Brevet FR2729776A1 — publié le 19960726

" Lecteur de carte à puce et des contre-contacts pour assu- rer la liaison électrique d'un calculateur avec la carte " La présente invention concerne un lecteur de carte à puce et des contacts de celle-ci à la surface de la carte, comprenant un logement à carte pour recevoir et blo- quer mécaniquement une carte à puce ainsi que des contre- contacts pour coopérer mécaniquement avec les contacts de la carte à puce et assurer la liaison électrique d'un cal- culateur avec la carte, un premier dispositif de commuta- tion étant mis en oeuvre par la présence ou l'absence d'une carte à puce dans le logement. Pour la gestion électronique de systèmes de prestations de services, par exemple des systèmes de sécu- rité, des téléphones fixes et mobiles, le domaine bancaire et celui de la santé, on utilise depuis un certain temps des cartes en matière plastique dans lesquelles est intégré un microchip (encore appelé puce) contenant des données va- riables et des données fixes (cartes à puce). A l'aide des données mises en mémoire, à chaque tentative d'accès, on vérifie de manière électronique le fait de l'autorisation de l'accès et/ou l'autorisation du traitement recherché. Pour cela, la carte est placée dans un lecteur de carte pour que les contacts de la puce qui se trouvent à la sur- face de la carte à puce, soient reliés électriquement aux contacts d'un lecteur de carte et permettent ainsi l'échange des données. Pour actualiser les données dans une puce, il faut effectuer non seulement des opérations de lecture, mais également des opérations d'écriture. De nombreux lec- teurs de carte et avant tout ceux dans lesquels on gère des avoirs variables, ont à côté du poste de lecture également un poste d'enregistrement. Pour que la carte à puce reste dans le lecteur de carte de manière fixe pendant la phase d'écriture et celle de lecture, elle y est bloquée. Pour ce blocage on utilise de façon connue des solutions mécaniques et élec- tromécaniques. Pendant le blocage électromécanique, on réa- lise de manière simple un verrouillage électrique pendant la durée de l'échange des données entre le lecteur de carte et la carte à puce; cette possibilité n'existe pas dans le cas d'un blocage purement mécanique. Dans ce cas, toutefois le fonctionnement des électro-aimants ne consomme pas d'énergie électrique. En particulier, dans le cas d'appareils mobiles, la durée d'utilisation jusqu'au re- chargement nécessaire ou le remplacement des accumulateurs utilisés ou des batteries, est un élément décisif sur le plan de la concurrence. Toutefois, il faut garantir égale- ment, dans le cas d'un blocage purement mécanique, que l'extraction arbitraire de la carte à puce n'interrompe au- cune opération d'écriture sur la puce car cela entraîne la destruction partielle des données et rend inutilisable la carte à puce. La présente invention a ainsi pour but de créer un lecteur de carte à puce dans lequel le blocage de la carte à puce dans le lecteur se fait de manière purement mécanique et dont la conclusion correcte d'une opération d'écriture sur la carte à puce est garantie pour une ex- traction arbitraire de la carte à puce. A cet effet, le lecteur de carte à puce selon l'invention avec une puce et ses contacts en surface, com- prenant un logement à carte pour recevoir et bloquer méca- niquement une carte à puce ainsi que des contre-contacts pour coopérer mécaniquement avec les contacts de la puce et assurer la liaison électrique entre un calculateur et la puce, et un premier dispositif de commutation mis en oeuvre par la présence ou l'absence d'une carte à puce dans le lo- gement de carte, est caractérisé de manière détaillée par un second circuit actionné par le blocage correct de la carte à puce et dont la course de commutation est plus courte que celle du premier circuit. Les moyens de l'invention offrent l'avantage de permettre un blocage purement mécanique de la carte à puce dans le lecteur et de déverrouiller le blocage par le se- cond circuit, en donnant un signal en avance qui permet au calculateur de l'appareil d'assurer la conclusion correcte des interactions avec la puce sur la carte à puce, en par- ticulier des opérations d'enregistrement, avant que l'extraction de la carte à puce. Il est en outre avantageux que le lecteur de carte selon l'invention puisse s'utiliser même dans des postes d'enregistrement d'appareils portatifs, le blocage ne consommant pas de courant supplémentaire. Le premier circuit peut également être réalisé sans interrupteur électronique, par exemple par la coupure de l'alimentation en courant, qui est retardée par rapport à un signal fourni par le second circuit. Suivant une autre caractéristique de l'inven- tion, le second circuit est actionné par le bord de la carte en aval lors de l'introduction dans le logement de carte. Cela se traduit par une surveillance permanente de la présence effective de la carte à puce dans le logement. Selon une autre caractéristique de l'invention, le blocage de la carte à puce se fait par butée du bord de carte en aval lors de son introduction dans le logement de carte, après le parcours d'une course dépassant le niveau de l'arête de butée. Cela permet de minimiser encore plus le chemin de commutation du second circuit. Selon un autre développement de l'invention, les contre-contacts coopérant avec les contacts de la puce de la carte sont réalisés dans le logement de carte pour que le contact reste maintenu pendant le mouvement dans la zone de trajet excédentaire. Ce mode de réalisation du lecteur de carte per- met une construction particulièrement compacte avec des chemins de commutation réduits pour les dispositifs de com- mutation et la communication du calculateur de l'appareil même au début de l'opération d'extraction de la carte à puce hors du logement. Selon un développement avantageux de l'inven- tion, on utilise un chariot coulissant longitudinalement dans le logement pour recevoir la carte à puce, dont la course de translation est limitée par une coulisse de com- mutation usinée avec un coeur de commutation, et qui coo- père avec un levier de commutation placé dans le logement et actionnant les dispositifs de commutation. Cela permet de grouper les deux circuits l'un près de l'autre en diminuant d'autant le câblage. Selon un développement avantageux du lecteur de carte, la coulisse de commutation est en trois dimensions et le levier de commutation présente des degrés de liberté dans deux plans perpendiculaires l'un à l'autre, et, dans le premier plan de commutation, le levier agit sur le pre- mier dispositif de commutation et, dans le second plan de commutation, il agit sur le second dispositif de commuta- tion. Cela permet de disposer les deux circuits d'une manière particulièrement peu encombrante autour du levier de commutation et d'introduire ainsi confortablement la carte à puce dans le lecteur de carte. Le gain de place et la réduction de poids qui en résultent, sont notamment avantageux pour des appareils portatifs utilisés dans la transmission. Selon un autre développement de l'invention, la coulisse de commutation est à deux dimensions et le levier de commutation actionne un seul commutateur uniquement dans un plan de commutation dans lequel les deux dispositifs de commutation sont réunis pour être actionnés successivement au cours de courses de commutation successives. Cela réduit le nombre de pièces à monter et se traduit par une diminution du coût. Selon une autre caractéristique, dans le loge- ment de carte on prévoit avantageusement une installation d'amortissement du frottement pour le mouvement d'introduc- tion/extraction de la carte à puce, et qui allonge le temps compris entre le début de l'opération d'extraction de la carte à puce du logement et la fin de la transmission entre le calculateur de l'appareil et la carte à puce; cela ga- rantit que même des interactions prolongées soient termi- nées. Des exemples de réalisation de l'invention sont représentés dans les dessins et seront décrits ci-après de manière plus détaillée. Ainsi: - la figure 1 montre un mode de réalisation d'une carte à puce usuelle, - la figure 2 montre un schéma en liaison avec l'invention, - la figure 3 montre schématiquement une coupe longitudinale du logement de carte selon un premier exemple de réalisation d'un lecteur de carte de l'invention, - la figure 4 montre un agrandissement d'un dé- tail de la figure 3, - la figure 5 est une vue de dessus du logement de carte selon la figure 3, - la figure 6 est, à échelle agrandie, un dé- tail de la figure 5, la carte à puce étant bloquée, - la figure 7 montre le même détail, la carte à puce n'étant pas bloquée, - la figure 8 montre une variante du logement de carte selon la figure 3, également en coupe longitudi- nale, - la figure 9 montre schématiquement, en coupe longitudinale, un second mode de réalisation d'un lecteur de carte selon l'invention, - la figure 10 montre le principe du blocage du lecteur de carte selon la figure 9, - la figure 11 montre le schéma du déroulement du blocage et du déblocage selon la figure 10, - la figure 12 montre à échelle agrandie, en vue de dessus, le mécanisme de blocage et son mouvement, et - la figure 13 est une coupe longitudinale du même mécanisme de blocage. Les mêmes pièces ayant la même fonction porte- ront les mêmes références dans les différents dessins. La carte à puce selon la figure 1 comporte de manière générale des impressions sur ses deux faces; ces impressions définissent l'emploi de la carte ou correspon- dent à des informations publicitaires. De plus, on peut avoir des champs de registre 2, des champs de sous-registre 3 et/ou (cela n'est pas représenté) un champ photographique sur la face avant de la carte à puce et une bande magnéti- que 4 sur sa face arrière. La carte comporte toujours, ce- pendant, un microchip ou puce 5 relié électriquement à un certain nombre de contacts 6 apparaissant à la surface de la carte 1 et qui peuvent être lus ou recevoir des instruc- tions par l'intermédiaire de contacts opposés situés dans le logement de carte et correspondant à l'appareil. Comme déjà indiqué, dans le cas d'un blocage purement mécanique de la carte à puce 1, dans tous les cas, pour une opération d'enregistrement par l'appareil appelé ci-après lecteur de carte, qui contient précisément dans son logement la carte à puce, doit être terminée sur la puce avant l'extraction de la carte, pour éviter la perte de données. L'opération d'enregistrement dure au maximum millisecondes. Selon la figure 2, deux commutateurs de fin de course 11, 12 sont reliés au calculateur de données 10 du lecteur de carte selon l'invention; ces commutateurs sont tous deux placés dans le logement de la carte et coopèrent avec la carte à puce introduite dans le logement, comme ce- la sera décrit plus précisément ci-après. La double flèche 13 indique l'échange de données entre la carte à puce et le calculateur de données 10. Le logement de carte 20 représenté aux figures 3 à 7 appartenant à un lecteur de carte présente une paroi latérale rectangulaire plate 21 et, en regard de celle-ci, à une épaisseur correspondant à la carte à puce 1, il y a une paroi latérale 22 plus courte. Les deux parois latéra- les 21, 22 sont reliées, au niveau de leurs petits côtés, par un fond de logement 23. Sur le petit côté en regard du fond 23, la paroi latérale 21 est relevée et forme une arête d'appui 24 qui se termine par un bec 25 en saillie par rapport à la paroi latérale 22. Un ressort de compres- sion 26 est placé dans le fond 23 du logement pour que son extrémité libre vienne en saillie dans le logement. La pa- roi latérale 22 présente des contacts élastiques 27 tournés vers l'intérieur du logement et dont la configuration cor- respond à celle des contacts 6 à la surface supérieure de la carte à puce. A proximité du fond 23 du logement, il est prévu un commutateur 11 actionné par la carte à puce 1. Le commutateur 11 peut être un simple commutateur mécanique ou une barrière lumineuse. Les deux parois latérales 21, 22 s'étendent d'une part sur la surface occupée par la carte à puce 1 dans une zone 30. Cette zone 30 parallèle à un grand côté de la carte à puce 1, présente à proximité de l'arête de butée 24, un autre commutateur constitué par un commutateur mécanique 12. Le commutateur mécanique 12 est ici du type à " fermeture "; il est actionné par le bord de la carte à puce 1 appliqué contre l'arête de butée 24 pour que, lors- que la carte est mise en place, le commutateur 12 soit fer- mé (figure 6) et qu'il soit ouvert lorsque la carte est extraite (figure 7). Lorsqu'on utilise la carte à puce 1 dans le lecteur de carte selon l'invention, représenté aux figures 3 à 7, la carte à puce 1 est glissée dans le logement de carte 20 suivant la flèche 32 comme cela est représenté en trait interrompu (figure 3), jusqu'à ce que le bord avant de la carte à puce 12 bute contre le fond 23 et y comprime le ressort de compression 26 prévu à cet endroit. Dans cette position, le commutateur 11 indique la présence de la carte à puce 1 dans le logement 20; toutefois l'appareil dans lequel est installé le lecteur de carte n'est pas en- core prêt à fonctionner. Les dimensions de la paroi laté- rale 21 du logement de carte 20 sont choisies pour que, lorsque la carte à puce 1 est appliquée contre le fond 23, son bord arrière puisse être glissé par-dessus le bec d'accrochage 25. Lorsqu'on libère la carte à puce 1, le ressort de compression 26 pousse la carte à puce 1 contre le rebord de butée 24. Cela ferme en même temps les con- tacts 27 de la paroi latérale 22 avec les contacts 6 de la puce 5 de la carte 1, d'une manière conductrice d'électri- cité, et le commutateur 12 est actionné. Le commutateur 12 signale que la carte à puce 1 est positionnée correctement dans le logement 20. Le contenu des données de la puce 5 peut ainsi être lu et modifié par l'enregistrement de nou- velles données. Lors de l'extraction de la carte à puce 1 du logement 20, la carte est tout d'abord poussée contre la force du ressort de compression, en direction de la flèche 32, contre le fond 23 du logement de manière à libérer le commutateur 12. Le commutateur s'ouvre et signale au calcu- lateur 10 de l'appareil que la communication sera très pro- chainement interrompue avec la carte à puce 1. Les interactions qui sont éventuellement en cours avec la puce de la carte 1 sont alors terminées par le calculateur et de nouvelles opérations d'enregistrement ne sont pas démar- rées. De façon avantageuse, les contacts 27 sont prolongés dans la direction d'introduction de la carte à puce 1 pour que la liaison électrique avec les contacts 6 sur la carte à puce 1 reste maintenue jusqu'à ce que la carte 1 commence à s'extraire de sa position d'utilisation, de la manière décrite; le commutateur 12 est entre temps libéré; le commutateur 11 enregistre encore la présence de la carte à puce 1 dans le logement de carte 20. Comme de façon géné- rale une opération d'enregistrement dure au maximum 50 millisecondes et que la manipulation de la carte à puce 1 dure en général une durée supérieure à 50 millisecondes, le calculateur 10 de l'appareil peut terminer correctement les interactions avec la puce 5 de la carte 1. Le logement de carte 40 (figure 8) comporte en outre un amortisseur d'éjection 41 qui évite que le ressort de compression intégré au fond du logement n'éjecte trop rapidement la carte à puce 1. Le dispositif d'amortissement 41 peut être un dispositif d'amortissement par frottement mécanique, hydraulique ou pneumatique. Ce dispositif d'amortissement d'éjection 41 donne un temps d'éjection si- gnificativement supérieur à 50 millisecondes si bien que les interactions entre le calculateur 10 de l'appareil et de la carte à puce 1 sont terminées avec certitude même si la carte à puce 1 est extraite de l'appareil au moment le plus défavorable. Dans le mode de réalisation du lecteur de carte 50 selon les figures 9 à 13, les commutateurs du mode de réalisation précédent sont réunis en un ensemble avec des commutateurs correspondants. Pour cela, le logement de carte 60 comporte un chariot 61 par lequel on glisse la carte à puce 1 dans la position de lecture à l'intérieur du logement de carte. Le chariot 61 comporte une coulisse à coeur de commutation tridimensionnel, avec un logement de carte 60 avec lequel coopère un levier de commutation 63 guidé de manière mobile suivant deux degrés de liberté. De tels dispositifs à coulisse sont connus pour des poussoirs encastrés par exemple ceux diffusés par la société Schadow sous le type NE 18. Deux commutateurs enregistrent le mouvement du levier de commutation 63 dans deux plans de commutation perpendiculaires l'un par rapport à l'autre. Pour distin- guer, on désignera dans la suite les positions de commuta- tion du levier de commutation 63 perpendiculairement à la surface supérieure du chariot, par la référence " H " et " L "; les positions dans la coulisse le long de la sur- face supérieure du chariot portent des chiffres arabes. Lorsqu'on glisse la carte à puce 1 sur le cha- riot 61 dans le logement de carte 60, la coulisse 65 du chariot passe sous le levier de commutation 63 qui passe de la position 100 à la position 101. Le fond de la coulisse se trouve sur toute la course à une hauteur telle que le levier de commutation 63 se situe à la hauteur H. Après avoir atteint la butée 66 et libéré le chariot 61, le le- vier de commutation 63 passe dans la position 102; on passe alors sur la rampe très inclinée 67 dans le fond de la rainure, en remontant, pour que le levier de commutation 63 s'abaisse de la hauteur H à la hauteur L. Ce changement de position actionne un premier dispositif de commutation qui signale la présence de la carte à puce 1 dans le loge- ment 60 dans le calculateur 10 de l'appareil, et libère la communication avec la carte à puce. 1l Lorsque la carte à puce 1 est de nouveau pous- sée en direction de la butée, le levier de commutation 63 passe de la position 102 à la position 103 car la pente très inclinée 67 ne peut être surmontée vers le haut. La position dans le second plan de commutation reste L; les interactions entre le calculateur 10 et la carte à puce 1 peuvent ainsi se poursuivre. Le passage du levier de commu- tation 63 de la position 102 à la position 103 actionne toutefois un second circuit avec pour conséquence que le calculateur 10 reçoit l'information selon laquelle d'autres interactions ne seront plus autorisées très prochainement avec la carte à puce 1, c'est-à-dire qu'il faut arrêter la communication, et notamment aucun nouvel enregistrement ne doit commencer. Lorsque le levier de commutation 63 passe de la position 103 à la position 100, on rencontre, dans le fond de la rainure, un nouvel échelon incliné 68 sur lequel il faut passer dans la direction descendante. Pour cela, le levier de commutation 63 doit être relevé jusqu'au-delà de la hauteur H en partant de la hauteur L pour la position 103; cela se fait par un guidage en hauteur du levier de commutation 63 dans le fond de la rainure. La communication du calculateur 10 de l'appareil avec la carte à puce, est ainsi interrompue. Cela est également important car au cours de la suite du coulissement du chariot 61 et de la carte à puce 1, le contact 27 se fait par les contacts 6 de la puce 5. Les fonctions des deux dispositifs de commuta- tion peuvent également être réalisées par un seul disposi- tif de commutation à trois positions, qui sont mises en oeuvre lorsqu'on atteint la position 102 et que le levier de commutation passe de la position 102 à la position 103 en offrant alors une position de commutation supplémen- taire. Lorsqu'on passe de la position 103 à la position , cette fonction supplémentaire est de nouveau suppri- mée. Il est clair que l'on peut également utiliser avantageusement, dans le cas présent, l'amortissement par frottement du mouvement de la carte dans le mode de réali- sation du lecteur de carte selon la figure 8. R E V E N D I C A T I 0 N S 1) Lecteur de carte à puce et des contacts de celle-ci à la surface de la carte, comprenant un logement à carte pour recevoir et bloquer mécaniquement une carte à puce ainsi que des contre-contacts pour coopérer mécanique- ment avec les contacts de la carte à puce et assurer la liaison électrique d'un calculateur avec la carte, un pre- mier dispositif de commutation étant mis en oeuvre par la présence ou l'absence d'une carte à puce dans le logement, caractérisé par un second dispositif de commutation (12) actionné par le blocage correct de la carte à puce (1) et dont la course de commutation est plus courte que celle du premier dispositif de commutation (11). 2) Lecteur de carte à puce selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que le second dispositif de com- mutation (12) est actionné par l'arête en aval de la carte lors de son introduction dans le logement (20). 3) Lecteur de carte à puce selon l'une quelcon- que des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le blocage de la carte à puce (1) se fait par la venue en bu- tée de l'arête en aval de la carte lors de son introduction dans le logement (20), après avoir parcouru une course ex- cédentaire au niveau de l'arête de butée (24). 4) Lecteur de carte à puce selon l'une quelcon- que des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les contre-contacts (27) coopérant avec les contacts (6) de la puce (5) de la carte (1) sont réalisés dans le logement de carte pour que le contact reste maintenu pendant le mouve- ment dans la zone de trajet excédentaire. 5) Lecteur de carte à puce selon la revendica- tion 1, caractérisé par un chariot (61) coulissant longitu- dinalement dans le logement (60) pour recevoir la carte à puce (1), dont la course de translation est limitée par une coulisse de commutation (63) usinée avec un coeur de commu- tation, et qui coopère avec un levier de commutation (63) placé dans le logement (50) et actionnant les dispositifs de commutation (11, 12). 6) Lecteur de carte à puce selon la revendica- tion 5, caractérisé en ce que la coulisse de commutation (62) est en trois dimensions et le levier de commutation (63) présente des degrés de liberté dans deux plans perpen- diculaires l'un à l'autre, et, dans le premier plan de com- mutation, le levier agit sur le premier dispositif de commutation (11) et, dans le second plan de commutation, il agit sur le second dispositif de commutation (12). 7) Lecteur de carte à puce selon la revendica- tion 5, caractérisé en ce que la coulisse de commutation est à deux dimensions et le levier de commutation actionne un seul commutateur uniquement dans un plan de commutation dans lequel les deux dispositifs de commutation (11, 12) sont réunis pour être actionnés successivement au cours de courses de commutation successives. 8) Lecteur de carte à puce selon l'une quelcon- que des revendications 1 à 7, caractérisé par une installa- tion d'amortissement de frottement pour le mouvement d'introduction/expulsion de la carte à puce (1) dans le lo- gement de carte (40).