Brevet FR2732396A1 — publié le 19961004

La nouvelle serrure électronique à laquelle l'invention se rapporte est spécialement avantageuse pour les applications dans lesquelles chaque point d'installation doit pouvoir travailler de façon autonome, c'est-àdire qu'on ne dispose pas d'alimentation électrique permanente et que cette alimentation doit être fournie par des piles électriques. Un exemple typique de ce fonctionnement autonome est celui des serrures des chares des hôtels. Dans les serrures électroniques, celles à bandes magnétiques codées, dans lesquelles cette bande est incorporée dans une carte ("carte magnétique") et sa lecture s'effectue au moment o on la fait passer en contact physique avec une tête lectrice. Dans cette technologie de serrure, il est seulement possible de lire une information fixe ou permanente qui a été préalablement codée sur la carte et qui est disponible sans autre action pour être lue à tout moment. Actuellement, ce type de technologie de carte agntique et celle dont l'usage est le plus répandu dans les hôtels et a--nalogues et, pour les doter d'autonomie, il suffit de monter une pile électrique et un interrupteur électrique pour que, sous l'effet de l'insertion de la carte, l'interrupteur soit actionné et que la pile assure l'alimentation électrique nécessaire pour réaliser la lecture de la bande magnétique, le dispositif se réarmant lors de l'extraction de la carte. Dans les périodes de non fonctionnement, la pile fournie la consommation extrêmement faible dont les circuits numériques du lecteur ont besoin pour rester en état de léthargie ou de soumeil dans l'attente de recevoir le signal d'activation de l'interrupteur. Une autre technologie, qui est appliquée dans une époque plus récente aux serrures électroniques est celle qui utilise des lecteurs de proximité, qui sont appelés ainsi parce que la comamunication de données entre le lecteur et la carte ("carte de proximitéu) ou autre support codé équivalent (par exemple ui porte-clés) s'effectue sans nécessiter de contact physique, par l'intermédiaire de signaux de radio-fréquence. Dans cette technologie, la carte comprend une puce programmable qui est capable d'émettre un signal modulé par une information codée qui est démodulé et lu par le lecteur de proximité, mais qui exige pour cela d'être alimentée en énergie; cette alimentation est assurée par le lecteur de proximité, au moyen d'un signal de radio-fréquence qu'il et en permanence. De façon générale, un lecteur de proximité comprend une antenne en forme de bobine plate placée sous un couvercle protecteur plastique perméable aux ondes électromagnétiques de radio-fréquence, et un circuit électronique qui excite cette bobine électriquement, par connexion de deux fils. Dans cette technologie de proximité, il est possible que le flux de données soit bidirectionnel (interactivité) entre la carte (ou le support dont il s'agit) et le lecteur, ce qui offre un large domaine de possibilités intéressantes applicables aux serrures électroniques. Néanmoins, la nécessité de faire émettre le lecteur de proximité en ence et, par conséquent, de lui faire consommer de l'énergie de fonctionnement, est la cause pour laquelle il n'existe pas actuellement de serrures électroniques à lecteur de proximité qui soient autono (alimentation électrique par piles), leur utilisation étant limitée & des installations qui, pour la sécurité ou pour d'autres raisons, disposent d'une alimentation électrique permanente. Il en résulte qu'un marché aussi important que celui des hôtels et analogues est actuellement privé de cette avantageuse option technologique, du fait, si ce n'est qu'ils encourent des coûts d'installation très élevés, qui ne ne justifient pas pour des installations neuves et encore moins pour des remplacements et aise en oeuvre dans des srrur classiques d'hôtels déjà en service et dont on exige une modernisation dans ce domaine. L'objet de la présente invention ne se rapporte & umne nouveauté concernant les techniques utilisées dans la transmission ou la réception des signaux de radio-fréquence ni concernant les circuits intégrés (comme la puce qui équipe la carte de proximité) capables de s'activer avec une alimentation électrique d'une puissance aussi basse que celle qui est offerte par le champ électromagnétique produit par le lecteur de proximité pas plus qu'en ce qui concerne 1s techniques capables d'intégrer dans l'épaisseur d'une carte du type carte de crédit l'antenne et les circuits électroniques nécessaires pour conserver l'information codée et communiquer avec le lecteur par radio-fréquence. Au contraire, l'objet de l'invention est une conception de construction qui rend possible la réalisation d'une serrure électronique à lecteur de proximité capable de fonctionner de façon autonome, alimentée par une pile électrique et possédant une configuration technique et formelle qui la rend apte, non seulement pour le 4' installations neuves mais aussi, avec des modifications minimes, pour remplacer des serrures déjà existantes équipées de lecteurs de carte magnétique ou de carte perforée. A cet effet, 1' invention propose une serrure électronique qui peut étre actionnée, au moyen d'onds lectromagnétiques de radio- fréquence, par une carte de proximité, possédant une puce programmable interactive ou non, et dans laquelle l'unité lectrice de proiit correspondante est associée, d'un côté, & une unité autonoe d'alimentation & base de piles électriques, qui est destinée & fournir l'énergie nécessaire pour le fonctionnement et pour le maintien des circuits numériques à l'état de sommeil, & faible conso-ation dans l'attente d'entrer en fonctionnment, et, d'un autre côté, ladite unité lectrice est munie d'un interrupteur électrique qui lui est associé et qui est actionné mécaniquement pendant la manoeuvre de présentation de ladite carte de proximité, en produisant l'activation desdits circuits numériques en sommeil et l'émission consécutive, par l'antenne-bobine, intégrée à l'unité lectrice, du signal de radiofréquence par lequel la puce de la carte est alimentée pour que, par l'intermédiaire de sa propre antenne-bobine, elle envoie son information codée à l'unité lectrice et qu'elle interagisse éventuellement avec celle-ci. En effet, maintenant, il n'est pas nécessaire que le lecteur de proximité se trouve en activité permanente d'émission d'une radio- fréquence ni qu'il consomme donc continuellement son débit de courant de fonctionnement normal, mais, au contraire, il ne l'utilise efficacement que dans les intervalles de temps réduits dans lesquels s'effectue une manoeuvre d'ouverture de la serrure. Au contraire, maintenant (comme dans le cas des lecteurs de carte magnétique), les circuits numériques du lecteur de proximité restent en sommeil (sans émettre de radio- fréquence), en consommant une alimentation minime par la pile électrique, jusqu'à ce que l'interrupteur soit actionné, ce qui coïncide avec le fait que la puce de la carte est située dans le champ électromagnétique créé par le lecteur de proximité, ce qui a pour résultat que la puce est alimentée et qu'elle effectue son protocole de communication de données avec ce lecteur de proximité, dans une opération de fonctionnement normal qui, grâce à sa brève durée (à la fin, on retire la carte et on revient à l'état en sommeil de consommation minime) peut être alimenté répétitivement par une pile pendant une ou plusieurs années sans qu'il soit nécessaire de la remplacer. D'un autre côté, la simplicité de la constitution proposée permet de l'intégrer facilement dans les configurations fonctionnelles, les dimensions et les géométries des serrures électroniques existantes. Selon une forme préférée de réalisation de l'invention, ladite présentation de la carte de proximité se produit à l'intérieur d'une rainure ou gorge qui est formée dans la carcasse de la serrure et par rapport à laquelle opère l'antenne-bobine de l'unité lectrice de proximité, l'interrupteur électrique présentant son levier d'actionnement placé à l'intérieur de la rainure, en se plaçant sur la trajectoire d'insertion de la carte de proximité, ou a l'extérieur de la carcasse, en un endroit ergonomiquement approprié pour être actionné par l'usager, avec sa main qui saisit la carte et dans la manoeuvre de présentation ou d'insertion de celle-ci. Cette solution préférée a l'avantage consistant en ce que l'antennebobine de la puce de la carte est placée face à l'antenne-bobine du lecteur de proximité, très près de cette antenne-bobine, ce qui a pour effet qu'on obtient une grande efficacité dans l'échange d'énergie entre les deux, ce qui permet d'effectuer la lecture de la carte en utilisant un signal très faible dans le lecteur, et en apportant avantageusement la possibilité de donner une configuration très simple au circuit excitateur de l'antenne-bobine du lecteur et d'allonger la durée de la pile. Un autre avantage de cette solution consiste en ce que la combinaison de l'emploi d'une basse puissance de radio- fréquence et du fait que la communication se produit à l'intérieur de la carcasse implique une sécurité intrinsèque beaucoup plus grande que dans le cas des lecteurs exposés à l'extérieur, puisque ceci annule la possibilité d'espionner l'échange de données entre le lecteur et la carte, même avec des récepteurs très élaborés. Du point de vue de la construction, cette solution offre un autre important avantage, tel que celui de permettre de transformer facilement une serrure à carte magnétique pour qu'elle puisse lire des cartes de proximité. Mécaniquement, il suffit de remplacer la tête de lecture magnétique par la bobine plate qui occupera une position analogue; et, électriquement, il suffit d'adapter des circuits électroniques pour qu'ils engendrent les signaux de radio- fréquence dans la bobine, et les deux fils qui connectent la tête lectrice magnétique à son circuit de commande seront les mêmes que ceux qui connectent actuellement la bobine à son circuit oscillateur à radio-fréquence. Il convient aussi de souligner comme avantage que le mode de manoeuvre, qui consiste à insérer la carte dans une rainure est déjà familier aux usagers. Selon un autre mode d'exécution préféré, ladite présentation de la carte s'effectue extérieurement à la carcasse, par actionnement d'un poussoir distinct qui est monté dans la face avant de la carcasse et qui agit sur le levier dudit interrupteur électrique et contient intérieurement ladite antenne-bobine de l'unité lectrice. Pour ouvrir la serrure, il faut presser le poussoir selon l'un quelconque des modes suivants: directement avec la face de la carte de proximité; avec la main même qui tient convenablement la carte; avec la main autre que celle qui présente la carte. Parmi les avantages de cette deuxième solution, on peut signaler la réduction de la vulnérabilité dans les périodes d'inutilisation, par des éléments qu'on introduirait dans la rainure du lecteur, puisque cette dernière n'existe pas; et la possibilité de lire des supports ou transporteurs de la puce qui sont distincts des cartes, par exemple, une espèce d'étiquette ("tag" en anglais) adaptée pour un porte-clés. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris & la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 montre en perspective une serrure électronique selon l'invention montée dans une porte 9. La figure 2 représente schématiquement et & plus grande échelle une vue avant du détail 10 encerclé sur la figure 1 et elle correspond à une première forme de réalisation préférée de l'invention. La figure 3 montre schématiquement la coupe prise selon la ligne 11 de la figure 2, comprenant une carte 2 en position pour être insérée en fonctionnement. La figure 4 est analogue à la figure 3 mais avec la carte 2 insérée fonctionnellement. La figure 5 est une vue équivalente à la figure 1, mais qui se rapporte à uns deuxième forme préférée de l'invention. La figure 6 est une vue schématique qui correspond à la coupe selon la ligne 12 tracée sur la figure 5, et dans laquelle la carte 2-est présentée pour sa lecture. Les figures 7 et 8 montrent une troisième forme préférée de réalisation. Sur les dessins, on représente deux versions préférées de réalisation d'une serrure électronique qui, étant de celles qui utilisent un lecteur de proximité, ont la particularité de posséder une autonomie de fonctionnement et d'offrir une configuration formelle et de fonctionnement compatible avec celui des serrures électroniques à carte magnétique. Le principe de constitution de la nouvelle serrure électronique de proximité a pour base le fait que l'interrupteur 5 est disposé de telle manière que, dans la manoeuvre de présentation de la carte de proximité 2 pour sa lecture, l'actionnement de cet interrupteur ait pour effet que, à ce moment et seulement à ce moment, les circuits numériques 3a du lecteur de proximité sont activés et son antenne-bobine 3b émet le signal de radio-fréquence qui alimente l'antenne-bobine (non représentée) associée à la puce 2a de la carte 2 et envoie son information codée pour qu'elle soit traitée par le lecteur 3 et pour que, si elle est reconnue valable, elle ordonne l'ouverture du mécanisme de serrure et pour que, si la puce 2a est interactive, il puisse s'établir aussi un flux de données en sens inverse qui informe la puce 2a à partir du lecteur 3. L'énergie nécessaire pour ces manoeuvres d'ouverture (et, bien entendu, pour assurer la faible consommation de l'état de sommeil des circuits numériques 3a), est fournie par l'unité de piles électriques 4 qui, dans ces circonstances, fournit une énergie suffisante pour une ou plusieurs années de fonctionnement autonome. Les figures 2 à 4 illustrent la constitution et le fonctionnement qui se rapportent à la réalisation dans laquelle la carte 2 est présentée à l'intérieur de la rainure 6, o elle actionne le levier 5a de l'interrupteur 5 et se trouve dans une position o la puce 2a est placée face & l'antenne-bobine 3b et à proximité de celle-ci. Une variante de cette solution consiste en ce que le levier 5a émerge à l'extérieur de la carcasse 1 et est actionné par la main de l'usager qui tient la carte 2 au moment de la manoeuvre d'insertion de la carte. Les figures 5 et 6 se rapportent au contraire à la réalisation dans laquelle l'actionnement du levier 5a de l'interrupteur 5 est confié au poussoir 7 qui renferme l'antenne-bobine 3b et qui, dans la manoeuvre de présentation de la carte 2, pourra être actionné par le plan même de la carte 2, par la main qui la tient ou par la main libre. Dans cette version, au lieu d'être montée dans la carte 2, la puce 2a peut être montée dans une étiquette ("tag") adaptée au porte-clés. Dans les deux solutions, il est prévu l'utilisation de pilotes indicateurs de fonctionnement 8 qui se placent sur la carcasse la ou, dans la deuxième version, sur le poussoir 7. Sur les figures 7 et 8, on représente une troisième forme d'exécution préférée, sur laquelle on voit aussi qu'il est prévu qu'à l'unité lectrice 3 est associé un clavier 13 ayant les deux fonctions possibles suivantes: la dépression d'une touche quelconque produit l'activation desdits circuits numériques en sommeil 3a, activation qui est possible avec ou sans l'introduction d'un code personnel matérialisé par la dépression des touches appropriées pour la validation, et, à ce moment, lesdits circuits intégrés 3a provoquent l'émission, par leur antenne-bobine 3b, du signal approprié pour alimenter la carte 2. Lorsque le signal d'alimentation est reçu par la carte 2, l'actionnement ou l'interaction que l'on estime opportun peut s'établir. Dans ce cas, on montre que, dans cette forme de réalisation, le clavier 13 peut être du type à membrane et être réalisé sur un support fixe 14 et renfermer intérieurement l'antenne-bobine 3b. Les options fonctionnelles possibles sont multiples, en combinant la simple dépression des touches du clavier 13; cette dépression devant être en accord avec un code et des combinaisons de manipulations du clavier devant être en accord avec des lectures des données de la carte de proximité. Bien entendu, diverses modifications et variantes pourront être apportées par l'homme de l'art au dispositif qui vient d'être décrit a titre d'exemple non limitatif, sans sortir du cadre de l'invention. R E V E N D I C A T I 0 N S 1. Serrure électronique autonome à lecteur de proximité, plus particulièrement, serrure électronique (1) qui peut être actionnée, par l'intermédiaire d'ondes électromagnétiques de radio-fréquence, par une carte de proximité (2) munie d'une puce programmable (2a), interactive ou non, caractérisée en ce que l'unité lectrice de proximité correspondante (3) est associée, d'un côté, à une unité d'alimentation autonome à base de piles électriques (4), qui est destinée à fournir l'énergie nécessaire pour le fonctionnement et pour le maintien des circuits numériques (3a) à l'état de sommeil à faible consommation, dans l'attente d'entrer en fonctionnement; et,- d'un autre côté, à ladite unité lectrice (3) est associé un interrupteur électrique (5) qui, dans la manoeuvre de présentation de ladite carte de proximité (2), est actionné mécaniquement en produisant l'activation desdits circuits numériques en sommeil (3a) et l'émission consécutive, par l'antenne-bobine (3b) intégrée à l'unité lectrice (3), du signal de radio-fréquence au moyen duquel on alimente la puce (2a) de la carte (2) pour que, par l'intermédiaire de sa propre antenne-bobine, elle envoie son information codée à l'unité lectrice (3) et interagisse éventuellement avec celle-ci. 2. Serrure électronique autonome à lecteur de proximité selon la revendication 1, caractérisée en ce que, de préférence, ladite présentation de la carte de proximité (2) se produit à l'intérieur d'une rainure ou gorge (6) qui est formée dans la carcasse (la) de la serrure (1) et par rapport à laquelle l'antenne-bobine (3b) de l'unité lectrice de proximité (3) opère, l'interrupteur électrique (5) ayant son levier d'actionnement (5a) placé à l'intérieur de la rainure (6), en se plaçant sur la trajectoire d'insertion de la carte de proximité (2) ou à l'extérieur de la carcasse (1) en un ll point ergonomiquement approprié pour être actionné par l'usager, par sa main qui tient la carte (2), et dans la manoeuvre de présentation ou d'insertion de celle-ci. 3. Serrure électronique autonome à lecteur de proximité selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite présentation de la carte (2) se produit de préférence à l'extérieur de la carcasse (la) par actionnement d'un poussoir distinct (7) qui est monté dans la face avant de la carcasse (la) et qui agit sur le levier (5a) dudit interrupteur électrique (5) et contient intérieurement ladite antenne-bobine (3b) de l'unité lectrice (3). 4. Serrure électronique autonome à lecteur de proximité selon les revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est prévu, en complément, qu'à l'unité lectrice (3) soit associé un clavier (13) ayant la double fonction possible consistant en ce que la dépression d'une touche quelconque provoque l'activation desdits circuits numériques en sommeil (3a), avec ou sans introduction d'un code personnel matérialisé par la dépression de touches pour la validation par lesdits circuits numériques (3a), et l'émission consécutive, par l'antenne-bobine (3b) de l'unité lectrice (3), du signal qui alimente la carte (2) pour qu'elle agisse ou interagisse avec celle-ci.