Brevet FR2646033A1 — publié le 19901019

*1 DESCRIPTION CIRCUIT DE VEILLE ET DISPOSITIF DE TRANSMISSION DE DONNEES MUNI D'UN TEL CIRCUIT'. L'invention concerne un circuit de veille destiné à contrôler la mise en fonctionnement d'un dispositif de transmission de données. Elle concerne également le dispositif lui-même. Dans beaucoup de situations la consommation en énergie électrique d'un dispositif de transmission de données doit être réduite à la période de temps strictement nécessaire à son utilisation. En dehors de cette période, le dispositif est inactif. Il est donc nécessaire qu'un circuit de veille puisse tester en permanence à quel instant le dispositif doit être replacé dans un état actif. Le circuit de veille par lui-même doit également avoir comme caractéristique essentiel- le d'être toujours en éveil et néanmoins consommer le moins d'énergie possible. Le problème posé est donc de disposer d'un cir- cuit de veille qui puisse être en permanence en état de rece- voir et de se déclencher sur un message venant de l'extérieur, de disposer d'une grande immunité vis à vis dudéclenchement intempestif, et ceci en consommant la plus faible quantité d'énergie électrique. Les nécessités de consommation très faibles-sont particulièrement cruciales dans les dispositifs de transmis- sion alimentés par une source d'énergie électrique autonome. Il s'agit le plus souvent de dispositifs portatifs alimentés par des batteries. Les nécessités de déclenchement à distance cor- respondent à une autre approche, soit par exemple que le dis- positif à déclencher soit difficilement accessible directe- ment, soit qu'un objectif de synchronisation soit recherché. Dans cette dernière catégorie se trouve le docu- ment intitulé: *Décrenchement photovoltaïque par flash esclave' par G. KLEINNIBBELINK dans Elektor 7/8 - 1982 page 86. Le circuit de veille qui y est décrit est destiné en photographie à déclencher un flash esclave en synchronisme avec un flash maître. Le déclenchement est assuré par le flash maître à l'aide de la lumière émise. Un tel circuit de veille possède une consommation faible. Il est prévu pour opérer à très bref délai dans des conditions d'éclairement et de délai déterminés par le flash maitre. Il présente certains inconvé- nients, qui sont détaillés plus loin, qui le rendent inapte à servir de circuit de veille opérant sous des conditions d'é- clairement multiples notamment vis à vis des déclenchements intempestifs. D'autre part étant donné les durées de vie envi- sagées (un an environ) et le nombre de communications entre un système interrogateur et le circuit de veille, il n'est pas question de faire fonctionner en permanence l'électronique commandée par le circuit de veille avec une consommation qui dépasserait quelques microampères (avec un fonctionnement sur pile, par exemple 6 volts). Il est donc nécessaire de disposer d'un circuit de veille consommant peu ou pas, qui n'active l'électronique commandée que sur interrogation du système in- terrogateur de surveillance et qui remet cette électronique en état de veille après interrogation. Pour cela l'iffvention est remarquable en ce que le circuit de veille comprend un thyristor et un circuit en boucle formé d'une self et d'un générateur d'énergie électri- que produite par un événement lumineux, la boucle contrôlant l'état de conduction - blocage du thyristor par le fait que la gâchette du thyristor est reliée à la borne du générateur dont la polarité bloque le thyristor lorsque le générateur est dans un état stationnaire d'éclairement, le thyristor étant déblo- qué par la rupture brusque de l'événement lumineux grâce à l'énergie restituée par la self qui applique à la gâchette une énergie électrique ayant une polarité inverse de la précédente et suffisante pour débloquer le thyristor. Avantageusement l'invention peut opérer sans être perturbée par l'éclairement ambiant même s'il est intense et ceci en ne consommant pratiquement rien à l'état de veille. Le circuit de veille selon l'invention est plus particulièrement destiné à contrôler l'alimentation en énergie électrique d'un badge muni d'un dispositif de transmission. Le badge sert à contrôler une personne et à l'autoriser à fran- chir un périmètre donné. L'événement lumineux peut être constitué par une impulsion de lumière. Ceci permet avantageusement d'interroger très rapidement le circuit de veille ce qui permet une suite d'opérations à cadence élevée lorsque des circuits de veille différents doivent être interrogés. L'impulsion peut se situer dans l'infrarouge. Avantageusement ceci permet d'éviter l'éblouissement du porteur de badge et de se prémunir vis à vis d'autres impulsions lumineuses lorsque par exemple le cir- cuit de veille doit être interrogé dans une ambiance o par exemple opèrent des flashes d'appareils photographiques. Le circuit selon l'invention est extrêmement fia- ble, sensible et de consommation négligeable en veille (infé- rieur à I microampère). Le circuit de veille est déclenché par une impulsion lumineuse créée par un flash électronique dé- clenché par le système interrogateur de surveillance à l'ap- proche de la personne. Elle est elle-même détectée par un sys- tème infrarouge passif ou une barrière optique pour mettre en marche le système interrQgateur. Cette impulsion de lumière est captée par le badge par l'intermédiaire de cellules photo- voltaïques. En plus de renseignements écrits tels que le nom de la personne et différentes identifications, le badge peut comprendre un dispositif de transmission destiné à communiquer avec le monde extérieur. Ce dispositif va pouvoir détecter l'impulsion lumineuse à l'aide du circuit de veille, recevoir et décoder les données d'interrogation issues du système interrogateur de surveillance et coder et émettre en retour des données permettant d'identifier le porteur du badge. Ces données sont stockées dans une unité de stockage. Un boîtier amovible peut contenir l'unité de stockage seule ou associée à l'unité de décodage/codage. Il peut présenter des renseigne- ments d'identification. Le boitier amovible peut être un sup- port plat de carte électronique à mémoire. Le bottier peut contenir également l'ensemble du dispositif de transmission qui permet d'interroger, de lire et de transmettre les données codées stockées dans l'unité de stockage. Le dispositif comprend: - un récepteur/émetteur de lumière qui reçoit/émet des infor- mations lumineuses codées d'entrée/sortie, - un processeur de traitement qui comprend: une unité de décodage/codage des données d'entrée/sortie, une unité de stockage de données qui sont codées puis transmises par l'unité de décodage/codage, - des moyens d'alimentation du récepteur/émetteur et du pro- cesseur de traitement, - et un circuit de veille qui contrôle le fonctionnement des- dits moyens d'alimentation. L'invention sera mieux comprise à l'aide des fi- gures suivantes données à titre d'exemple non limitatif qui représentent: figure 1: un schéma d'un circuit de déclenchement utilisé en photographie selon l'art antérieur, figures 2A, 2B, 2C, 2D: des représentations schématiques des variations de courant dans le circuit en boucle muni ou non de la self, figure 3: un circuit de veille selon l'invention, figure 4: une représentation des variations de courant dans le circuit en boucle selon l'invention, figure 5: un schéma électrique du circuit de veille selon l'invention muni de moyens pour désactiver le thyristor après une durée prédéterminée, figure 6: une représentation d'un dispositif selon l'invention. Sur la figure 1 est représenté selon l'art antérieur un thyristor 110 qui contrôle la mise en fonctionnement d'une source d'énergie électrique 120. La gâchette 111 du thyristor est réunie à un circuit en boucle qui est constitué par une self 130 et une batterie de cellules solaires 140. Sur ce schéma le thyristor est de type PNPN et la gâchette est réunie au pole positif de la batterie de cel- lules solaires 140. Celles-ci sous l'influence d'un rayonne- ment lumineux 150 génère une énergie électrique suffisante pour dépasser le seuil d'amorçage du thyristor et placer celui-ci en état de conduction. La source d'énergie électrique est alors mise en fonctionnement et peut débiter dans la charge prévue à cet effet. Le mécanisme de fonctionnement est représenté sur les figures 2A à 2D. Les figures 2A et 2B se rapportent à ce qui se produirait si le circuit de veille ne disposait pas de self 130. Sur la figure 2A pour un éclairement ambiant E1 faible le courant Io débité dans le circuit en boucle est très faible (état 211). Lorsque l'éclairement ambiant croit (état Ez), le courant croit (état 212) et peut passer le seuil It qui per- met d'atteindre au point A sur la gâchette (fig. 1) une ten- sion suffisante pour laquelle le thyristor se met en conduc- tion. Si l'éclairement est produit par une impulsion lumineuse (figure 2B) le seuil de courant It est dépassé pendant une durée qui dépend de la longueur de l'impulsion lumineuse. Les figures 2C et 2D concernent le cas o la self 130 est placée dans le circuit de veille (figure 1). Cette self a nécessairement une résistance R non nulle. Dans ce cas, pour les mêmes éclairements ambiants E1 et E2, les états 211 et 212 se rapportent à un courant de boucle plus faible. Le seuil It peut encore être franchi. En présense d'une impul- sion lumineuse la durée de conduction du thyristor devient plus étroite, le seuil It est dépassé pendant un temps beau- coup plus court que précédemment et la position temporelle du déclenchement est déterminée avec beaucoup plus de précision grâce à l'action de filtrage de la self. C'est cette raison qui fait que le circuit de la figure 1 est intéressant pour des applications photographiques o c'est la précision tempo- relle et la synchronisation de plusieurs flashes qui est déterminante. Ainsi dans ce montage le thyristor devient pas- sant'dès qu'un seuil de lumière suffisant, même continu, est reçu par le récepteur. Pour limiter ce risque l'art antérieur propose d'opérer en ambiance peu lumineuse avec la self montée en parallèle avec la cellule solaire. Avec un tel circuit, en ambiance lumineuse naturelle, dans laquelle le porteur de bad- ge peut fréquemment se trouver, il peut apparaitre une tension résiduelle suffisante pour déclencher intempestivement le thy- ristor. Ce montage est inutilement sollicité dans un tel mode opératoire. Sur la figure 3, selon l'invention est représenté un thyristor PNPN 310 par exemple 2N5062 dont la gâchette est reliée au pole négatif du générateur d'énergie électrique 340 qui reçoit l'impulsion lumineuse 350. Aux bornes de ce généra- teur électrique est placée une self 330 par exemple de 10 mH. Le thyristor 310 est relié à la source d'alimentation à tra- vers la charge Z. Le fonctionnement de ce circuit de veille est re- présenté sur la figure 4. Pour un éclairement ambiant (état 411) le sens du courant électrique dans la boucle est inverse du cas précédent. En présence de l'impulsion lumineuse, la tension croît en valeur absolue mais avec la polarité qui blo- que encore plus la gâchette du thyristor. Lorsque l'impulsion lumineuse a cessé, la self 330 restitue l'énergie électrique stockée au cours de ladite impulsion lumineuse sous la forme d'un courant de restitution inverse du courant précédent. Il apparaît ainsi un courant It avec la bonne polarité suffi- sant pour développer aux bornes de la self une tension suffi- sante pour dépasser la tension de seuil et ainsi déclencher le thyristor. Ce n'est donc pas au moment de l'impulsion lumineu- se que le thyristor est débloqué, mais plus tard au cours de la restitution d'énergie. Le circuit est d'autant plus sensi- ble que la variation de l'événement lumineux a été rapide. On a obtenu un fonctionnement correct avec une self de 10 mH ayant une résistance de R=100 ohms avec une durée de rupture de l'événement lumineux de 1 microseconde environ. On obtient ainsi une grande immunité à la lumière ambiante qui peut pro- venir de la lumière naturelle ou de la lumière artificielle émise par des sources auxiliaires. Il est possible de sélectionner les caractéristi- ques de l'impulsion lumineuse, par exemple sa longueur d'onde ou sa durée. En opérant en infrarouge on peut ainsi rendre plus sélectif le fonctionnement du circuit de veille. Lorsque le circuit de veille a été réveillé par une telle impulsion lumineuse pour mettre en fonctionnement le badge ou tout circuit qu'il permet de contrôler, il est néces- saire de le replacer le plus vite possible dans l'état de veille afin de limiter au maximum la consommation d'énergie issue de la source alimentant le badge ou le circuit. Cela peut être fait à l'aide de données codées qui sont fournies au badge. Cela peut également être fait à l'aide d'un circuit de temporisation par exemple le circuit 50 représenté sur la fi- gure 5. La figure 5 représente un schéma électrique du circuit de veille 51 et du circuit de temporisation 50 opérant avec une charge Z. Le circuit de temporisation est par exemple un monostable 502 du type EXAR L555. Sa constante de temps peut étre réglée par une résistance 504 et une capacité 506. Le circuit est réuni (bornes 4 et 8) au pole positif VP de la batterie et au pole négatif de la batterie à travers le thy- ristor du circuit de veille 51. Une résistance 508 et une dio- de émettrice LED 510 permettent de signaler l'état de latem- porisation et d'avertir l'utilisateur de l'état de veille. Le circuit peut par exemple une seconde après le déclenchement du thyristor diminuer fortement l'intensité du courant qui circu- le et bloquer ainsi le thyristor. L'invention a été décrite avec un thyristor de type PNPN. Il est bien sûr possible d'utiliser des thyristors du type NPNP en inversant les polarités décrites. Une représentation schématique de l'ensemble du badge est réprésentée sur la figure 6. Il comprend un circuit de veille 51 réuni par le circuit de temporisation 50 à une batterie 60. Le circuit de temporisation permet de contrôler l'alimentation: - d'un récepteur de lumière 61 qui reçoit des données co- dées préférentiellement sous forme d'un faisceau infrarouge 62, - d'un émetteur de lumière 63 qui émet des données codées préférentiellement sous forme d'un faisceau infrarouge 64, - d'une unité de décodage/codage 66 qui traite les données relatives à l'émetteur e.t au récepteur (bus 70 et 71) - d'une unité de stockage 67 de données qui transfère ses données sur le bus 65 à l'unité 66 sous le contrôle de la com- mande d'appel 68. La sensibilité du dispositif est très bonne. Un déclenchement par impulsion lumineuse est possible à plusieurs mètres. La sensibilité peut d'ailleurs être ajustée par la va- leur de la self ou le nombre de cellules solaires. On peut no- tamment limiter ainsi le rayon d'action à la distance désirée et éviter des déclenchements intempestifs (flashes de photo- graphes, interrogation d'une personne à la fois). Afin de ne pas gêner la personne porteuse du badge, un filtre infrarouge est placé sur le flash émetteur rendant invisible pour l'oeil l'impulsion de lumière. Soit l'unité de stockage 67 seule, soit l'unité de stockage 67 et l'unité de décodage/codage 66 peuvent être placées dans un boîtier amovible. Ce boîtier peut recevoir en outre différentes indications écrites ou d'identification (photo) qui permettent facilement de le personnaliser. Ce boî- tier peut par exemple être un support plat de carte électroni- que à mémoire. REVENDICATIONS 1. Circuit de veille comprenant un thyristor et un circuit en boucle formé d'une self et d'un générateur d'éner- gie électrique produite par un événement lumineux, la boucle contrôlant l'état de conduction - blocage du thyristor par le fait que la gâchette du thyristor est reliée à la borne du gé- nérateur dont la polarité bloque le thyristor lorsque le géné- rateur est dans un état stationnaire d'éclairement, le thyris- tor étant débloqué par la rupture brusque de l'événement lumi- neux grâce à l'énergie restituée par la self qui applique à la gâchette une énergie électrique ayant une polarité inverse de la précédente et suffisante pour débloquer le thyristor. 2. Circuit de veille selon la revendication 1 carac- térisé en ce que l'événement lumineux est constitué par une impulsion de lumière. 3. Circuit de veille selon une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que l'événement lumineux se situe dans l'infrarouge. 4. Circuit de veille selon une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour désacti- ver le thyristor après une durée prédéterminée. 5. Dispositif de transmission de données caractérisé en ce qu'il comprend: - un récepteur/émetteur de lumière qui reçoit/émet des infor- mations lumineuses codées d'entrée/sortie, - un processeur de traitement qui comprend: une unité de décodage/codage des données d'entrée/sortie, une unité de stockage de données qui sont codées puis transmises par l'unité de décodage/codage, - des moyens d'alimentation du récepteur/émetteur et du pro- cesseur de traitement, - et un circuit de veille selon une des revendications 1 à 4 qui contrôle le fonctionnement desdits moyens d'alimentation. 6. Dispositif selon la revendication 5 caractérisé en ce que l'unité de décodage/codage désactive le thyristor à partir des données codées reçues. 7. Dispositif selon une des revendications 5 ou 6 caractérisé en ce que l'unité de stockage est placée dans un boîtier amovible. 8 Dispositif selon une des revendications 5 ou 6 caractérisé en ce que l'unité de stockage et l'unité de déco- dage/codage sont placées dans un boîtier amovible. 9. Dispositif selon les revendications 7 ou 8 carac- térisé en ce que le boîtier amovible est un support plat de carte électronique à mémoire.