专利名称：钥匙开关、用其控制电气设备功能的方法和用于其的钥匙的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于控制电气设备的至少一个功能的钥匙开关，该电气设备具有用来接收钥匙的钥匙导孔。本发明还涉及一种借助于钥匙开关控制电气设备的至少一个功能的方法以及用于钥匙开关的钥匙。
背景技术：
使用钥匙开关来控制电气设备的至少一个功能，是广泛公知的。在最简单的情况下，这种通过钥匙开关控制的功能是电气设备的接通以及断开，不过，也存在着这样的可能性，即通过钥匙开关控制电气设备的其它功能。如果仅仅允许受限制的用户圈才可以使用电气设备的所有或者至少一个功能，则通常使用钥匙开关。将与钥匙开关匹配的钥匙在该选定的用户圈中分发，这些钥匙允许用户圈的每个成员接近钥匙开关，并由此使用该电气设备或者该电气设备通过该钥匙开关所保证的功能。
钥匙开关的常见结构例如由德国专利说明书DE 19545632 C2给出。公知的钥匙开关具有一个闭合锁芯，可以将一个对应成型的钥匙插入到其中。在锁中转动钥匙时通过操纵元件操纵接触位置，由此可以例如将电气设备接通或者断开。
但是，加工与这种机械的钥匙开关相匹配的钥匙是相对昂贵的。此外，用于操纵常规机械钥匙开关的钥匙的编码可能性是有限的。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种用于控制电气设备的至少一个功能的钥匙开关、一种借助于钥匙开关控制电气设备的至少一个功能的方法以及用于钥匙开关的钥匙，其中，利用相对很小的花费可以得到相对高数目的编码可能性。
就钥匙开关而言，上述技术问题是通过给定类型的钥匙开关这样解决的，即该钥匙开关具有一个光学扫描装置，利用该装置可以扫描插入钥匙导孔中的钥匙的轮廓；一个用于控制电气设备的至少一个功能的电子分析装置与该光学扫描装置连接。按照本发明的钥匙开关的主要优点在于，通过采用光学扫描而不是如在常规的闭合锁芯中出现的纯机械钥匙识别，可以明显提高钥匙的编码可能性的数目。钥匙的可以光学扫描的轮廓例如可以通过在钥匙中设置的透光的缝隙构成。此外，在光学钥匙开关中机械上可运动的部件的数目下降；即，例如昂贵的闭合锁芯以及不同的操纵和驱动元件通由相对简单和可以廉价实现的光学扫描装置所替代，该光学扫描装置与一个电子分析装置(例如微处理器单元)联合工作。
按照本发明的钥匙开关的一个优选实施方式在于，钥匙导孔可以围绕其纵轴转动到不同的转动位置上。按照这种方式，除了通过仅仅将钥匙插入到钥匙开关中而触发的功能之外，还可以根据钥匙的各个转动位置来控制电气设备的其它功能。
此外，就钥匙在可以围绕其纵轴转动时的固定装置而言，根据一种可选择的优选实施方式还可以，将钥匙导孔抗扭地设置并且这样构成，使得钥匙可以围绕其纵轴转动到不同的转动位置上。在这种情况下，钥匙导孔例如可以是一个导引心轴，可以将空心的钥匙推到其上。
根据所希望控制的功能的数目，可以优选地通过制动点预先给定不同的转动位置。这样可以简单地将钥匙锁定在不同的转动位置上，由此使得借助于钥匙开关对电气设备不同的、设定在制动点上的功能的控制简单。
按照本发明钥匙开关的一种优选的扩展，在钥匙导孔上设置一个锁紧装置并且这样构成，使得在不同的转动位置的至少一个转动位置上阻止将钥匙从钥匙导孔中拔出。利用这样的方式可以特别简单地实现，钥匙仅在特定的转动位置上才可以再次从钥匙导孔中拔出。这样例如保证了，例如钥匙开关的使用者仅在其事先借助于钥匙开关再次将电气设备断开时，才可以将钥匙从钥匙开关中拔出。
按照本发明钥匙开关的一种优选的扩展，光学扫描装置是一个光栅。光栅是常见的和适当的造价低廉的电子部件。
此外，在本发明钥匙开关的一种优选的实施方式中，在钥匙导孔上设置了一个最终位置发送器。借助于该最终位置发送器可以优选地进行识别，钥匙是否完全插入到钥匙开关中。该最终位置发送器例如可以实现为按键或者光栅。
按照本发明钥匙开关的另一种优选的扩展，还可以为了扫描插入钥匙导孔中的钥匙的至少另一个轮廓，额外地设置至少另一个光学扫描装置。通过使用该另一个光学扫描装置来扫描钥匙的另一个轮廓，还可以进一步提高可能的钥匙编码的数目。
按照本发明钥匙开关的另一种优选的实施方式，可将电子分析装置与一个显示装置连接，用于根据钥匙的各个转动位置显示改变的图形指示。按照这种方式，可以特别简单地实现对钥匙开关的交互使用，因为钥匙开关的使用者得到在显示装置上显示的例如各个当前控制的功能。
此外，在按照本发明钥匙开关的另一种优选实施方式中，电子分析装置与一个光学发光指示器连接，该发光指示器显示钥匙开关的操作状态。例如，可以将三色的发光二极管用作该发光指示器，其利用一种颜色指示可以将钥匙插入到钥匙开关中，用另一种颜色指示钥匙的成功识别，而用第三种颜色作为钥匙开关的故障提示。
按照一种优选的扩展，钥匙开关是电气设备的前端单元的一部分。通过将钥匙开关集成在电气设备的前端单元中，一方面保证了对钥匙开关的最佳的可访问性，另一方面通过将钥匙开关直接安装到电气设备中而避免了一个单独的包含该钥匙开关的部件。
就方法而言，上述技术问题通过一种借助于钥匙开关控制电气设备的至少一个功能的方法解决，其中执行下列步骤借助于光学扫描装置对插入钥匙开关的钥匙导孔中的钥匙的轮廓进行扫描，建立扫描数据；然后，将扫描数据传送到与光学扫描装置连接的电子分析装置中；该电子分析装置将扫描数据与在存储装置中存储的、给出参考轮廓的参考数据进行比较；如果扫描数据与参考数据一致，则由电子分析装置控制电气设备的至少一个功能。本发明方法的一个优点是，在将钥匙插入到钥匙开关的钥匙导孔时或者紧随其后就已经可以读取钥匙的编码。即，仅通过钥匙的插入就已经产生触发电气设备的功能的信息。此外，在本发明的方法中进一步避免了容易磨损的机械部件；即，仅进行对钥匙完全不磨损的光学扫描。
本发明方法的一种优选的实施方式在于，电子分析装置仅在由钥匙操纵在钥匙导孔上设置的最终位置发送器时，才将扫描数据与参考数据进行比较。通过这种方式可以避免，在钥匙完全插入之前钥匙开关就对电气设备的功能进行控制。
按照本发明方法的另一种优选的实施方式，借助于转动角度产生器采集钥匙的转动位置或者钥匙导孔的转动位置，以及电子分析装置根据转动角度产生器的信号控制电气设备的不同功能。按照这种方式，除了已经通过将钥匙插入到钥匙开关中控制的功能之外，还可以根据所选择的钥匙的转动位置的不同对电气设备的其它功能进行控制。
本发明方法的一种优选的实施方式还在于，由至少另一个光学扫描装置扫描钥匙所述轮廓之外的另一个轮廓，以建立其它扫描数据，以及将该其它扫描数据传送到电子分析装置中。按照这种方式，可以以简单的方式和方法增加钥匙编码的数目。
例如，该扫描数据和其它扫描数据可以包含各钥匙的识别信息，使得电子分析装置可以根据所述扫描数据和其它的扫描数据的至少一部分进行对钥匙的识别。按照这种方式，可以对于同一钥匙开关为多个用户分发钥匙，这些钥匙分别具有各自的标识，使得电气设备可以根据这些标识识别出各个钥匙以及由此的用户。
此外，按照本发明方法的另一种优选的扩展，电子分析装置可以根据所述扫描数据和其它的扫描数据的至少一部分识别为钥匙分配的访问权限级别；根据该访问权限级别释放电气设备的预先给定的功能。由此，按照优选的方式可以对电气设备的功能进行取决于用户的访问。例如，可以实现，具有较低访问权限级别的钥匙的用户在使用电气设备的参数功能时，仅仅可以观察电气设备的特定参数，而拥有较高访问权限级别的钥匙的用户则甚至可以修改参数。
按照本发明方法的另一种优选的扩展，电子分析装置根据转动角度产生器的信号，借助于与其连接的显示装置显示不同的指示。由此使得可以与各个钥匙使用者进行交互的用户引导。
此外，在按照本发明方法的另一种优选的实施方式中，在将钥匙从钥匙导孔中抽出时，将对钥匙的轮廓进行扫描而建立的注销数据传送到所述电子分析装置中；以及所述电子分析装置通过接收该注销数据安排，对电气设备的另一个功能进行控制。通过在将钥匙从钥匙导孔中抽出时采集注销数据，例如可将电气设备置于特定的断开位置，或例如电气设备可以根据钥匙拔出之后的参数化再次进入一定的运行。这点是特别用户友好地实现的，因为用户方面除了将钥匙从钥匙开关中拔出之外，不需要进行任何其它操作。
按照本发明方法的另一种优选的扩展，电子分析装置在其所属的存储器中存储一个记录，该记录给出借助于钥匙开关控制的功能和/或对钥匙的识别。利用该存放的记录也可以在随后的时刻检验，电气设备的各功能何时被控制。在对钥匙的相应编码中还得到关于哪个用户对该功能进行控制的信息。
就钥匙而言，上述技术问题是通过一种用于钥匙开关的钥匙解决的，其具有钥匙手柄和一个包括编码区域的钥匙舌，其中，钥匙在编码区域具有透光的编码缝隙和不透光的桥。由此，该钥匙保证了允许利用光学扫描装置毫无问题地进行扫描。
在这种钥匙的一个在加工技术上特别优选的实施方式中，在编码区域中编码缝隙在钥匙舌的纵向上顺序地展开，而桥该纵向上设置在编码缝隙之间。
本发明钥匙的一种优选的扩展这样得到，即，所述编码缝隙和桥的长度分别对应于固定的基本编码长度的一倍或者整数倍。由此，使得对钥匙的编码通过预先给定桥和编码缝隙的长度而简化。因为除了可以在加工技术上容易在钥匙上加入的缝隙之外，不需要任何重要的加工步骤，因此还可以相对廉价地提供这种钥匙。
按照本发明钥匙的一种优选的扩展，将所述编码缝隙和桥沿一条在钥匙舌的纵向上展开的线设置。这使得可以通过光学扫描装置简单的进行光学扫描。
如果将述编码缝隙和桥沿多条在钥匙舌的纵向上展开的线设置，其中各条线相互平行地展开，则给出了本发明钥匙的特别多的编码可能性。
在最后提到的情况下，特别优选的还有，将所述编码缝隙和桥的长度在各自的线上这样选择，即，使得由第一参考线切割的编码缝隙的第一和与由第二参考线切割的编码缝隙的第二和不同，其中该第二参考线与第一参考线平行地展开，其中，第一参考线与第二参考线在一个垂直于钥匙舌纵向的平面上展开，以及第一参考线与第二参考线相互间的距离对应于基本编码长度。按照这种方式，在对不同线上的各编码进行扫描时实际上形成了具有根据基本编码长度的脉冲的参考时钟，由此使得在钥匙插入过程中也可以容易地改变插入速度。
此外，按照本发明钥匙的另一种优选的实施方式，用在人眼可见光范围内透光的涂层包围编码区域。由此，一方面进一步避免了有可能使对各钥匙的光学扫描出现错误的、在编码缝隙中的污染沉积，另一方面钥匙的编码和编码方法对于钥匙的使用者来说不能被容易地看到，这使得对钥匙的篡改或者加工钥匙的拷贝变得困难。
为了进一步解释本发明，图1示出带有插入的钥匙的钥匙开关的示意断面图，图2示出带有钥匙开关的电气设备的示例性前视图，图3示出三个用于操纵钥匙开关的不同钥匙的例子，图4示出用于钥匙开关的钥匙的视图，用于解释在钥匙中设置的编码，图5示出用于解释钥匙的编码的作用方式的钥匙的示例性视图。
具体实施例方式
图1示出了可以用来控制电气设备的至少一个功能的钥匙开关1。钥匙开关1具有钥匙导孔2，在该导孔中插入了具有钥匙手柄3a和钥匙舌3b的钥匙3。钥匙手柄3a带有一个阻止钥匙进一步插入到钥匙导孔中的凸缘11，以例如防止钥匙导孔2受到机械损伤。在钥匙导孔2的朝向钥匙手柄3a的一端上设置一个用于光学扫描的装置4，其输出端与为微处理器单元形式的电子分析装置5的一个输入端连接。用于光学扫描的装置4例如具有光栅形式的第一光学扫描装置4a。此外，可供选择的例如还可以考虑使用摄像机或者CCD芯片作为光学扫描装置4a。除了固定的光学扫描装置4a，也可以将其实施为可以沿钥匙导孔2在纵向上移动的。此外，用于识别钥匙3的转动位置的转动角度产生器6的输出与微处理器单元的另一个输入连接。
下面将描述钥匙开关1的工作方式。在将钥匙舌3b插入到钥匙导孔2中时，其经过光学扫描装置4a。光学扫描装置4a扫描出由编码缝隙7给定的钥匙3的编码，并由此产生扫描数据，该扫描数据通过数据连接8传递到微处理器单元5上。微处理器单元将该扫描数据与在一个没有示出的存储器装置中存储的参考数据进行比较。如果扫描数据和参考数据一致，则微处理器单元通过在输出端与其连接的数据线9控制在图1中没有示出的电气设备的功能。为了扫描钥匙舌3b上其它在图1中没有示出的编码缝隙，可以在用于光学扫描的装置4中设置另一个光学扫描装置4b，例如以光栅的形式。对此将结合图3进一步解释。
例如，假设电气设备是一个现场设备，利用该设备执行例如对监视电能传输线的保护功能。为了保护该现场设备免受未经准许的访问，为其设置了钥匙开关1。有权限的用户将合适的钥匙3(即，在对其进行扫描时形成与参考数据一致的扫描数据的钥匙)插入到钥匙导孔2中，并由此得到对该现场设备的访问权。即，在该例中通过钥匙开关1控制的功能是现场设备的释放功能。除了释放功能外按照这种方式还可以通过这种钥匙开关1控制现场设备的其它任意功能，例如接通现场设备的能源或者将现场设备置于一个特殊的状态，例如参数状态。
与常规带有机械扫描的锁的钥匙开关不同，可以看出，在带有光学扫描装置的钥匙开关1中在钥匙插入的过程中就已经进行了对编码的扫描，和对电气设备功能的控制。反之，在机械锁中只有在插入的钥匙的状态下才进行静态扫描；由此通常不伴随着对功能的控制，这在多数情况下直到在钥匙开关中转动钥匙才实现。光学扫描原理具有这样积极的效果，即在将钥匙从钥匙开关中拔出时也可以通过再次扫描而产生所谓的注销数据，由此可以控制电气设备的另一个功能。例如，在此作为拔出钥匙时的功能可以选择一个与在插入钥匙时控制的功能“相反”的功能。例如，可以在插入钥匙时将电气设备接通，而在拔出钥匙时将其再次断开。同样例如也可以在插入钥匙时将电气设备置于参数状态，在该状态下可以参看以及必要时改动设备参数，而在拔出钥匙时将电气设备再次置于正常运行状态。为此，钥匙开关的使用者不需采取任何单独的操作。
为了能够利用钥匙开关1控制除通过钥匙3的单纯插入钥匙开关1所控制的功能之外电气设备的其它功能，将钥匙3在钥匙导孔2中保持可以转动。这点可以例如这样实现，即将钥匙导孔2连同钥匙3在钥匙开关1中保持为可以转动。或者可以将钥匙导孔2固定，而仅仅保持钥匙3可以围绕其纵轴转动。
为了借助于钥匙开关1控制电气设备的其它功能，在钥匙开关1中设置了转动角度产生器6。该转动角度产生器6识别钥匙3的各个转动位置(即钥匙3从插入过程开始围绕其纵轴转动的转动角度)，并将其通过数据线10传递给微处理器单元。后者根据各转动位置控制电气设备的其它功能；例如，按照这种方式可以调用电气设备的参数功能。转动角度产生器6不必是连续采集各个转动角度的转动角度产生器6，而是出于造价的原因也可经常将该转动角度产生器这样实现，使其仅采集钥匙3的特定转动位置。
为了防止将在一定转动位置上的钥匙3从钥匙开关1中拔出，可以在钥匙开关1上设置一个在图1中没有示出的锁紧装置。这种锁紧装置是一般的机械钳工和钥匙开关中早已公知的。借助于对应构造的锁紧装置可以例如实现，在将钥匙从钥匙开关中拔出之前，首先通过将钥匙回转而使该电气设备回到特定的状态，例如正常运行状态。这样可以避免无意地将钥匙例如在参数状态下拔出。
此外，在钥匙导孔2的背向插入开口的一端上还设置了一个可以由钥匙3操纵的最终位置发送器11。当钥匙3完全插入时，该最终位置发送器给出一个信号。该最终位置发送器11例如可以由按键(如图1中所示出的)或者光栅构成。借助于这样的最终位置发送器11可以监视，钥匙3是否完全插入到钥匙开关1中。这样例如可以防止，在钥匙3完全插入到钥匙开关1中之前，由于对扫描数据的错误采集或者试图的操纵而已经对电气设备的功能进行了控制。
在图2中示意地示出了电气设备的前面板20的片段。在此，为了简化理解用同样的附图标记标出与图1中类似的部件。前面板20具有一个显示装置21和控制按键22。此外，在该电气设备的前面板20中集成了钥匙开关1。可以看到插入的钥匙3的示意的手柄。钥匙3处于相对于垂线按顺时针转过大约45度的转动位置处的位置“B”上。为了更简单地将钥匙3固定在确定的转动位置上(在按照图2的例子中的位置“A”至“D”)，钥匙开关1可以具有在图2中没有示出的制动元件，这些制动元件使得钥匙3可以在确定的转动位置上锁定，并由此简化了对钥匙3的操作。这种锁定例如可以借助于嵌入凹槽中的弹性元件实现。
如在图1中解释的那样，钥匙3的转动位置由转动角度产生器6(见图1)传递给钥匙开关1的微处理器单元。微处理器单元根据各个转动位置除了可以控制电气设备的相应功能之外，还在显示装置21上进行图形显示。按照图2中的例子，在此例如对应于钥匙3的位置“B”指针23在图像显示中指示选择“功能B”。例如，该功能B可以是电气设备的参数功能。在功能B的子菜单中列举了其它的菜单点，例如“读取”(电气设备的参数)和“改变”(电气设备的参数)。
在图2中的例子里对改变参数设置了“不可能”的补充说明，这指明，按照图2操作钥匙开关1所使用的钥匙3不具有所需的访问权限级别，该访问权限级别是改变在电气设备中的参数所必需的。对此将结合图3进一步解释。
按照图2在前面板20中钥匙开关1的上方示出了发光指示器24。其例如可以通过发光二极管或者小的白炽灯实现。发光指示器24给出钥匙开关1的操作状态，例如，钥匙开关1是否准备好接收钥匙。如果将发光指示器24这样设置，即可以利用其不同的色彩进行显示(即例如由三个单个的发光二极管或者一个三色的发光二极管组成)，则可以对应地显示许多指示。例如，可以用黄色指示给出钥匙开关1的准备就绪状态，用绿色灯给出对钥匙的成功识别，而用红色灯给出钥匙识别的错误。如果扫描数据与参考数据不一致或者钥匙3较长时间处于不完全插入的状态，则产生错误提示。
在图3中示出了三个编码的钥匙31a，31b，31c的不同例子，利用这些钥匙可以操作带有光学扫描装置的钥匙开关。在图3中的上部示出了钥匙31a，其具有钥匙手柄32和钥匙舌33。通过虚线加框表示的编码区域34在钥匙舌33的纵向上展开。在一条在编码区域34中沿纵向伸展的线35上展开的透光的编码缝隙36由位于中间的不透光的桥37相互分开。编码缝隙36是在钥匙31a中设置的不同长度的开口。在此，将所述编码缝隙36和桥37的长度这样选择，即，使其等于基本编码长度的一倍或者多倍。例如，如果编码缝隙36a具有一倍于基本编码长度的长度，则编码缝隙36b具有两倍于基本编码长度的长度，而编码缝隙36c具有四倍于基本编码长度的长度。类似地，桥37a具有一倍于基本编码长度的长度，而桥37b则具有三倍于基本编码长度的长度。通过预先给出基本编码长度可以在对编码缝隙36和桥37的扫描中以二进制的形式产生数据，即，例如在对编码缝隙36a扫描时产生一个具有值1的信号，而在对编码缝隙36b扫描时则产生两个相继跟随的具有值1的信号。类似地，在对编码缝隙36c扫描时则产生四个相继跟随的具有值1的信号。与此相适应地，在对具有一倍基本编码长度的桥37a扫描时产生一个具有值0的信号，对于具有三倍基本编码长度的桥37b则产生三个相继跟随的具有值0的信号。即，从钥匙舌的顶部开始钥匙31a具有如下的二进制编码1010111101000101101101。该编码在钥匙31a插入到钥匙开关中时借助于光学扫描装置被采集并传递到微处理器单元中。
在图3的中部示出了另一个钥匙31b，其与刚刚描述的钥匙31a的区别仅仅在于，与第一条线35平行地在编码区域34中设置了第二条线38，在后者上面又设置了带有位于其中间的桥37的编码缝隙36。通过沿该第二条线38设置其它编码缝隙可以相对于在钥匙31a中可能的编码显著地提高钥匙31b的可能的编码数目。
在图3的下部示出了第三个钥匙31c，其中，设置了另一条具有其它编码缝隙和桥的线39。钥匙31c的可能的编码数目与钥匙31b相比再次提高。
例如，在如钥匙31a至31c的钥匙中，除了为访问电气设备的待控制的功能而读出的信息之外，还可以编码其它的信息，这些信息例如使得可以准确地识别出钥匙以及钥匙的持有者。此外，在钥匙中还可以包含这样信息，其给出各个钥匙的确定的访问权限级别。按照这种方式，例如可以在钥匙编码中为不允许其改变电气设备的参数的钥匙持有者分配具有较低访问权限级别的钥匙，而被允许访问电气设备的所有功能的钥匙持有者则得到一把具有高访问权限级别的钥匙。因此，按照图2中的例子所使用的钥匙3包含了给出低访问权限级别的信息。因此，该钥匙3的持有者不能改变按照功能B(见图2)所显示的数据。
钥匙开关的微处理器单元可以对电气设备的借助于钥匙开关控制的功能进行记录。这样，只要钥匙具有如标识和/或访问权限级别的其它信息，就可以在电气设备中产生一个记录，其表明在何时哪位用户对电气设备的哪种功能进行了访问。
图3中钥匙31c的编码区域还由涂层40包围。该涂层在人眼可见光的范围内是透光的；不过其也可以在红外范围内透光，以便可以例如利用红外光栅对编码区域进行扫描。按照这种方式，可以一方面保护编码缝隙免于污染沉积，污染沉积会导致光学扫描装置对钥匙的错误扫描。另一方面通过涂层40使得第三者对这种钥匙的简单拷贝变得困难。
在图4中示出了一把类似于图3中的钥匙31b的钥匙。根据该图要解释如何避免由于变化的插入速度而造成对钥匙的有问题的扫描。
在仅具有一条带有编码缝隙的线的钥匙的情况下，有可能在缓慢插入速度下具有一倍基本编码长度的编码缝隙产生一个信号，该信号与具有两倍基本编码长度的编码缝隙在两倍高的插入速度下所产生的信号相同。如果在整个插入过程中在钥匙导孔中钥匙的插入速度保持恒定，则这不会造成关于光学扫描的问题。只有在插入过程中插入速度变化的情况下，才可能出现有问题的扫描。
为了避免这一点，在具有至少两条在其上设置有编码缝隙的线的钥匙上编码时要遵循如下编码规则由两条平行的参考线在一个平面上分别切割的编码缝隙的和必须不同，其中，这两条参考线在垂直于钥匙舌纵向上距离一个基本编码长度。
这点要借助于图4举例说明。第一参考线41垂直于钥匙舌的纵向。由该第一参考线41切割的编码缝隙构成第一和。在图4中示出的例子中该和具有值2，因为恰好由第一参考线41切割了两个编码缝隙。现在观察第二参考线42，其平行于第一参考线41距离恰好为一个基本编码长度。在此，由该第二参考线42切割的编码缝隙构成第二和；在图4中示出的例子中该和具有值1。对于光学扫描应该独立于变化的插入速度而给出正确结果的钥匙编码的编码规则来说，规定该第一和必须不等于第二和。
在图4中示出了第二个例子；其中，由第三参考线43切割的编码缝隙的第三和为0，而由第四参考线44切割的编码缝隙的第四和为3。由此遵循了编码规则，根据该规则相邻参考线43和44的第三和与第四和必须不相等。
换言之，该编码规则为分别按编码长度至少在编码缝隙沿其展开的一条线上，必须发生从桥到编码缝隙的过渡或者反之。
最后结合图5举例说明，在使用刚刚解释过的编码规则的条件下，按何种方式可以实现光学扫描与插入速度的改变无关。图5中实际上示出了在图4中也示出过的钥匙31b，其具有按照编码规则的编码。在其下方的用L1标记的信号变化中示出了对设置在钥匙31b的上部线上的编码缝隙进行扫描的光栅的输出信号。可以看出，所有扫描到在钥匙31b中的编码缝隙之处的信号的值为1，而所有出现在桥处的信号L1的值为0。与此类似的是，用L2标记的信号变化示出了由另一个光栅对设置在钥匙31b的下部线上的编码缝隙进行扫描时的输出信号。在用S标记的变化中总是在这样的时间点上出现一个短脉冲，即在采集到信号变化L1和L2中的至少一个从编码缝隙过渡到桥，或者从桥过渡到编码缝隙，由此信号从1变为0或者从0变为1的时刻。正如在该信号S上可以看出的那样，在遵循上述的编码规则的条件下可以由此得到信号S的变化，其分别在扫描之后恰好一个基本编码长度上具有一个脉冲，并由此构成确定钥匙插入速度的参考时钟。按照这种方式，钥匙开关的微处理器单元可以极其简单地确定在各条线上的各个编码缝隙和桥的精确长度。
为了排除以下形式的对钥匙开关的操纵，即，通过有意地尝试无效钥匙的运动而产生有效的扫描数据，还可以在制造钥匙以及确定参考数据时就已经在准备阶段排除一定的编码缝隙和桥的顺序。例如，包含沿钥匙舌的纵向轴对称的编码缝隙和桥的排列的顺序。
诸如在图3、4和5中描述的钥匙的制造相对简单，因为编码缝隙可以通过简单的铣销而设置。因此，可以相对迅速和廉价地为钥匙开关制造钥匙。
权利要求
1.一种用于控制电气设备的至少一个功能的钥匙开关(1)，该钥匙开关具有用来接收钥匙(3)的钥匙导孔(2)，其特征在于，-所述钥匙开关(1)具有一个光学扫描装置(4a)，利用该扫描装置(4a)可以扫描插入钥匙导孔(2)中的钥匙(3)的轮廓，以及-一个用于该控制电气设备的至少一个功能的电子分析装置(5)与所述光学扫描装置(4a)连接。
2.根据权利要求1所述的钥匙开关(1)，其特征在于，-所述钥匙导孔(2)可以围绕其纵轴转动到不同的转动位置上。
3.根据权利要求1所述的钥匙开关(1)，其特征在于，-将所述钥匙导孔(2)抗扭地设置，并且这样构成，使得所述钥匙(3)可以围绕其纵轴转动到不同的转动位置上。
4.根据权利要求2或3所述的钥匙开关(1)，其特征在于，-通过制动点预先给定不同的转动位置。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的钥匙开关(1)，其特征在于，-在所述钥匙导孔(2)上设置一个锁紧装置并且这样构成，使得在不同的转动位置中的至少一个转动位置上阻止将钥匙(3)从钥匙导孔(2)拔出。
6.根据上述利要求中任一项所述的钥匙开关(1)，其特征在于，-所述光学扫描装置(4a)是一个光栅。
7.根据上述权利要求中任一项所述的钥匙开关(1)，其特征在于，-在所述钥匙导孔(2)上设置一个最终位置发送器(11)。
8.根据利要求7所述的钥匙开关(1)，其特征在于，-所述最终位置发送器(11)是一个按键。
9.根据利要求7所述的钥匙开关(1)，其特征在于，-所述最终位置发送器(11)是一个光栅。
10.根据上述权利要求中任一项所述的钥匙开关(1)，其特征在于，-为了扫描插入钥匙导孔(2)中的钥匙(3)的至少另一个轮廓，额外地设置至少另一个光学扫描装置(4b)。
11.根据上述权利要求中任一项所述的钥匙开关(1)，其特征在于，-所述电子分析装置(5)与一个显示装置(21)连接，用于根据钥匙(3)的各个转动位置显示改变的图形指示。
12.根据上述权利要求中任一项所述的钥匙开关(1)，其特征在于，-所述电子分析装置(5)与一个光学发光指示器(24)连接，该发光指示器显示钥匙开关(1)的操作状态。
13.根据上述权利要求中任一项所述的钥匙开关(1)，其特征在于，-所述钥匙开关(1)是电气设备的前端单元(20)的一部分。
14.一种借助于钥匙开关(1)控制电气设备的至少一个功能的方法，其中，执行下列步骤-借助光学扫描装置(4a)对插入钥匙开关(1)的钥匙导孔(2)中的钥匙(3)轮廓进行扫描，建立扫描数据，-将所述扫描数据传送到与该光学扫描装置(4a)连接的电子分析装置(5)中，-该电子分析装置(5)将所述扫描数据与存储在存储装置中给出参考轮廓的参考数据进行比较，-如果所述扫描数据与所述参考数据一致，则由所述电子分析装置(5)控制电气设备的至少一个功能。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，-所述电子分析装置(5)仅在钥匙(3)操纵了在所述钥匙导孔(2)上设置的最终位置发送器(11)时，才将扫描数据与参考数据进行比较。
16.根据权利要求14或15所述的方法，其特征在于，-借助于转动角度产生器(6)采集钥匙(3)的转动位置或者钥匙导孔(2)的转动位置，和-所述电子分析装置(5)根据转动角度产生器(6)的信号控制电气设备的不同功能。
17.根据权利要求14或16所述的方法，其特征在于，-由至少另一个光学扫描装置(4b)扫描钥匙(3)所述轮廓之外的另一个轮廓，建立其它扫描数据，和-将该其它扫描数据传送到所述电子分析装置(5)中。
18.根据权利要求14至17中任一项所述的方法，其特征在于，-所述电子分析装置(5)根据至少一部分所述扫描数据或所述其它扫描数据对钥匙(3)进行识别。
19.根据权利要求14至18中任一项所述的方法，其特征在于，-所述电子分析装置(5)根据至少一部分所述扫描数据或所述其它扫描数据来识别分配给钥匙(3)的访问权限级别，以及-根据该访问权限级别释放电气设备的预先给定的功能。
20.根据权利要求14至19中任一项所述的方法，其特征在于，-所述电子分析装置(5)根据转动角度产生器(6)的信号，借助于与其连接的显示装置(21)显示不同的指示。
21.根据权利要求14至20中任一项所述的方法，其特征在于，-在将所述钥匙(3)从钥匙导孔(2)中抽出时，将由对钥匙(3)的轮廓进行扫描而建立的注销数据传送到所述电子分析装置(5)中，和-所述电子分析装置(5)通过接收该注销数据安排，对电气设备的另一个功能进行控制。
22.根据权利要求14至21中任一项所述的方法，其特征在于，-所述电子分析装置(5)在配属于其的数据存储器中存储一个记录，该记录给出借助于钥匙开关(1)控制的功能和/或对钥匙(3)的识别。
23.一种用于钥匙开关(1)的钥匙(31a，31b，31c)，其具有钥匙手柄(32)和一个包括编码区域(34)的钥匙舌(33)，其特征在于，-所述钥匙(31a，31b，31c)在编码区域(34)中具有透光的编码缝隙(36，36a，36b，36c)和不透光的桥(37，37a，37b)。
24.根据权利要求23所述的钥匙(31a，31b，31c)，其特征在于，-在所述编码区域(34)中所述编码缝隙(36，36a，36b，36c)在钥匙舌(33)的纵向上顺序地展开，所述桥(37，37a，37b)设置在其间。
25.根据权利要求23或24所述的钥匙(31a，31b，31c)，其特征在于，-所述编码缝隙(36，36a，36b，36c)和桥(37，37a，37b)的长度分别等于固定的基本编码长度的一倍或者整数倍。
26.根据权利要求23至25中任一项所述的钥匙(31a，31b，31c)，其特征在于，-将所述编码缝隙(36，36a，36b，36c)和桥(37，37a，37b)沿一条在钥匙舌的纵向上展开的线(35)设置。
27.根据权利要求23至25中任一项所述的钥匙(31a，31b，31c)，其特征在于，-将所述编码缝隙(36，36a，36b，36c)和桥(37，37a，37b)沿多条在钥匙舌(33)的纵向上展开的线(35，38，39)设置，其中，各条线(35，38，39)相互平行地展开。
28.根据权利要求27所述的钥匙(31a，31b，31c)，其特征在于，-这样选择在各条线(35，38，39)上所述编码缝隙(36，36a，36b，36c)和桥(37，37a，37b)的长度，即，使得由第一参考线(41)切割的编码缝隙的第一和与由第二参考线(42)切割的编码缝隙的第二和不同，其中该第二参考线与第一参考线平行地展开，其中，-第一参考线与第二参考线(41，42)在一个垂直于钥匙舌(33)纵向的平面上展开，和-第一参考线与第二参考线(41，42)相互间的距离等于基本编码长度。
29.根据权利要求23至28中任一项所述的钥匙(31a，31b，31c)，其特征在于，-用在人眼可见光范围内透光的涂层(40)包围所述编码区域(34)。
全文摘要
本发明涉及一种用于控制电气设备的至少一个功能的钥匙开关(1)，该钥匙开关具有用来接收钥匙(3)的钥匙导孔(2)。为了利用相对很小的花费可以得到相对高数目的编码可能性，按照本发明，钥匙开关(1)具有一个光学扫描装置(4a)，利用该装置可以扫描插入钥匙导孔(2)中的钥匙(3)的轮廓，以及一个用于该控制电气设备的至少一个功能的电子分析装置(5)与所述光学扫描装置(4a)连接。本发明还涉及一种借助于钥匙开关控制电气设备的功能的方法以及用于该钥匙开关的钥匙。
文档编号H01H27/06GK1655305SQ200510008030
公开日2005年8月17日 申请日期2005年2月7日 优先权日2004年2月12日
发明者安德烈·弗兰克, 埃里克·路德 申请人:西门子公司