Brevet FR2665008A1 — publié le 19920124

- DISPOSITIF A INFRA-ROUGE COMPORTANT UNE FONCTION "REVEIL" DE L'ALIMENTATION. L'invention se rapporte en particulier aux dispositifs d'identification d'un usager et des droits qu'il a acquis en vue de l'accès à des lieux o il pénètre par un pas- sage équipé d'un poste de contrôle émetteur-récepteur de signaux transmis à un moyen portatif que l'usager pré- sente au poste de contrôle. De faaçon plus générale, elle s'applique à la monétique, aux télécommunications, aux modems optiques ou à tous autres dispositifs qui utilisent une transmission de signaux dans l'infra-rouge au moyen de diodes électroluminescentes associées à des photodétecteurs, et dans lesquels la transmission d'informations à faible distance en infra-rouge est intermittente et le moyen portatif se présente sous la forme d'un badge ou d'une carte comportant des circuits électroniques alimentés par des piles On cherche alors à augmenter la durée de vie de ces dernières en minimisant la consommation des circuits en dehors des périodes brèves de transmission. Suivant l'invention, ce problème est principalement résolu en utilisant des moyens d'émission permanents d'un signal de réveil infra-rouge modulé à fréquence hertzienne et en faisant comporter au moyen portatif un 2 circuit de réveil répondant audit signal pour établir la connexion entre la source d'alimentation et les circuits électroniques que comportent ledit moyen portatif. Suivant un mode d'exécution préféré, le circuit de réveil comprend un élément photo-récepteur qui fait partie d'un circuit accordé sur la fréquence de modulation du signal de réveil. Suivant une forme d'exécution avantageuse, les surten- sions engendrées aux bornes de la self du circuit accordé lors de la réception du signal de réveil sont appliquées à l'électrode de commande d'un composant à semi-conduc- teur normalement bloqué par une tension de polarisation permanente et provoquent la décharge progressive d'un condensateur relié à ses bornes pour assurer la commande d'un interrupteur électronique lorsque la distance entre le poste de contrôle d'accès et le moyen portatif devient inférieure à un seuil prédéterminé. Suivant une deuxième particularité de l'invention, la connexion entre la source d'alimentation et les diffé- rents organes du circuit électronique du moyen portatif comprend des dispositifs à constante de temps permettant d'établir une mise en service échelonnée desdits organes. D'autres particularités, ainsi que les avantages de l'invention, apparaîtront clairement à la lumière de la description ci-après. Au dessin annexé La figure 1 représente le schéma de principe d'un circuit de réveil conforme au mode d'exécution préféré de l'invention; La figure 2 représente la forme d'onde du signal de réveil, et l'échelonnement de la mise 3 - en service des différents organes du circuit électronique du badge. A la figure 1, on a représenté une photodiode 1 qui fait partie d'un circuit oscillant parallèle comportant par ailleurs une capacité de réglage 2 et une self 3. Le signal de réveil, dont la forme d'onde est illustrée en (A) à la figure 2, est émis par un circuit 4 dont est équipé le poste de contrôle situé par exemple à une porte d' accès Le circuit 4 comporte au moins une diode émet- trice de lumières 4 a, ou composant équivalent. Le signal de réveil, distinct du signal de transmission de l'information entre le poste de contrôle et le badge et de puissance plus grande, est émis en permanence et se présente avantageusement sous la forme d'une succession de trains de créneaux séparés par des intervalles de durée relativement longue La fréquence de modulation est hertzienne: par exemple, la fréquence de récurrence des créneaux est de 223 k Hz; chaque train a une durée de 0,5 ms, la période de récurrence des trains est de 50 ms. La base d'un transistor 5 dont l'émetteur est relié à une source permanente d'alimentation 6, est connectée à la self 3, tandis qu'un condensateur 7 est connecté entre son émetteur et son collecteur, ce dernier étant lui-même relié à la masse par l'intermédiaire d'un transistor à effet de champ 8 normalement conducteur et d'une résistance 9. La base du transistor 5 est polarisée, par une tension continue établie au point A au moyen d'un transistor 10 dont la base et le collecteur sont reliés par un conduc- teur de façon à ce qu'il remplisse la fonction d'une diode, dont la base est reliée à la source 6 et dont le collecteur est connecté au point A, et d'une résistance 4 - de fuite 11 en série avec une photodiode 12 entre le point A et la masse. Un condensateur 13 est monté en parallèle sur l'ensemble série constitué par la résistance 11 et la photodiode 12. A titre d'exemple, le condensateur 13 a une capacité de p F, le condensateur 7 une capacité de 100 p F, le condensateur 2 une capacité de 100 p F, la résistance 11 une valeur de 10 MQ, la self 3 une inductance de 4 m H et la résistance 9 une valeur de 330 k Q. Le potentiel continu établi en A lorsque la photodiode 12 est éclairée est, par exemple, inférieur de 0, 2 V à la tension base-émetteur du transistor 5, qui est donc nor- malement bloqué mais proche du seuil de déblocage. Lorsque le signal infra-rouge de réveil est reçu par les photodiodes 1 et 12, ces dernières prennent une impédance nulle et c'est donc la valeur de la résistance de fuite 11 et du courant contenu fourni par la source et redressé par le composant 10 qui déterminent le potentiel en A. La photodiode 12, qui pourrait être remplacée par une photorésistance ou toute autre composant dont l'impédance passe d'une valeur élevée lorsqu'il n'est pas éclairé à une valeur nulle lorsqu'il l'est, a pour seul rôle de réduire le courant de fuite permanent en l'absence d'éclairement On augmente ainsi la durée de vie des piles du badge en réduisant la consommation notamment pendant le stockage. Le signal de modulation qui prend naissance aux bords de la diode 1 à chaque créneau génère, du fait de l'accord du circuit oscillant, une surtension suffisante aux bornes de la self pour débloquer le transistor 5 et pro- voquer ainsi une décharge partielle du condensateur 7 à travers ledit transistor Les trains de créneaux succes- -5- sifs provoquent ainsi la décharge progressive du conden- sateur 7 Les intervalles entre les trains sont suffisam- ment longs pour que les diodes photo-émissives du poste de contrôle fonctionnent dans des conditions optimales recommandées par le constructeur. Le collecteur du transistor 5 est relié à la porte d'un transistor à effet de champ 14 dont le drain est à la masse et dont la source est reliée, par l'intermédiaire d'une résistance 15, à la base d'un transistor 16 dont l'émetteur est relié à la source 6 et qui est normalement bloqué. Lorsque le condensateur 7 est suffisamment déchargé pour que le transistor 14 se débloque, le transistor 16 se débloque également Son collecteur est relié à la base d'un transistor interrupteur 17 par l'intermédiaire d'un élément à constante de temps constitué par exemple d'une résistance 18 de 10 KQ en série avec l'ensemble constitué par un condensateur 19 de 47 p F et d'une résistance 20 de 1 k Q en parallèle Ainsi, le déblocage du transistor 17 est obtenu au bout d'un délai de 50 ms par exemple à partir du déblocage du transistor 16. Lorsque le transistor interrupteur 17 est débloqué, il équivaut à un interrupteur fermé lequel est inséré, de manière non figurée, dans la liaison entre la source d'alimentation (piles du badge) et les circuits électro- niques d'émission-réception des différents organes que comporte celui-ci. Ces derniers sont ainsi "réveillés" au bout d'un délai suffisant pour permettre l'établissement d'états saturés stables dans les transistors du circuit de réveil, avant que la consommation desdits organes en faisant chuter la tension d'alimentation ne risque de compromettre ainsi le bon fonctionnement du circuit de réveil (la source 6 étant prélevée sur les mêmes piles). 6 - Lorsque la communication est terminée, entre le poste de contrôle et le badge, un microprocesseur, incorporé à ce dernier, applique un signal de remise en sommeil de l'alimentation à la base d'un transistor 22 par l'intermédiaire d'une résistance 21 L'émetteur du tran- sistor 22 est relié à la masse, tandis que son collecteur est relié, d'une part, à la source d'alimentation du badge par l'intermédiaire d'une résistance 23, d'autre part, à la porte du transistor à effet de champ 8 par l'intermédiaire d'une diode 24 en série avec une résis- tance 25. Le point de jonction B entre la résistance 25 et la base du transistor à effet de champ 8 est relié à la source du transistor à effet de champ 14 par l'intermédiaire d'une résistance 26 de valeur élevée, par exemple 1,2 MQ. Lorsque le transistor 22 est débloqué par le signal de remise en sommeil de l'alimentation, son courant collec- teur-base redressé par la diode 24 établit au point de jonction B un potentiel approprié au déblocage du tran- sistor à effet de champ 8 Il en résulte que le condensa- teur 7 est rechargé par la source 6 à travers ledit tran- sistor 8 Lorsqu'il est chargé, le transistor 14 se trouve rebloqué, ce qui rebloque les transistors 16 et 17, donc provoque la remise en sommeil de l'alimentation des circuits électroniques de transmission du badge. On notera que le circuit de réveil que l'on vient de décrire est insensible aux flashes d'appareils photogra- phiques qui pourraient se trouver à proximité En effet, ceux-ci ne peuvent fournir à la diode photo-réceptrice 1 que des impulsions brèves d'énergie infra-rouge et ces impulsions, d'une part, ne provoquent que des surtensions relativement réduites sur la self 3 (aucune modulation ne provoquant la mise en résonance du circuit oscillant); d'autre part, même si la surtension est grande, compte 7 - tenu de la puissance reçue, la durée d'une impulsion unique ou reproduite à faible cadence est trop brève pour décharger le condensateur 7. Bien que l'on ait figuré une seule photodiode 1, il sera avantageux, en pratique, d'utiliser comme élément photo- récepteur plusieurs photodiodes montées en série (par exemple six) La capacité de l'ensemble des photodiodes montées en série devient alors négligeable devant celle du condensateur 2, si bien que la self 3 s'accorde sur une capacité totale sensiblement indépendante de la lumière ambiante Avec une seule photodiode, dans le cas o la lumière ambiante présente un niveau élevé, le circuit y devient sensible, la capacité de la photodiode étant fonction de ce niveau. A la figure 2, on a représenté en (B) le chronogramme de mise en service du transistor interrupteur 17 du circuit de réveil, au bout d'un délai d'environ 50 ms après la réception du signal de réveil (correspondant à par exemple la durée de 4 trains de créneaux, augmentée de la constante de temps de 50 ms mentionnée plus haut). Les circuits d'émission et de réception du badge sont eux-mêmes mis en service (forme d'onde (C)) dès la commu- tation de l'interrupteur 17, tandis que les circuits spé- cialisés du badge (qui assurent la génération des hor- loges, les démodulations, les remises à zéro, etc) et son microprocesseur ne sont mis en service (forme d'onde (D)) que quelques ms plus tard. Compte tenu du temps nécessaire à la remise à zéro des mémoires, l'alimentation de la carte à puce du badge ne s'effectue elle-même qu'environ 30 ms plus tard (forme d'onde (E)) La réalisation des circuits est à la portée de l'homme du métier. Cet étagement des mises sous tension évite d'imposer aux piles une consommation excessive et réduit les courants de fuite. Il va de soi que diverses modifications pourront être apportées aux circuits décrits et représentés, sans s'écarter de l'esprit de l'invention. 9 - Revendications 1 Dispositif comportant des moyens émetteur- récepteur de signaux infra-rouges, et des moyens portatifs se présentant généralement sous la forme d'un badge ou d'une carte comportant des circuits électroniques alimentés par des piles, caractérisé par des moyens ( 4, 4 a) d'émission permanente d'un signal de réveil infra-rouge modulé à fréquence hertzienne, et en ce que le moyen portatif comporte un circuit de réveil ( 1-4; 6-26) répondant audit signal de réveil pour établir la connexion entre la source d'alimentation et les circuits électroniques que comprend ledit moyen portatif. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de réveil comprend un élément photo-récepteur ( 1) faisant partie d'un circuit ( 2-3) accordé sur la fréquence de modulation du signal de réveil. 3 Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit élément photo-récepteur comprend plusieurs photodiodes montées en série. 4 Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les surtensions engendrées aux bornes de la self ( 3) du circuit accordé lors de la réception du signal de réveil sont appliquées à l'électrode de commande d'un composant semi-conducteur ( 5) normalement bloqué par une tension de polarisation permanente et provoquent la décharge progressive -d'un condensateur ( 7) relié aux bornes dudit composant ( 5) pour assurer la commande d'un interrupteur électronique ( 17) lorsque la distance entre le poste de contrôle ( 4-5) et le moyen portatif devient inférieure à un seuil prédé- terminé. - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le signal de réveil se présente sous la forme d'une successions de trains de créneaux séparés par des intervalles de temps de durée relative- ment longue par rapport à celle des trains, que la puis- sance d'émission du signal de réveil est notablement plus élevée que celle des signaux de transmission de données, et que le signal de réveil et les signaux de transmission des données ont des fréquences de modulation différentes. 6 Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite électrode de commande est polarisée par une tension continue établie au moyen d'une source ( 6) et d'une diode ( 10) reliée à une résistance de fuite ( 11), et déterminée pour que ledit composant ( 5) soit normalement polarisé un peu en deçà de son seuil de conduction. 7 Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite résistance de fuite est connectée en série avec un composant photosensible ( 12) dont l'impédance passe d'une valeur élevée en l'absence de rayonnement infra-rouge à une valeur faible en pré- sence d'un tel rayonnement. 8 Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la liaison entre le condensateur ( 7) et l'interrupteur ( 17) comprend un organe ( 18-19; ) établissant une constante de temps. 9 Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le moyen portatif est agencé pour engendrer un signal de remise en sommeil de l'alimentation lorsque la communication est terminée et qu'il comporte en outre des moyens ( 21 à 26 et 8) d'autoriser la recharge dudit condensateur ( 5) lors de l'application dudit signal de remise en sommeil. il - Dispositif selon les revendications 4 ou 8, caractérisé en ce que les circuits d'émission et de réception du moyen portatif sont alimentés les premiers dès la fermeture de l'interrupteur ( 17), tandis que les circuits spécialisés dudit moyen portatif et le micropro- cesseur qu'il comporte ne sont mis en service qu'au bout d'un premier délai et que les mémoires du moyen portatif ne sont elles-mêmes mises en service qu'au bout d'un second délai plus long que le premier.