Brevet FR2522906A1 — publié le 19830909

La présente invention concerne un dispositif d'identification, du genre répondeur, permettant d'identifier des individus dans une population. De tels dispositifs comportent en général, au moins un poste d'identification ayant un émetteur d'énergie électromagnétique et un récepteur de signaux électromagnétiquéset au moins un identificateur, porté par chaque individu à identifier, l'identificateur comportant un récepteur d'énergie électromagnétique, un générateur de signaux d'identification et un modulateur-émetteur adapté à la transmission de ces signaux par ondes hertziennes. Afin de mieux cerner les objets de la présente invention, le fonctionnement de ces dispositifs d'identification, déjà connus et utilisés dans l'art antérieur, va être brièvement décrit. Dans ces dispositifs, l'identificateur, porté par chaque individu à identifier, est un répondeur actif qui est télé-aliment8 par l'émetteur d'énergie du poste d'identification. Cette énergie est disponible sous forme d'un signal haute fréquence émis à fort niveau (quelques Watts au niveau des amplificateurs de sortie) par ledit émetteur d'énergie. Ce signal, fortement atténué, est capté par le récepteur et transformé en une tension continue susceptible d'alimenter le générateur et le modulateurémetteur de l'identificateur. En général, le générateur et le modulateurémetteur sont des éléments adaptés à générer et émettre en haute fréquence, un signal porteur d'un code propre à l'identification de l'individu considéré Ce signal est capté par le récepteur du poste d'identification, il est ensuite décodé et traité dans des équipements appropriés disposés en aval dudit récepteur. De tels dispositifs sont particulièrement utiles lorsqu'il s'avère mal-commode d'utiliser d'autres systèmes d'identification connus, tels que ceux basés sur l'emploi d'une carte porteuse de données magnétiques. C'est, par exemple, le cas lorsqu'il s'agit de mettre en oeuvre une alimentation automatique et personnalisée d'un troupeau d'animaux. A cet effet, il faut pouvoir identifier à coup sûr l'animal qui se présente devant une mangeoire pour pouvoir lui distribuer, par des moyens automatiques appropriés, la nourriture à laquelle il a droit. On comprend dès lors que l'emploi de cartes magnétiques s'avère impossible pour cette application. Bien entendu, il existe, dans d'autres domaines de l'industrie, d'autres applications dont on ne dressera pas la liste exhaustive ici. Dans tous les cas, il s'agit d'identifier un individu porteur d'un identificateur du type décrit ci-dessus, lorsqu'il se trouve au voisinage d'un poste d'identification fixe ou mobile. Bien que les dispositifs de l'art antérieur donnent satisfaction dans une certaine mesure, ils présentent malgré tout un certain nombre d'inconvénients. Comme rappelé plus haut, ces dispositifs opèrent le transfert d'énergie électromagnétique du poste d'identification vers le ou les identificateurs, en haute fréquence. Le signal haute fréquence est modulé par un signal de fréquence nettement plus basse. Pour qu'un tel dispositif ait une fiabilité satisfaisante et, dès lors, permette une identification pratiquement à coup sûr, lorsque l'identificateur est disposé à quelques centimètres seulement de l'émetteur d'énergie, il faut émettre un signal dont la puissance est de l'ordre de quelques Watts pour récupérer les quelques centaines de milliwatts nécessaires pour alimenter le générateur et le modulateur-émetteur de l'identificateur. On peut donc déjà souligner que la porte quant à l'énergie, est extrêment faible (de l'ordre de deux ou trois centimètres pour les puissances considérées). Par contre, la portée radio d'un tel signal peut être, elle, notablement trop importante (de l'ordre de quelques kilomètres, voire même de quelques dizaines de kilomètres). Il s'ensuit une nuisance certaine pour les utilisateurs voisins de systèmes de télé-communication ou de radio-diffusion employant des canaux HF proches de la bande de fréquences utilisée pour le transfert d'énergie, ou des harmoniques de ces dernières. il est donc à prévoir que, dans un proche avenir, ces dispositifs ne seront plus en conformité avec les règlements en vigueur concernant l'utilisation des bandes de fréquences radio, tant en France qu'à l'Etranger. Un autre inconvénient, lié à l'emploi de la haute fréquence pour transfert d'énergie, est que, si l'on veut réaliser avec les techniques actuelles, un transfert d'informations fiables entre l'identificateur, porté par l'individu à identifier, et le poste d'identification, il faut également employer la haute fréquence. Comme ce signal est à un niveau beaucoup plus faible que le signal du transfert d'énergie, il s'ensuit un risque potentiel de brouillage du signal d'identification par les produits d'intermodulation du signal de transfert d'énergie. Ce risque est notablement aggravé dans le cas où, pour une raison quelconque, plusieurs canaux HF sont utilisés pour le transfert des signaux d'identification. Un autre inconvénient des dispositis d'identification connus est lié, d'une part, au manque de sélectivité des émetteurs d'identification employés et, d'autre part, à une mauvaise définition des seuils de fonctionnement des émetteurs de signaux d'identification employés. En effet, ces deux inconvénients, le plus souvent combinés, occasionnent, par exemple lorsque les identificateurs sont portés par des animaux, un brouillage du signal d'identification émis par un identificateur, par un signal équivalent émis par un autre identificateur. il s'avère donc utile de proposer un dispositif d'identification, dont la sélectivité au niveau des signaux émis, soit telle qu'une identification à coup sûr du porteur de l'identificateur, puisse avoir lieu et dont le seuil de déclenchement de l'émetteur soit tel que, seul un identificateur disposé à une distance prédéterminée du poste d'identification, puisse émettre un signal d'identification. La présente invention vise un dispositif d'identification palliant les inconvénients ci-dessus et dont la fiabilité est notablement améliorée par rapport aux dispositifs d'identification du genre considéré de l'art antérieur. Suivant une des caractéristiques de l'invention, l'émetteur d'énergie électromagnétique comporte un circuit oscillant accordé en moyenne fréquence, et ce circuit comporte au moins un bobinage supporté par un guide d'induction comportant une ferrite. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le modulateur-émetteur comporte un premier circuit oscillant accordé critique, piloté en fréquence par un second circuit oscillant, accordé critique, à quartz, ltoscillation desdits premier et second circuits oscillants étant commandée par au moins un signal généré par un modulateur que comporte ledit modulateur-émetteur. Grâce à ces dispositions, la présente invention pallie les inconvénients rappelés ci-dessus. Comme le transfert d'énergie électromagnétique est opéré en moyenne fréquence, au moyen d'un bobinage supporté par un guide d'induction comportant une ferrite, la portée, quant à l'énergie, se trouve notablement améliorée par rapport aux dispositifs de l'art antérieur. En effet, l'emploi d'une ferrite augmente considérablement la directivité du signal assurant ce transfert d'énergie. L'effi cacité de l'installation s'en trouve accrue. Ainsi la portée du dispositif, quant à l'énergie, est de l'ordre d'une dizaine de centimètres, voire plus pour une puissance émise de l'ordre de quelques Watts. Par contre, la portée radio du signal de transfert d'énergie est pratiquement nulle par l'emploi de la moyenne fréquence. De plus, la directivité de la ferrite permet de limiter fortement, dans l'espace, le domaine de la nuisance radiophonique et les risques d'interférence. Le niveau d'énergie moyenne fréquence émis peut être important sans entraîner de perturbations radioélectriques, l'émission restant très directive. il faut également souligner que l'emploi d'une ferrite augmente considérablement la sélectivité du ou des circuits oscillants d'émission et que par conséquent, la bande passante du signal émis est très étroite. On notera également que la bande des moyennes fréquences est assez peu encombrée, ce qui permet de sélectionner un canal de fréquence de travail non utilisé par là radiodiffusion. Ce fait, combiné avec la faible portée et la faible puissance du signal radio émis, permet d'éliminer pratiquement toute nuisance pour d'éventuels auditeurs voisins de programmes radiodiffusés. L'emploi de la moyenne fréquence pour le transfert d'énergie et de la haute fréquence pour le transfert d'informations, permet d'éviter tout risque de brouillage du signal d'identification par le signal de transfert d'énergie. Comme les premier et second circuits oscillants sont accordés critiques, c'est-d-dire qu'ils n'oscillent pas à l'état de repos, soit que leur tension d'alimentation est insuffisante, soit qu'il n'y ait pas de signal présent à la sortie du modulateur, tout fonctionnement intempestif du modulateur-émetteur que comporte chaque identificateur est ainsi évité. La présente invention propose donc un circuit particulièrement peu sensible aux perturbations et la fiabilité du présent dispositif, pat rapport à ceux de l'art antérieur, se trouve notablement améliorée. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre, à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est un schéma fonctionnel d'un poste d'identification et d'un identificateur selon la présente invention - la figure 2 est un schéma fonctionnel d'un poste d'identification et d'un identificateur selon la présente invention - la figure 3 est un schéma de principe d'un mode de réalisation de l'ensemble émetteur-récepteur d'énergie de la figure 2 - la figure 4 est un schéma fonctionnel du modulateur-émetteur de l'identificateur de la figure 2 ; - la. figure 5 est un exemple de schéma de principe correspondant au schéma de la figure 4. Une application d'un dispositif selon la-pré- sente invention est illustrée, à titre d'exemple, en figure 1. Cette application concerne une alimentation automatique et programmée d'un troupeau de bovins, mais il va de soi que toutes autres applications du dispositif décrit et représenté peuvent être envisagées. Suivant la forme de réalisation représentée, cette installation comporte notamment un processeur central PC qui assure le contrôle général des processus et qui élabore en particulier les conditions et les commandes nécessaires au fonctionnement. Il est relié d'autre part à un certain nombre de postes d'alimentation. Deux de ces postes (PA1, PA2) sont représentés schématiquement en traits mixtes à la figure 1. Chaque poste d'alimentation, qui en pratique, se présente sous forme d'une stalle (non représentée) dans laquelle pénètre l'animal, comporte un poste d'identification PI et des actionneurs ACT et un processeur local PL assurant la gestion locale du dispositif. Chaque animal est porteur d'un identificateur ID qui, en pratique, se présente sous forme d'un collier qu'il porte autour du cou. Une telle installation est prévue pour permettre l'alimentation automatique et personnalisée de chaque animal. Quand il a faim, l'animal se présente devant l'une des stalles et s'approche d'une mangeoire disposée au fond de celle-ci. Quand, par instinct, l'animal approche sa tête de la mangeoire, le collier, et par conséquent l'identificateur qu'il porte , vient se placer au voisinage immédiat du poste d'identification et l'identification peut avoir lieu. La structure et le fonctionnement du poste d'identification PI et de l'identificateur ID, objets de l'invention sont décrits ci-après. A ce stade, il convient de rappeler que dès que l'animal est identifié, le processeur central PC peut déterminer, en fonction d'une série de critères appropriés, la quantité de nourriture à laquelle l'animal a droit. Cette nourriture est déversée dans la mangeoire par des moyens automatiques (non représentés) dont la mise'en oeuvre est commandée par les actionneurs ACT. Le dispositif d'identification constituée par les postes d'identification PI et les identificateurs ID va maintenant être décrit. Chaque poste d'identification comporte un émetteur d'énergie EE et un récepteur de signaux d'identification RC. Chaque identificateur comporte un récepteur d'énergie RE, un modulateur-émetteur ME et un générateur de signaux d'identification GE (figure 2). Suivant l'invention, l'émetteur d'énergie électromagnétique EE émet un signal électromagnétique à fort niveau en moyenne fréquence pour le transfert d'énergie. Ce signal est schématisé par les flèches MF. On va maintenant décrire, à l'appui de la figure 3, un mode de réalisation d'un émetteur d'énergie EE suivant l'invention et, à titre d'exemple, un récepteur d'énergie RE. L'émetteur d'énergie EE, que comporte chaque poste d'identification PI, est alimenté à partir d'une tension alternative de 220 Volts. L'émetteur d'énergie EE comporte un transformateur TR1 dont le primaire est secteur et le secondaire à un redresseur à pont de diodes (D31 à D34). Cette partie alimentation comporte également des capacités de filtrage C27, C28, et un dispositif stabilisateur de tension consitué par un transistor T3, les capacités C29 à C32, une résistance R17, une diode Zener Z2 et une diode D35. L'émetteur d'énergie comporte un étage de sortie ayant un circuit oscillant constitué par une bobine L1 et les capacités C35et C39 et un transistor de puissance T4. Suivant l'invention, la bobine L1 est bobinée sur un guide d'induction en ferrite F2. Cet étage de sortie est piloté par un étage constitué par un circuit IC, assurant la fonction de base de temps, les résistances R18 à R20 et la capacité C33, permettant le règlage de l'impulsion d'entretien de ltoscil- lateur. Le récepteur d'énergie RE que comporte chaque identificateur ID est, dans cet exemple, constitué par un redresseur doubleur de tension comportant la bobine L2, les capacités C13, C14, les diodes D21, D22 et une diode Zener de stabilisation Z1. En fonctionnement, la tension de 220 Volts au bobinage du primaire du transformateur TR1 est redressée par le pont de diodes D31 à D34. Cette tension continue est stabilisée par le dispositif mentionné plus haut. Les parasites sont filtrés par les capacités C27 et C28. Suivant l'invention, l'oscillateur constitué par la bobine L1 et les capacités C35, C39 est accordé en moyenne fréquence. L'étage de sortie comportant l'oscillateur et le transistor T4 est piloté par l'étage comportant les éléments IC, R18 à R20 et C33. La puissance émise par l'étage de sortie T4 est, dans cet exemple, de vingt Watts environ. Le signal de transfert d'énergie (schématisé en figures 1 à 3 par la flèche MF) est capté par le bobinage L2 du redresseur doubleur de tension du récepteur d'énergie RE. La tension induite dans le bobinage L2 est redressée en sorte qu'une tension, sensiblement continue VA, apparat sur la borne AL de sortie du récepteur d'énergie RE. La ferrite F1, choisie pour ses qualités de directivité, permet de concentrer l'énergie électromagnétique dans une direction préférée. Dans cet exemple, lorsque le collier de l'animal, qui porte l'identificateur ID se trouve disposé à environ 10 cm au-dessus de la ferrite F2, la la puissance captée et redressée dans le récepteur RE, est de l'ordre de quelques centaines de milliwatts. Il convient de rappeler que dans les dispositifs de l'art antérieur pour induire, dans l'identificateur, une puissance suffisante, il fallait que ce dernier soit disposé à une distance de quelques centimètres seulement du poste d'identification. Grâce à l'emploi tant de la moyenne fréquence, que de la ferrite F2, cette distance est donc, pour le dispositif suivant l'invention, de l'ordre d'une dizaine de centimètres pour une puissance MF émise de l'ordre de quelques Watts. On va maintenant décrire, à l'appui des figures 4 et 5, une forme de réalisation d'un modulateur-émetteur suivant l'invention. Le modulateur-émetteur ME comporte trois étages un oscillateur d'émission OSE, un oscillateur pilote OSP pilotant le premier à une fréquence bien déterminée et un modulateur MO (figure 4). Suivant l'invention, les oscillateurs OSE et OSP sont accordés critiques, c' est-à-dire qu'ils n'oscillent pas à l'état de repos ou en l'absence d'une sollicitation suffisante. L'oscillation desdits oscillateurs est commandée par un signal généré par le modulateur MO. De son c8té, celui-ci ne génère un signal que s'il reçoit un signal en provenance du générateur GE. Dans cet exemple, le générateur GE est un générateur de code binaire adapté à produire un signal binaire représentant le numéro de code de l'animal porteur de l'identificateur. Bien entendu, chaque générateur GE peut être prévu réglable, c'est-à-dire que l'on peut changer le numéro de code ou peut être, au contraire, prévu non réglable. Ces dispositions, ne faisant pas partie de la présente invention,ne seront pas décrites plus en détail ici. En l'absence de signal binaire à la sortie de l'élément GE, le modulateur ne génère aucun signal et les oscillateurs OSE et OSP ne se trouvent pas excités. Aucune émission ne peut donc avoir lieu. Il en est de même si la tension d'alimentation, générée par le générateur d'énergie RE, est insuffisante pour alimenter de façon correcte le modulateur-émetteur ME ou le générateur GE. Dès que l'animal s'approche d'un poste d'identification, et que le collier porteur de l'identificateur ID se trouve à une distance de l'ordre d'une dizaine de centimètres de la ferrite F2, le récepteur d'énergie capte un signal permettant de générer une tension continue VA propre à l'alimentation tant du modulateur-émetteur ME, que du générateur GE. Le générateur GE génère alors un signal binaire représentant le code de l'animal porteur du collier. Ce signal est modulé dans le modulateur MO qui, dans cet exemple, module en amplitude, le signal émis par l'oscillateur d'émission OSE. Ce signal est démodulé par le récepteur RC du poste d'identification PI (figure 2). On va maintenant décrire, à l'appui de la figure 5, un schéma représentant une forme de réalisation du modulateur-émetteur décrit à l'appui de la figure 4. Dans cet exemple, l'oscillateur OSE et le modulateur MO sont constitués par un même étage de sortie comportant un circuit oscillant dont la fréquence de résonnance est située dans la gamme des hautes fréquences (capacité ClO, self-antenne AT, transistor T2, résistance de polarisation R16 et une capacité de couplage C12).Le signal de modulation issu du générateur GE, ligne LGE, attaque la base du transistor T2 au travers d'une capacité de couplage C9 et d'un self de choc SC1. La base du transistor T2 est polarisée par deux résistances R11 et R 13. L'oscillateur pilote OSP est constitué par un étage-comportant un circuit oscillant (capacité C6, Quartz Q1), un transistor T1, des résistances de polarisation R10, R12, R14, R15. Cet étage comporte également une capacité de contre-réaction C7. Les deux étages sont couplés par une capacité C8. Les deux étages d'oscillation comportant respectivement le transistor T1 et le transistor T2 sont accordés critiques, c'est-d-dire qu'ils n'oscillent pas à l'état de repos. En l'absence, soit d'un signal de modulation sur la ligne LGE, soit d'une tension VA suffisante sur la ligne VC, le transistor T2 est bloqué. La mise en conduction ne peut se faire qu'à l'apparition d'une impulsion sur la ligne LGE, donc en présence d'un signal de modulation. En présence d'un tel signal, le transistor T2 se sature et l'oscillateur, constitué par la capacité C10 et le self AT, se met à osciller, cette oscillation étant modulée en tout ou rien par les impulsions présentes sur la ligne LGE. Dès que le transistor T2 est saturé, le transistor T1, qui est également bloqué à l'état de repos, devient conducteur. Cette mise en conduction se fait par un retour du signal haute fréquence de l'oscillateur C10, AT, ce retour étant possible puisque la fréquence utilisée se trouve bien au-delà de la fréquence de coupure de la diode Zener Z1 du récepteur d'énergie R1 (figure 3). Cette mise en conduction du transistor T1 permet le déclenchement de l'oscillateur C6, Q1 et permet donc à tout l'étage d'osciller à la fréquence choisie pour la transmission du code de l'animal. La capacité C8 couple la sortie de l'étage pilote avec l'entrée de l'étage de puissance (base du transistor T2). L'ensemble oscille à la fréquence du quartz Q1 et un signal haute fréquence modulé par le signal présent sur la ligne LGE est émis. Ce signal correspond au code de l'animal. Dès que l'animal se retire, la tension délivrée à la sortie du récepteur d'énergie devient insuffisante. Aucun code'ne peut être généré par le générateur GE et les transistors T1 et T2 se bloquent. Il ne peut donc y avoir aucune émission parasite. Bien entendu, l'invention ne se limite pas aux formes de réalisation décrites et représentées, mais englobe toutes variantes d'exécution. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'identification du genre comportant au moins un poste d'identification, ayant un émetteur d'énergie électromagnétique et un récepteur de signaux d'identification électromagnétique, et au moins un identificateur porté par chaque individu à identifier, l'identificateur comportant un récepteur d'énergie électromagnétique, un générateur de signaux d'identification et un modulateurémetteur, caractérisé en ce que l'émetteur d'énergie électromagnétique (EE) comporte au moins un circuit oscillant (C35, C33, L1) accordé en moyenne fréquence, et en ce que ce circuit comporte au moins un bobinage (L1) supporté par un guide d'induction comportant une ferrite (F2). 2. Dispositif d'identification du genre comportant au moins un poste d'identification, ayant un émetteur d'énergie électromagnétique et un récepteur de signaux d'identification électromagnétiques, et au moins un identificateur porté par chaque individu à identifier, l'identificateur comportant un récepteur d'énergie électromagnétique, un générateur de signaux d'identification et un modulateur émetteur, caractérisé en ce que le modulateurémetteur (ME) comporte un premier circuit oscillant (OSE) accordé critique, piloté en fréquence par un second circuit oscillant (OSP), accordé critique, à quartz, et en ce que l'oscillation desdits premier et second circuits oscillants est commandée par au moins un signal généré par un modulateur (MO) que comporte ledit modulateur-émetteur. 3. Dispositif d'identification du genre comportant au moins un poste d'identification, ayant un émetteur d'énergie électromagnétique et un récepteur de signaux d'identification électromagnétiques, et au moins un identificateur porté par chaque individu à identifier, l'identificateur comportant un récepteur d'énergie électromagnétique, un générateur de signaux d'identification et un modulateur-émetteur, caractérisé en ce que l'émetteur d'énergie électromagnétique (EE) comporte au moins un circuit oscillant (C35, C33, L1) accordé en moyenne fréquence, en ce que ce circuit comporte au moins un bobinage (L1) supporté par un guide d'induction comportant une ferrite (F2), en ce que le modulateur-émetteur (ME) comporte un premier circuit oscillant (OSE), accordé critique, piloté en fréquence par un second circuit oscillant (OSP),accordé critique, d quartz, et en ce que l'oscillation desdits premier et second circuits oscillants est commandée par au moins un signal généré par un modulateur (MO) que comporte ledit modulateur-émetteur. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que le modulateur (MO) est couplé à un générateur (GE) de code.