ULTRASCHALL-TASTATURSCHUTZ

Ultraschall-Tastaturschutz

Die Erfindung betrifft die Erkennung eines die Oberfläche einer Tastatur bedeckenden Gegenstands.

Selbstbedienungsgeräte haben in der Regel eine Tastatur, auf der der Benutzer vertrauliche oder geheime Daten ein¬ gibt, insbesondere eine als PIN (Personal Identification Number) bezeichnete Geheimzahl. Um diese und ähnliche Daten unrechtmäßig zu gewinnen, kann eine Tastatur durch aufge¬ legte ähnliche Tastaturen oder andere Gegenstände manipu¬ liert werden. Eine Einrichtung, die solche Manipulationen entdeckt, muß jedoch gleichzeitig unauffällig, robust und gegen mutwillige Beschädigung (Vandalismus) gesichert sein.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine entsprechende Ein¬ richtung anzugeben.

Die Erfindung löst die Aufgabe durch einen im Inneren der Tastatur angebrachten Schallwandler, der durch die Oberflä¬ che der Tastatur vorzugsweise Ultraschallwellen abstrahlt, ohne daß die Oberfläche sichtbar verändert ist. Die Schutz¬ einrichtung ist damit unauffällig und weiterhin gegen Van¬ dalismus geschüzt. Da die Tastatur ohnehin gegen Einsicht¬ nahme durch eine Haube geschützt ist, kann oberhalb der Ta¬ statur ein Empfänger angebracht werden, der die abgestrahl¬ ten Ultraschallwellen detektiert und demgemäß einen ord¬ nungsgemäßen Zustand meldet. Es zeigen:

Fig. 1 eine Anordnung einer Tastatur mit Ultraschall- sender und -empfänger,

Fig. 2 eine mögliche Anbringung eineε Ultraschallsen¬ ders in dem Rahmen einer Tastatur.

Stark vereinfacht und schematisch ist in Fig. 1 eine Tasta¬ tur auf Grundplatte 10 unter einer Haube 13 dargestellt. Die Tastatur besteht aus einem Tastenrahmen 11 und einzel¬ nen Tasten 12a..d. Im Inneren der Tastatur ist an der Un¬ terseite des Tastaturrahmens 11 an einem Steg zwischen den Tasten 12a..d ein Ultraschallsender 14 angebracht, der elektrisch erregt wird. Oberhalb der Tastatur, im Beispiel in der die Tastatur schützenden Haube 13, ist ein Ultra¬ schallempfänger 15 angebracht. Das von ihm empfangende Si¬ gnal wird verstärkt, gleichgerichtet und einem Schwellwert¬ detektor zugeführt.

Diese Einrichtungen sind in bekannter Art ausgeführt und in Fig. 1 nicht dargestellt. Der Ausgang des Schwellwertdetek- tors ist mit einer Steuereinheit für das die Tastatur als Eingabegerät benutzende Gerät verbunden. Solange der Schwellwertdetektor der Steuereinheit die Anwesenheit eines Signals meldet, bleibt das Gerät betriebsbereit und verwen¬ det die Tastatur als Eingabegerät.

Bereits ein Blatt Papier, auf die Tastatur gelegt, dämpft die Abstrahlung des Ultraschallgebers 14 signifikant. Der Schwellwertdetektor ändert daher sein Signal an die Steuer¬ einheit, welche entsprechend reagiert. Befindet sich das Gerät im Zustand der Betriebsbereitschaft, so wird ein Ver¬ lust der Ultraschallübertragung, gemeldet durch den Schwellwertdetektor, als Manipulation aufgefaßt und das Ge¬ rät in einen Störungszustand versetzt. Dies gilt nicht, wenn ein Benutzer gerade zur Eingabe von Daten aufgefordert wurde, da die Schwächung von der Hand des Benutzers stammen kann. Das Gerät wird also dadurch geschützt, daß vor Beginn einer jeden Transaktion eines Bedieners der Tastatur der Schwellwertdetektor die Anwesenheit eines Signals melden muß. Dabei wird der Ultraschallgeber in der Tastatur bevor¬ zugt auf der Innenfläche einer Taste oder eines Tastenrah¬ mens angebracht. Vielfach ist das Material akustisch dünn genug, so daß aus der Tastatur ohne weitere Maßnahmen ein gut detektierbares Signal abgestrahlt wird, ohne daß die Anwesenheit des Ultraschallgebers sichtbar wird. Da die Oberfläche der Tastatur ungestört ist, kann auch nicht ein¬ fach erkannt werden, wo das Signal abgestrahlt wird, so daß Manipulationsversuche erschwert sind.

Bei Tastaturen mit massivem metallischem Tastaturrahmen wird entsprechend Fig. 2 in einen Steg des Tastenrahmens 11 ein Sackloch von innen eingelassen, so daß die Ultraschall¬ wellen durch das verbleibende Material austreten können. Da es sich um ein Sackloch handelt, bleibt die Oberfläche un¬ verändert. In das Sackloch wird als Ultraschallgeber ein piezokeramisches Plättchen eingelassen und verklebt, das in bekannter Art mit elektrischen Kontakten und Anschlüssen versehen ist, welche mit einer Wechselspannungsquelle pas¬ sender Frequenz verbunden sind. Damit entsteht ein Ultra¬ schall abstrahlender Wandler, der von außen nicht sichtbar und nicht manipulierbar ist. Bei geeigneten Abmessungen des Sacklochs verstärkt dieses durch Resonanz das Signal, ins¬ besondere durch Verwendung eines Piezowandlers mit Radial¬ schwingungen, einer Schwingfrequenz von 40kHz, einem Loch¬ durchmesser von 12mm und einer Deckstärke von 0,6mm und dem Material Aluminium.

Anstelle des Tastenrahmens 11 kann auch eine Taste, insbe¬ sondere eine Blindtaste, verwendet werden. Dies ist dann vorteilhaft, wenn die Stege zwischen den Tasten sehr schmal sind. Liegt die Ultraschallstrahlung im niederfrequenten Bereich, dann entsteht eine kugelförmige Abstrahlung, so daß der Empfänger nicht direkt oberhalb der Tastataur, sondern so¬ gar auch seitlich angebracht werden kann.

Es sind ferner Lautsprecher auf Piezo- oder elektrodynami¬ scher Basis verfügbar, die nicht nur im hörbaren, sondern auch im Ultraschallbereich abstrahlen. Eine einfache Vari¬ ante der Erfindung besteht daher darin, einen solchen un¬ terhalb der Tastatur anzubringen, so daß die Schallstrah¬ lung durch die Schlitze zwischen den Tasten und dem Tasten¬ rahmen durchtritt. Eine akustische Kopplung mit einer Taste oder dem Tastenrahmen ist dabei nicht notwendig. Als Emp¬ fänger sind auch Elektret-Mikrophone verwendbar, deren Fre¬ quenzbereich meist bis in den Ultraschallbereich reicht. Eine andere Variante der Erfindung verwendet an Stelle des Ultraschallempfängers einen Reflektor. Durch die Laufzeit des Signals kann der Geber in der Art eines Echolots zur Abgabe kurzer Signale verwendet werden und danach in einer Sendepause als Empfänger dienen. Als Empfänger kann statt dessen auch ein zweiter Ultraschallwandler in die Tastatur eingebaut werden, so daß Geber und Empfänger getrennt sind. Gleichfalls ist es möglich, die Rolle von Geber und Empfän¬ ger statisch oder dynamisch zu vertauschen.

Für größere Tastaturen mit vielen Tasten kann es zweckmäßg sein, in die Tastatur mehrere Ultraschallwandler einzu¬ bauen, die im Zeitmultiplex auf einen gemeinsamen Empfänger wirken. Bei Verwendung eines Reflektors mit getrenntem Ul¬ traschallgeber und -empfänger ergeben sich von vornherein zwei Überwachungspunkte auf der Tastatur, deren Anzahl durch weitere Geber und Empfänger erhöht werden kann.

Auch ist es möglich, auf einen Empfänger ganz zu verzich¬ ten, indem die Abstrahlungsleistung bzw. der Abstrahlungs- widerstand des Ultraschallgebers überwacht wird. Durch die Dämpfung eines aufgelegten Materials wird dem Geber mehr Leistung entzogen und damit eine Erkennung eines Gegen¬ stands auf der Tastatur möglich.

Zusätzlich oder anstelle einer Signalschwächung kann auch das Erregersignal moduliert werden und die Phasenlage der Modulation bestimmt werden. Damit kann Manipulationen vor¬ gebeugt werden, welche ein Signal aufnehmen und durch einen ähnlichen Sender wieder abstrahlen, was in der Regel zu ei¬ ner Phasenverschiebung bzw. Laufzeitänderung führen wird und damit erkannt wird. Als Modulation ist ein Pseudo- rauschen sehr zweckmäßig, weil dieses nicht einfach nachge¬ bildet werden kann. Durch einen Signalprozessor kann die dann notwendige Korrelationsanaylse erfolgen.

Anstelle von Ultraschall kann auch Schall im hörbaren Be¬ reich verwendet werden, der vorzugsweise von einem unter der Tastatur befindlichen separaten Lautsprecher abge¬ strahlt und von einem Elektretmikrophon empfangen wird. Elektronisch erzeugtes Pseudo-Rauschen hat den Vorteil, daß es vom Benutzer nicht wahrgenommen wird. Alternativ hierzu sind Impulse, die als Knackgeräusch wirken. Im Fall, daß eine akustische Rückmeldung für eine Tastenbetätigung als Schallimpuls oder kurzer Ton von einem Lautsprecher unter¬ halb der Tastatur abgegeben wird, kann dieser als Schallsi- gnal verwendet werden. Das gleiche Signal wird außerhalb der Transaktionszeiten in zufälligen Abständen erzeugt und ausgewertet, so daß eine Überdeckung der Tastatur entdeckt wird.

Auch bei hörbaren Signalen ist eine Vertauschung von Sender und Empfänger möglich.

Als Sender kann auch eine elektromagnetische Zunge nach Art eines Summers dienen, die gegen beispielsweise den Tasten¬ rahmen schlägt und damit diesen in Schwingungen versetzt, welche von dem Tastenrahmen abgestrahlt werden.