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DE69500893T2 - Einrichtung zur Erzeugung und Übertragung von akustischen Signalen über Telefonleitungen - Google Patents

Einrichtung zur Erzeugung und Übertragung von akustischen Signalen über Telefonleitungen

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DE69500893T2
DE69500893T2 DE1995600893 DE69500893T DE69500893T2 DE 69500893 T2 DE69500893 T2 DE 69500893T2 DE 1995600893 DE1995600893 DE 1995600893 DE 69500893 T DE69500893 T DE 69500893T DE 69500893 T2 DE69500893 T2 DE 69500893T2
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Germany
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buzzer
cavity
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circuit
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Philippe Martin
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Gemplus Card International SA
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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung von akustischen Signalen, die über eine Telefonleitung übertragbar sind.
  • Man kennt das Verfahren zur übertragung von Daten mit Signalen hörbarer Frequenz wie beim Prinzip der Kodierung von Daten durch ein Frequenzpaar, das zur Zeit auf dem Gebiet der Telefonkommunikation im Frequenzbereich von 300 bis 3 000 Hz unter dem Namen DTMF (Dual Tone Modulation Frequency), der im folgenden verwendet wird, benutzt wird. In der Telefonie werden die DTMF-Signale für Nummern, Übertragung von Codes etc. ... verwendet.
  • Aus diesem Grund sind die existierenden Schaltkreise zur Erzeugung von DTMF-Signalen, die in sehr großen Stückzahlen hergestellt werden, Schaltkreise, die dafür gedacht sind, in Telefone integriert zu werden und somit direkt als Schnittstelle zur Telefonleitung zu dienen, und sie sind dafür eingerichtet, daß sie mit Lautsprechern gekoppelt werden, um Schallfrequenzen zu erzeugen.
  • Im übrigen kennt man andere Vorrichtungen zur Erzeugung von akustischen Signalen, die die Erzeugung von DTMF-Signalen ermöglichen. Die Realisierung dieser Vorrichtungen, die auf der Technologie beruhen, die für Telefonapparate entwickelt wurde, basiert ebenso auf den Technologien für Schaltkreise, die für das Ansteuern von einem Lautsprecher gedacht sind. Zum Beispiel kennt man Vorrichtungen vom Münz- oder Taschenrechner-TVP, die die Erzeugung von Codes ermöglichen, z.B. zum Nummemwählen für einen telefonischen Anruf. Dieser Typ von Vorrichtungen erlaubt das Umgehen der zu wählenden Nummer auf der Tastatur des Telefongerätes. Es reicht, die Vorrichtung an den Hörer zu halten, wobei die Vorrichtung die DTMF-Sequenzen erzeugt, die zur Herstellung der Verbindung notwendig sind und dem Code der Nummer des Anrufes entsprechen, die in der Vorrichtung abgespeichert ist.
  • Ein Problem bei diesen Vorrichtungen, die die Lautsprechertechnologie verwenden, besteht in ihrer relativ großen Dikke in der Ordnung von 15 mm.
  • In US-A-4 995 077 wird eine solche Vorrichtung beschrieben, die in Form einer Karte realisiert ist und einen Lautsprecher verwendet. Dort ist erwähnt, daß die Dicke aufgrund der Verwendung eines in Form eines piezoelektrischen Films realisierten Übertragers reduziert werden kann.
  • Man kennt aus WO-A-92/20048 eine solche Vorrichtung, in welcher ein Übertrager in Form eines piezoelektrischen Materials in einer Platte, die den Körper einer Karte bildet, zwischen zwei Blättern eingeschlossen ist, die jeweils auf jeder Seite der Platte angeordnet sind.
  • Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, eine Vorrichtung nach dem beschriebenen Typ für die Erzeugung von akustischen Signalen, die über Telefonleitungen übertragbar sind&sub1; anzugeben, die eine geringe Dicke hat und bei der insbesondere ihr Einschieben in eine Brieftasche möglich ist und die verbesserte akustische Eigenschaften aufweist.
  • Mit diesem Ziel wird erfindungsgemäß eine Vorrichtung zur Erzeugung von akustischen Signalen, die über eine Telefonleitung übertragbar sind, angegeben, die einen Generatorschaltkreis für Signale mit hörbarer Frequenz, der mit einem Schallgeber verbunden ist, umfaßt, wobei die Vorrichtung in Form einer Karte geringer Dicke hergestellt ist, die einen Körper der Karte, in welchem ein Hohlraum über der gesamten Dicke des Körpers der Karte ausgespart ist, und zwei Blätter, die jeweils auf den beiden Flächen des Körpers befestigt sind, wobei ein erstes dieser Blätter aus steifem oder halbsteifem Plastikmaterial besteht, umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß der Schallgeber ein Summer ist, der am Boden des Hohlraums befestigt ist, indem er auf das erste Blatt geklebt ist, und der einen Hohlraum ausspart, der eine akustische Kammer zwischen seiner Vorderfläche und dem zweiten Blatt bildet.
  • Dank der Verwendung eines akustischen Piezoübertragers, heute Summer, Vibrierer oder Vibrator genannt, erlaubt es die Erfindung, eine Vorrichtung mit dem Format einer Chipkarte zu schaffen, mit geringer Dicke, gleich oder etwa gleich der normalisierten Dicke dieser Karten, die sich in etwa bei 0,8 mm aber auch zwischen einigen Zehnteln bis zu 1,6 mm liegen kann.
  • Die Realisierung des Hohlraums über die gesamte Dicke des Körpers und die Befestigung des Summers auf einer steifen Folie, die den Hohlraum auf einer Seite abdeckt, erlaubt es, trotz der geringen Dicke der Vorrichtung vor dem Summer einen resonanten Hohlraum zu erhalten mit optimalen akustischen Leistungsmerkmalen. Die steife Verbindung des Summers mit der Plastikfolie führt zu der Resonanz der Gesamtheit der Vorrichtung, und in Kombination mit einer Akustikkammer geeigneten Volumens in Form des Hohlraums des Körpers werden die besten Resultate möglich, was die akustische Leistungsfähigkeit der Einheit angeht.
  • Vorzugsweise wird der Summer an seinem Rand auf die besagte erste Folie aufgeklebt, indem zwischen dem zentralen Abschnitt des Summers und der besagten ersten Folie ein zweiter Hohlraum geringer Dicke ausgespart wird. Durch diese Vorrichtung werden die akustischen Eigenschaften noch einmal verbessert.
  • Andere Eigenschaften und Vorteile ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer Karte zur Erzeugung von DTMF- Signalen gemäß der Erfindung.
  • Dabei wird Bezug genommen auf die beigefügten Zeichnungen, bei denen:
  • Fig. 1 eine Teilansicht der Karte in dem Bereich der Befestigung des Summers im Schnitt ist,
  • Fig. 2 eine andere Ansicht der Anordnung der Bauteile im Inneren der Karte im Schnitt ist,
  • Fig. 3 eine schematische Darstellung des elektrischen Schaltplans ist.
  • Die Karte 1 ist eine Karte in dem klassischen Format der Chipkarten gemäß der Norm 150 78.16-12, oder in einem dem normalisierten sehr ähnlichen Format und mit einer Dicke in der Ordnung von 0,8 mm. Sie umfaßt einen Körper der Karte 2, in welchem sich ein Hohlraum 3 über die gesamte Dicke des besagten Körpers befindet. Der Körper der Karte 2 besteht aus verstärktem Plastik.
  • Eine erste Folie 4 aus steifem oder halbsteifem Plastikmaterial, z.B. Polycarbonat mit 150 bis 200 µm Dicke, ist auf einer Seite des Körpers 2 mit einem Kleber 5 aufgeklebt.
  • Eine zweite Folie 6 ist ebenso auf der anderen Seite des Körpers der Karte 2 aufgeklebt. Diese Folie ist eine dünne Metallfolie von ungefähr 150 µm Dicke.
  • Die Karte umfaßt einen piezo-keramischen Summer 10, angeordnet in dem Hohlraum 3 und mit einem Kleber 8 auf die Polycarbonatfolie 4 aufgeklebt. Der Summer 10 ist auf die Folie 4 an seinem Rand aufgeklebt, so daß der Zentralbereich frei bleibt, z.B. mit einem Durchmesser von 18 bis 22 mm. Dieses erlaubt es, einen Hohlraum 3' hinter dem Summer zwischen diesem und der Folie 4 auszusparen, der eine geringe Dicke von der Ordnung von 50 µm je nach Dicke des verwendeten Klebers aber ausreichend für die vollständige Funktion des Summers hat. Auf seiner Vorderseite läßt die geringe Dicke des Summers zwischen diesem und der Metallfolie 6 einen Raum bestehen, der eine Akustikkammer bildet, deren Volumen die Optimierung der akustischen Leistungsmerkmale der Einheit ermöglicht. In ihrem Teil, der dem Summer gegenüberliegt, ist die Metallfolie 6 mit einer Vielzahl von Löchern 7 durchbohrt, die in den Hohlraum 3 münden, z.B. ungefähr 16 Löcher mit dem Durchmesser 1,1 mm für einen Summer von 27 mm Durchmesser. Die Zahl der Löcher und ihre Dimensionen können in Abhängigkeit von der Oberfläche des Summers und den Dimensionen des Hohlraums 3 angepaßt werden.
  • Auf ihrer Außenseite weist die Metallfolie 6 wenigstens teilweise einen Überzug in dem Bereich der Löcher 7 in Form einer Schicht aus Material mit Schallisolationseigenschaften auf, z.B. Silicon, um eine geeignete Dämpfung sicherzustellen, wenn bei der Verwendung die Karte gegen den Telefonhörer gedrückt wird, und um die Erzeugung von Kontaktlärm zu vermeiden&sub1; der die Übertragung von DTMF-Signalen stören könnte.
  • Unter Berücksichtigung der geringen Dimensionen in bezug auf die Dicke der Karte werden die Formen und Dimensionen des Hohlraums und das Material der zwei Folien für eine Optimierung der akustischen Leistungsmerkmale in dem Durchlässigkeitsbereich für die DTMF-Frequenzen optimiert. Aus diesem Grund ist vorgesehen, die Resonanz des Summers mittels eines Widerstandes zu dämpfen, der in Serie in einem Schaltkreis angeordnet ist, um parasitäre, harmonische oder andere Frequenzen zu begrenzen oder sogar auszulöschen, die durch diese Akustikeinheit erzeugt werden. Die Resonanzfrequenz des Summers muß im DTMF-Frequenzband von 0,7 bis 115 kHz liegen, und zwar vorzugsweise bei etwa 1,2 kHz
  • Tatsächlich sind die Geräte, die für das Wiedererkennen der DTMF-Sequenzen gedacht sind, die durch die Karte ausgesendet wurden und über die Telefonleitung übertragen wurden, sehr sensibel in bezug auf die harmonischen und allgemein auf die parasitären Das Signal/Rauschverhältnis bildet einen der kritischsten Parameter für den Erfolg der Übertragung von Daten über die Telefonleitung nach dem DTMF- Prinzip. Im übrigen gilt, je tiefer die Resonanzfrequenz des Summers ist, desto eher erreicht man eine Dämpfung der Vibrationen in dem Hohlraum. Dieses würde dazu führen, einen Summer aus einer möglichst dünnen Keramikschicht zu -verwenden, wodurch diese sehr zerbrechlich würde. Diese Einschränkung führt daher dazu, einen Summer mit ausreichend dicker Keramikschicht zu verwenden, der aus diesem Grund für parasitäre Resonanzen anfällig ist. Die Verwendung eines seriellen Widerstandes in dem Schaltkreis des Sumrners erlaubt es, die Resonanz des Summers zu dämpfen und daher die akustischen Leistungsmerkmale desselben in der speziellen Umgebung der Karte und des Hohlraums, in dem er angeordnet ist, zu optimieren.
  • Im übrigen sind die gangigen integrierten Schaltkreise, die für die Erzeugung von DTMF-Sequenzen reserviert sind, gedacht als direkte Schnittstelle mit der Telefonleitung, und sind nicht dazu vorgesehen, einen Summer anzusteuern, ihre Ausgangssignalhöhe wie auch die möglichen Impedanzen sind für eine direkte Ausgabe des Signals auf die Leitung ausgelegt. Der Widerstand, der in Reihe mit dem Summer verwendet wird, erlaubt es, die Impedanzen ohne spezielle Adapterstufe anzupassen, und ermöglicht einerseits die Verwendung kostengünstigerer Schaltkreise, die nicht ursprünglich für diese Anwendung vorgesehen waren, und andererseits, daß bei der Vorrichtung durch akustische Kopplung über irgendein Telefongerät vergleichbare Leistungsmerkmale in bezug auf Pegel, Frequenzband, Störung, Differenz zwischen den zwei Frequenzen des ausgesendeten Frequenzpaars erreichbar sind, wie bei den Schaltkreisen, die als direkte Schnittstelle zur Leitung dienen.
  • Der Durchmesser des Summers wird unter Berücksichtigung, daß ein kleiner Durchmesser aufgrund mechanischer Gesichtspunkte vorzuziehen wäre, aber aufgrund akustischer Überlegungen wegen des schwächeren Emissionspegels weniger geeignet wäre, gewählt. Man wählt daher einen Summer mit relativ großem Durchmesser, der vollständig in den akzeptablen Dimensionen für die Verwendung in einer Karte bleibt, d.h. in diesem Fall einem maximalen Durchmesser von ungefähr 27 mm. Seine Metallelektrode muß darüber hinaus von geringer Dicke sein, z.B. 0,05 mm, und vorzugsweise aus rostfreiem Stahl.
  • Neben der Erzielung von optimalen akustischen Leistungsmerkmalen bedeutet die Realisierung einer Vorrichtung zur Erzeugung von DTMF-Signalen in Form einer dünnen Karte die Realisierung von Schaltkreisen für die Versorgung, für die Erzeugung von DTMF-Signalen, für den Eingang und die Abspeicherung von Daten in kompakter Form, die leicht integrierbar in die Karte ist. Die eingesetzten Vorrichtungen werden zu diesem Zweck im folgenden mit Bezug auf die Fig. 2 und 3 beschrieben.
  • Der gesamte Schaltkreis ist auf einer flexiblen Folie aus Mylar 11 aufgebracht, die eine Leiterbahn trägt, so daß ein flexibler gedruckter Schaltkreis entsteht. Der integrierte Schaltkreis 12 wird direkt auf dieser Folie realisiert, die ihm als Substrat dient, auf welchem der Chip 13 mit einem leitfähigen Kleber geklebt wird, wobei seine Verbindungen vor Ort realisiert werden mit der "bonding" genannten Technik, die im übrigen bei der Montage von Bauelementen vom COB-Typ (Chip on board) bekannt ist. Die Bauelemente 14 des Oberflächenmontage-Typs (CMS) werden auf der Mylar-Folie 11 mit einem leitfähigen Kleber angeordnet, wie auch die Elemente 15 für die Verbindung zum Summer 10, und mit einer Versorgungsbatterie verbunden.
  • Man stellt im übrigen fest, daß dank der Verwendung eines flexiblen Trägers die Verbindung der Elemente wie Batterie oder Summer sehr vereinfacht wird. Tatsächlich sind, wie man in Fig. 3 sieht, die Verbindungen in Form von Streifen 19, 20 realisiert. Um z.B. die Batterie, die durch gestrichelte Linien 21 dargestellt ist, zu verbinden, reicht es, mit einem leitfähigen Kleber diese an einem-Ende eines Streifens 19 festzukleben und den anderen Streifen 20 auf die andere Seite der Batterie umzuschlagen, um ihn dort auf dieselbe Art festzukleben. Die Verbindung des Sumrners kann auf ähnliche Weise erfolgen.
  • Die Art des Zusammenbaus mit leitfähigem Kleber erlaubt eine Realisierung und einen Zusammenbau des gesamten Schaltkreises bei niedriger Temperatur, was Risiken bezüglich der Beeinträchtigung der empfindlichen Bauteile wie Batterie und Summer vermeidet. Im einzelnen erlaubt diese Technologie, die Batterie vor dem Ende des Zusammenbaus anzuschließen, da sie dem Risiko hoher Temperaturen im folgenden nicht mehr unterworfen wird, was es insbesondere ermöglicht, Testoperationen im Verlauf der Montage ablaufen zu lassen, ohne die Notwendigkeit einer externen Versorgung. Solche Operationen wären nicht möglich mit einem Montageverfahren, bei dem auf klassisches Lötzinn zurückgegriffen würde und bei dem die Batterie erst ganz zuletzt eingebaut werden kann.
  • Im übrigen erlaubt der so erfolgte Zusammenbau eine letztendliche Dicke, die sehr klein ist und insbesondere in bezug auf die Anordnung in der Karte angepaßt ist, sowie eine bemerkenswerte Reduzierung der Herstellungskosten.
  • Die Mylar-Folie dient auch als Träger für die Kontakte 16 der Tastatur, die z.B. für das Eingeben von Nummerndaten oder eines Codes dient, und im übrigen auf klassische Art und Weise Kontaktknöpfe aus Kohlenstoff 17 und isolierenden Abstandselementen 18 umfaßt.
  • Bei einer Ausführungsform kann die Tastatur in die Mylar- Folie 11 integriert sein, indem diese auf sich selbst gefaltet wird und Abstandselemente dazwischengelegt werden, um die Kontakte der Tastatur ohne Verwendung von Kontaktknöpfen 17 sicherzustellen. Eine solche Anordnung erlaubt daher die Integration des Schaltkreises und der Tastatur auf der Mylar-Folie und das Umgehen des Anordnens von den besagten Knöpfen auf der Polycarbonat-Folie, die den äußeren Teil der Tastatur bildet.

Claims (12)

1. Vorrichtung zur Erzeugung von akustischen Signalen, die über eine Telefonleitung übertragbar sind, die einen Generatorschaltkreis für Signale mit hörbarer Frequenz, der mit einem Schallgeber (10) verbunden ist, umfaßt, wobei die Vorrichtung in Form einer Karte (1) geringer Dicke hergestellt ist, die einen Körper (2) der Karte in welchem ein Hohlraum (3) über der gesamten Dicke des Körpers der Karte ausgespart ist und zwei Blätter (4, 6), die jeweils auf den beiden Fl:chen des Körpers befestigt sind, wobei ein erstes dieser Blätter (4) aus steifem oder halbsteifem Plastikmaterial besteht, umfaßt,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Schallgeber ein Summer (10) ist, der am Boden des Hohlraums befestigt ist, indem er auf das erste Blatt (4) geklebt ist, und der einen Hohlraum ausspart, der eine akustische Kammer zwischen seiner Vorderfläche und dem zweiten Blatt (6) bildet.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Summer an seinem Rand auf das besagte erste Blatt (4) geklebt ist, wobei zwischen dem Zentralabschnitt des Summers und dem ersten Blatt ein zweiter Hohlraum (3') geringer Dicke ausgespart bleibt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Hohlraum (3') eine Dicke von 20 bis 80 µm und einen Durchmesser von etwa 70 % des Durchmessers des Summers hat.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das auf der anderen Fläche des Körpers der Karte befestigte zweite Blatt (6) mit Öffnungen (7), die in den Hohlraum (3) hineingehen, versehen ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Blatt (6) eine dünne Metallfolie ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Blatt wenigstens teilweise eine Beschichtung (9) aufweist, die aus einem Schallisolationsmaterial besteht.
7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltkreis zur Erzeugung von Signalen einen integrierten Schaltkreis (12) zur Erzeugung von DTMF-Signalen umfaßt, der mit dem Summer über einen seriellen Widerstand verbunden ist.
8. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine flexible Folie (11) umfaßt, auf welcher sich der elektrische Schaltkreis befindet.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen integrierten Schaltkreis (12) aufweist, der sich direkt auf der flexiblen Folie befindet.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Chip (13) des integrierten Schaltkreises auf die flexible Folie mit einem leitfähigen Kleber aufgeklebt ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestandteile (14) des Schaltkreises vom oberflächenmontierten Typ und die Batterie und der Summer (10) mit dem gedruckten Schaltkreis verbunden sind, der auf der flexiblen Folie mit einem leitfähigen Kleber aufgebracht ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Tastatur (16, 17, 18) umfaßt, die durch eine Falte der flexiblen Folie auf sich selbst realisiert ist, wobei in Höhe dieser Falte isolierende Abstandselemente (18) angebracht sind.
DE1995600893 1994-01-25 1995-01-19 Einrichtung zur Erzeugung und Übertragung von akustischen Signalen über Telefonleitungen Expired - Lifetime DE69500893T2 (de)

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DE69500893D1 DE69500893D1 (de) 1997-11-27
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