Brevet FR2607608A1 — publié le 19880603

i Perfectionnements aux obJets codés identifiables Par proximité et aux disDositifs pour chancer les codes de ces objets. L'invention est relative aux objets portatifs équipés d'un circuit électronique propre à élaborer un signal codé binaire d'identification -circuit appelé "badge" ci-après--, ledit signal codé étant identifiable par un organe interrogateur-lecteur situé à petite dis- tance de l'objet, sans contact direct avec lui. Elle concerne plus particulièrement, parmi ces objets, ceux dont les badges sont "passifs", c'est-à- dire ne portent aucune source d'énergie électrique, l'a- limentation de chaque badge étant assurée par un coupla- ge inductif d'un composant de ce badge avec un composant extérieur dans lequel est engendrée une tension électri- que à haute fréquence F. Elle vise également les dispositifs permettant de "reprogrammer" les badges en question, c'est-à-dire de changer les codes qui sont enregistres dans ces bad- ges et qui servent à élaborer les signaux codés d'iden- tification. Il est à noter que, chaque identification de badge étant effectuée à distance, sans contact métal- lique, il est possible de placer ce badge à l'intérieur d'une enveloppe isolante de l'électricité totalement fermée et étanche, ce qui est avantageux pour la protec- tion et donc la longévité du badge. L'existence de cette enveloppe exclut l'utill- àation de contacts métalliques pour la reprogrammation - des codes et il est donc nécessaire d'effectuer la transmission des différentes commandes assurant cette reprogrammation à l'aide de couplages électromagnéti- ques, notamment inductifs, traversant ladite enveloppe. Or dans les modes de réalisation proposés jus- qu'à ce]our, une telle reprogrammation des badges était effectuée: - ou bien à travers des contacts métalliques, - ou bien par un couplage à distance, notamment induc- tif, mais alors uniquement dans le cas o le badge à reprogrammer était autonome", c'est-a-dire possédait lui-même une source d'alimentation électrique. La consommation de courant requise pour l'écri- ture, la lecture et la réécriture des mémoires dans les- quelles étaient enregistrés les codes d'identification des badges exigeait en effet le recours à plusieurs ten- sions continues d'amplitudes différentes, amplitudes dont la plus grande était relativement élevée. L'invention a pour but, surtout, de remédier à ces différents inconvénients en rendant possible une reprogrammation de badges du type passif logés dans des enveloppes fermées et totalement isolantes. A cet effet, le badge considéré est essentiel- iement caractérisé selon l'invention en ce qu'il com- prend: - d'une part, pour élaborer chaque signal code, une me- moire morte programmable ou reprogrammable susceptible d'emmagasiner et de conserver durablement les codes d'identification successifs du badge, - et d'autre part, pour permettre la modification du contenu de la memoire morte, une suite de n circuits oscillants accordés sur autant de hautes fréquences F n différentes de F associés chacun à un démodulateur de ladite fréquence Fn, n étant un entier compris entre 1 et 20. Par ailleurs, on prévoit un appareil de program- mation propre à coopérer avec les badges ci-dessus défi- nis aux fins de modification du contenu de leur mémoire morte, appareil essentiellement caractérisé en ce qu'il comprend: - d'une part un générateur de tension alternative à la fréquence F alimentant un circuit oscillant accordé sur cette fréquence F, - d'autre part n circuits oscillants accordés respecti- vement sur les fréquences F et associés chacun à un n oscillateur de tension électrique à la fréquence F et n à un modulateur dans lequel cette tension est modulée en tout ou rien par un signal codé binaire lui- même élaboré par un organe programmateur approprié, - et d'autre part encore un réceptacle propre à recevoir les objets équipés des badges à programmer de façon telle que la mise en place de chacun de ces objets dans ce réceptacle assure automatiquement un couplage inductif serré deux à deux des inductances des cir- cuits oscillants compris respectivement par lesdits badges et par ledit appareil et correspondant à des fréquences (F,Fn) identiques. Dans des modes de réalisation préférés, en ou- tre, le signal codé transmis par l'une des n voies pa- ralleles formées, lors du couplage inductif réalisé entre l'appareil de programmation et chaque badge, entre le programmateur du premier et la mémoire morte du se- cond, est un signal de réveil propre à placer le badge en condition de programmation, c'est-à-dire à connecter les différentes entrées de sa mémoire morte aux diffé- rentes voies ci-dessus. L'invention comprend, mises à part ces disposi- tions principales, certaines autres dispositions qui s'utilisent de préference en même temps et dont il sera plus explicitement question ci-après. Dans ce qui suit, l'on va décrire un mode de réalisation préfére de l'invention en se référant au dessin ci-annexe d'une manière bien entendu non limita- tive. La figure 1, de ce dessin, montre schématique- ment un dispositif d'identification par proximité auquel se rapporte l'invention, dispositif comprenant un badge à identifier et un interrogateur-lecteur d'identifica- tion associé à un appareil de sécurité destiné à être commandé par le badge. La figure 2 montre schématiquement un ensemble établi conformément à l'invention comprenant d'une part un badge d'identification reprogrammable susceptible de faire partie du dispositif d'identification de la figure 1 et, d'autre part, un appareil de reprogrammation de ce badge. Les badges 1 concernés par l'invention sont des circuits électroniques propres à élaborer des signaux codés binaires d'identification, signaux destinés à être transmis aux fins d'identification à des interrogateurs- lecteurs appropriés 2, cette transmission étant effec- tuée par proximité, c'est-à-dire à une petite distance, sans contact direct mutuel entre le badge et l'interro- gateur-lecteur. Chaque lnterrogateur-lecteur 2 --appelé "lec- teur" dans la suite-- est associe à un appareil de sé- curité 3 auquel il délivre des signaux électriques de commande S lorsque la lecture effectuée révèle une iden- tité entre le code du badge identifié et l'un de ceux habilités à la commande dudit appareil. A titre d'exemple non limitatif, l'appareil 3 est une serrure, les signaux de commande S permettant de la déverrouiller. Les badges 1 sont montes sur des objets faciles à transporter et à manipuler, tels que des cartes plas- tlfiées et ils sont détenus exclusivement par des por- teurs habilités à commander l'appareil 3. Les badges et lecteurs sont du type pour les- quels l'alimentation électrique des badges est assurée exclusivement à distance à partir des lecteurs, notam- ment par couplage inductif, ainsi qu'il a été décrit par exemple dans le brevet US-A-3 299 424. A cet effet le lecteur 2 comprend un générateur 4 de tension électrique sinusoïdale de fréquence F rela- tivement élevée (par exemple de l'ordre de 100 à 150 kHz) et un circuit résistance 5 - inductance 7 - capaci- té 6 alimenté par ce générateur, circuit accordé sur la fréquence F. Le badge 1 dépourvu d'alimentation autonome et donc de type upassif", comprend également un circuit inductance 8 - capacité 9 accordé sur la fréquence F. Ce sont les deux inductances 7 et 8 qui permet- tent de réaliser le couplage inductif du lecteur 2 avec le badge 1 par leur simple rapprochement mutuel, l'en- semble formant alors un transformateur à air. Lors d'un tel couplage, le champ magnétique pro- duit par le courant qui traverse chacune de ces deux inductances 7 et 8 produit une tension induite dans l'autre inductance. On observe alors une interaction entre celles-ci et les tensions résultant de cette interaction sont ex- ploitees simultanément pour alimenter électriquement le badge, pour interroger celui-ci et pour transmettre en retour les signaux codés de réponse élaborés par le bad- ge, signaux qui sont ensuite lus et identifiés par le lecteur. La lecture en question met en oeuvre d'abord la démodulation de la fréquence F desdits signaux codés à l'aide d'un circuit composé d'une diode 10, d'une capa- cite 11 et d'une résistance 12, puis les signaux codés ainsi démodulés sont amplifiés en 13 et appliqués sur un organe de décision 14. Cet organe 14 est propre à comparer le code reçu à au moins un code préalablement enregistré, de façon à émettre vers l'appareil 3 un signal de commande S dans l'hypothèse o la comparaison effectuée révèle une iden- tité. Pour former la tension continue U nécessaire à l'alimentation électrique du badge, la tension sinusoi- dale V e recueillie aux bornes du circuit oscillant 8-9 est redressée par une diode 15 (voir figure 2), emmaga- sinée dans un condensateur 16 de filtrage et régulée par une diode Zener 17. Les emplacements du badge 1 o sont appliqués respectivement le pôle négatif (qui peut être la masse) et le pôle positif de cette tension U sont désignés res- pectivement sur la figure 2 par les symboles U- et U+. La tension sinusoïdale V est par ailleurs en- e voyée à travers une résistance de limitation de courant 18 sur une entrée d'un comparateur 19 dont l'autre en- trée est alimentée en U-, ce qui donne une tension car- rée A de fréquence F. La tension A est envoyée dans un circuit 20 pro- pre à élaborer des signaux codés binaires B d'identifi- cation du badge 1. Ces signaux codés B commandent, à travers une résistance 21, un interrupteur électronique constitué par un transistor 22. Une diode 23 permet d'éviter une polarisation en direct de la jonction collecteur-base de ce transistor 22. La commande du transistor 22 par la tension co- dee B court-circuite le circuit résonnant 8-9 du badge, au rythme de cette tension, sur une charge très faible, charge constituée uniquement par le transistor 22 et la diode 23. Chaque changement d'état de l'interrupteur 23 --que ce soit sa fermeture assurant le court-circuit mentionné ou son ouverture-- engendre une variation de l'impédance montée en parallèle sur le circuit résonnant 8-9, et donc une variation concomitante de la tension développée aux bornes de l'inductance 8. Les variations de cette tension induisent à leur tour des variations du même genre sur la tension déve- loppée aux bornes de l'inductance 7 du lecteur 2 (figure 1), lorsque les deux inductances 7 et 8 sont suffisam- ment rapprochées pour être couplées inductivement. Cette dernière tension est exploitée aux fins de lecture et d'identification par le lecteur 2 de la ma- nière décrite ci-dessus. C'est plus particulièrement le circuit 20 propre à élaborer les signaux binaires codés B qui est concerné par la présente invention: ce circuit 20 est ici pro- grammable ou reprogrammable à l'aide d'un appareil de programmation particulier 27 à distance, c'est-à-dire sans réalisation d'aucun contact ohmique entre ledit appareil 27 et le badge 1 qui comprend ledit circuit 20. Pour tenir compte du fait que l'énergie électri- que nécessaire à l'alimentation de ce circuit 20 doit être totalement transmise à celui-ci à partir de l'exté- rieur par un couplage inductif sans contact ohmique, on constitue ledit circuit 20 de façon telle qu'il consomme en moyenne extrêmement peu de courant. A cet effet, on lui fait comprendre: - une mémoire morte 24 propre à emmagasiner successive- ment et durablement les différents codes à partir des- quels sont élaborés les signaux codés B d'identifica- tion du badge, - une mémoire vive 25 propre à recevoir des signaux co- dés en des temps très brefs et à enregistrer provisoi- rement ceux-ci de façon à les transmettre ensuite à vitesse réduite à des circuits d'exploitation, - et un circuit 26 de lecture rapide et écriture propre à établir les connexions électriques nécessaires pour lire très rapidement le contenu de la mémoire morte 24 et stocker le contenu ainsi lu dans la mémoire vive , ou pour modifier le code écrit dans la mémoire morte 24. De ce fait, cette mémoire 24 n'est alimentée pour la lecture que pendant des durées extrêmement brè- ves, ou pour l'écriture. Un rôle essentiel de ladite mémoire 24 est de conserver durablement les informations qui y sont emma- gasinées lorsque le badge ne reçoit aucune alimentation extérieure, c'està-dire tant qu'aucun couplage inductif n'est réalisé entre son inductance 8 et une inductance d'alimentation extérieure. Or, avec les technologies actuellement connues, ce type de mémoire consomme un courant relativement im- portant, typiquement de l'ordre de quelques milliampères et cette consommation est de nature à compromettre considérablement les performances de la lecture à dis- tance du badge, c'est-à-dire de réduire la distance maximum envisageable pour la lecture. La formule ici proposée permet de lire la mémoi- re morte 24 et de reporter son contenu dans la mémoire vive 25, laquelle est par exemple constituée par un registre à décalage C MOS, de préférence à plusieurs étages, mémoire vive dont la consommation est beaucoup plus faible que celle de la mémoire morte, cette consom- mation étant typiquement de l'ordre de quelques dizaines de microampères seulement. Apres chaque phase de lecture rapide, la mémoire morte 24 n'est plus alimentée et le contenu de la mémoi- re vive 25 est transféré en série vers l'interrupteur électronique d'exploitation 22 aux fins de commande de ce dernier. Le rapport entre le temps de lecture rapide de la mémoire morte et le temps total comprenant cette lec- ture et la transmission des données codées vers l'inter- rupteur 22 est très inférieur à 1 et peut descendre nettement jusqu'à 1/20 ou en-dessous. Il en résulte que la consommation moyenne du circuit d'ensemble 20 dans le temps est réduite dans le même rapport, une consommation continue de 3 milliampè- res telle qu'habituellement observée dans le cadre de l'utilisation d'une mémoire morte se traduisant ici par une consommation moyenne de l'ordre de 150 microampères seulement, ce qui charge beaucoup moins le circuit d'a- limentation du badge. Comme visible sur la figure 2, la sortie A du comparateur 19 est appliquée sur le circuit 26 et les deux mémoires 24 et 25 sont alimentées en tant que de besoin par la tension continue U+ ci-dessus. L'ensemble constitué par le circuit 26 et la mémoire vive 25 peut être constitué de toute façon dé- sirable, par exemple à l'aide d'éléments de logique câblée composés de circuits intégrés (tels que comp- teurs, registres & décalage, bascules, inverseurs, multiplexeurs) ou encore à l'aide d'un microprocesseur. La programmation et la reprogrammation des badges s'effectuent à l'aide de l'appareil 27 au niveau des mémoires mortes 24 de ces badges. Cet appareil 27 comprend un réceptacle approprié pour les objets équipés desdits badges. Il comprend en outre un ensemble propre à ali- menter électriquement ces badges à distance, ensemble analogue à ceux des lecteurs 2, c'est-à-dire comportant un générateur 28 de tension alternative à fréquence F alimentant un circuit oscillant résistance 29 - induc- tance 30 - capacité 31 accordé sur ladite fréquence F. C'est cet ensemble qui sert à alimenter les badges 1 au cours des opérations de programmation, par couplage des inductances 8 de ces badges sur l'inductan- ce 31. Le circuit de programmation proprement dit comprend une première partie dans l'appareil 27 et une seconde partie dans chaque badge 1. La première partie du circuit de programmation, portée par l'appareil 27, comprend n voies ou canaux pa- rallèles C. (n désignant un entier compris entre 1 et , limites incluses et i étant un entier compris entre 1 et n, limites incluses) reliant à respectivement n inductances 32. un microprocesseur commun 33 générateur i de n signaux codés propres à commander les circuits 26 des badges ainsi que leurs mémoires mortes 24 aux fins de programmation ou reprogrammation de ces dernières. Chaque voie C. d'ordre i comprend: - un oscillateur 34i propre à engendrer une tension si- nusoidale Vi de haute fréquence Fi différente de F, - un modulateur 35. lui-même attaqué par l'une des sor- i ties du microprocesseur 33 et propre à moduler en tout ou rien la tension Vi qu'il reçoit en fonction du mes- sage lui-même reçu du microprocesseur 33, -un amplificateur de puissance 36i propre à amplifier la tension ainsi modulée, - et un circuit oscillant alimenté par la tension ainsi amplifiée et comprenant lui-même l'inductance 32i, une résistance 37i et une capacité 38i. La seconde portion du circuit de programmation, portion faisant partie de chaque badge 1, comprend éga- lement n voies Ci parallèles composées chacune d'un cir- cuit oscillant inductance 39i - capacité 40i accordé sur la fréquence F. et d'un circuit de démodulation de ladi- i te fréquence Fi comprenant lui-même une diode 41i, une capacité 42i. et une résistance 43i, la sortie de ce der- nier circuit étant connectée à une entrée du circuit de lecture rapide et d'écriture 26 du badge. Sur la figure 2, on a supposé que le nombre n était égal à 4 et, dans un souci de simplification, on n'a indiqué les références comportant un indice que pour la seconde des voies concernées, l'indice adopté pour cette voie étant i. Le fonctionnement de l'ensemble de programmation est le suivant. Le réceptacle de l'appareil 27 et les objets à identifier sont agencés et dimensionnés de façon telle que la simple mise en place de l'un quelconque de ces objets dans ce réceptacle assure automatiquement un cou- plage inductif serré d'une part de l'inductance 8 du badge avec l'inductance d'alimentation 31 de l'appareil et d'autre part des différentes inductances 39. avec les inductances de programmation correspondantes 32. Dans ces conditions, chacune des n voies ou ca- naux C. définis ci-dessus assure la transmission d'un i signal codé S.i du microprocesseur 33 au circuit d'écri- * ture rapide 26, et ce sans risque de brouillage mutuel de ces différents signaux du fait que les fréquences F. i sont différentes entre elles. Au cours de cette transmission, chaque signal codé Si module d'abord en tout ou rien une tension à fréquence Fi, puis la tension ainsi modulée, appliquée aux bornes de l'inductance 32i, induit dans l'inductance 39i à laquelle elle est couplée une tension de forme analogue, laquelle, après démodulation de la fréquence Fi, restitue le signal codé Si au niveau de l'entrée du circuit 26. Le premier des signaux Si, savoir le signal Si, est avantageusement utilisé pour réveiller le badge et l'avertir qu'il entre en phase de programmation. Le circuit 26 peut contenir à cet effet un mul- tiplexeur actionnable par un tel signal S1 de façon telle que la totalité des entrées de la mémoire morte 24 soient alors directement mises en liaison avec le bus de programmation, c'est-à-dire avec les signaux S2... Sn- Le code contenu dans la mémoire morte 24 peut être ainsi facilement réécrit et donc remplacé par un autre code. Comme les fréquences Fi sont différentes de la fréquence F, la voie d'alimentation du badge en énergie électrique est totalement découplée des voies ou canaux de programmation et ces dernières demeurent totalement inactives lorsque les badges 1 sont mis en présence des lecteurs 2 aux fins d'identification de leurs codes. En suite de quoi, et quel que soit le mode de réalisation adopté, on obtient finalement un ensemble d'identification par proximité mettant en oeuvre des badges passifs reprogrammables, dont la constitution, le fonctionnement et les avantages résultent suffisamment de ce qui précède. Comme il va de soi, et comme il résulte d'ail- leurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réali- sation qui ont été plus spécialement envisagés; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes, notamment celles o les mémoires mortes programmables ou repro- grammables seraient d'un type directement exploitable par des circuits d'identification et/ou de reprogramma- tion sans exiger le recours à des mémoires vives et/ou à des circuits de lecture rapide et écriture intermédiai- res. REVENDICATIONS 1. Objet codé portatif identifiable par proximi- té, équipé d'un circuit électronique (1) propre à élabo- rer un signal codé binaire d'identification --circuit appelé "badge" ciaprès--, ledit signal codé étant iden- tifiable par un organe interrogateur-lecteur (2) situé à petite distance de l'objet, sans contact direct avec lui, ledit badge (1) étant passif en ce sens que son alimentation électrique est assurée par un simple cou- plage inductif d'un composant (8) de ce badge avec un composant extérieur (B), une mémoire morte (24) programmable ou reprogram- mable susceptible d'emmagasiner et de conserver dura- blement les codes d'identification successifs du badge, - et d'autre part, pour- permettre la modification du contenu de la mémoire morte (24), une suite de n cir- cuits oscillants (39i,40i) accordés sur autant de hau- tes fréquences F différentes de F associés chacun à n un démodulateur (41i,42i,43i) de ladite fréquence Fni n étant un entier compris entre 1 et 20, les inductan- ces (39i) desdits circuits se prêtant facilement à un couplage inductif avec des circuits de programmation ou reprogrammation extérieurs à l'objet. 2. Objet identifiable selon la revendication 1, caractérisé en ce que son badge (1) comprend en outre un circuit de lecture rapide et d'écriture (26) alimenté par une tension à haute fréquence, de préférence à la fréquence F ci-dessus, et agencé de façon à pouvoir lire à grande vitesse et écrire le contenu de la mémoire mor- te, et une mémoire vive ou mémoire tampon (25) dont la consommation en courant est beaucoup plus faible que celle de la mémoire morte, propre à emmagasiner provi- soirement les données de codage lues par le circuit ci- dessus (26) et à les transmettre en série vers les circuits d'identification. 3. Appareil de programmation propre à coopérer avec un objet identifiable selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, de façon à reprogrammer son badge (1), caractérisé en ce qu'il comprend: - d'une part un générateur (28) de tension alternative à la fréquence F alimentant un circuit oscillant (29, 30, 31) accordé sur cette fréquence F, - d'autre part n circuits oscillants (32.i,37i,38i) ac- cordés respectivement sur les fréquences F et asso- n ciés chacun à un oscillateur (34i) de tension électri- que à la fréquence F et à un modulateur (35i) dans lequel cette tension est modulée en tout ou rien par un signal codé binaire lui-même élaboré par un organe programmateur approprié (33), -et d'autre part encore un réceptacle propre à recevoir les objets équipés des badges à programmer de façon telle que la mise en place de chacun de ces objets dans ce réceptacle assure automatiquement un couplage inductif serré deux à deux des inductances des cir- cuits oscillants compris respectivement par lesdits badges et par ledit appareil et correspondant à des fréquences (F, Fn) identiques. 4. Appareil de programmation selon la revendi- cation 3, caractérisé en ce que le signal codé transmis par l'une des n voies parallèles (Ci) formées, lors du couplage inductif réalisé entre l'appareil de program- mation (27) et chaque badge (1), entre le programmateur (33) du premier et la mémoire morte (24) du second, est un signal de réveil propre à placer le badge en condi- tion de programmation, c'est-à-dire à connecter les différentes entrées de sa mémoire morte (24) aux diffé- rentes voies (Ci) ci-dessus.