach Anspruch 1, bei dem die Schusswaffe ferner einen Handgriff (22) und einen Schussmechanismus (24) umfasst; wobei die wenigstens eine Verhinderungseinrichtung (40) in der Schusswaffe (20) normalerweise mit dem Schussmechanismus (24) in einer Verhinderungsstellung in Eingriff ist, um ein Abfeuern der Schusswaffe (20) zu verhin dern, wobei die Verhinderungseinrichtung (40) in eine nicht blockierte Stellung aktivierbar ist, um ein Abfeuern zu ermöglichen, wenn Leistung von der Leistungsversorgung (94) empfangen wird; wobei der Sender (76) für elektromagnetische Signale, der so beschaffen ist, dass er das elektromagnetische Signal erzeugt, in dem Handgriff (22) vorgesehen ist; wobei die Kennzeicheneinheit (72) eine Schaltung (140) besitzt, die durch das Leistungssignal aktivierbar ist, wenn sie sich nahe bei dem Handgriff (22) befindet.
  5. Sicherheitsmechanismus nach Anspruch 4, der ferner eine Leistungssparschaltung (106) umfasst, die funktional zwischen die Leistungsversorgungsschaltung und die Verhinderungseinrichtung (40) geschaltet ist, um die der Verhinderungseinrichtung (40) zugeführte elektrische Leistung von einem ersten Leistungsbetrag für die anfängliche Aktivierung der Verhinderungseinrichtung (40) zu einem zweiten Leistungsbetrag, der niedriger als der erste Leistungsbetrag ist, zu verringern, wobei der zweite Leistungsbetrag ausreicht, um die Verhinderungseinrichtung (40) in der nicht blockierten Stellung nach einer vorgegebenen kurzen Zeitdauer, die der anfänglichen Aktivierung der Verhinderungseinrichtung (40) in eine nicht blockierte Stellung folgt, zu halten, wodurch der Gesamtbetrag an verbrauchter Leistung während des fortgesetzten Betriebs verringert wird.
  6. Sicherheitsmechanismus nach Anspruch 4, bei dem die Schusswaffe (20) eine an der Schulter abgestützte Schusswaffe umfasst.
  7. Sicherheitsmechanismus nach Anspruch 6, bei der die an der Schulter abgestützte Schusswaffe eine Schrotflinte umfasst.
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