Brevet FR2746200A1 — publié le 19970919

DISPOSITIF D'ÉCHANGE D'INFORMATIONS SANS CONTACT AVEC UNE ÉTIQUETTE ÉLECTRONIQUE L'invention concerne un dispositif d'échange d'informations sans contact avec une étiquette électronique à proximité duquel elle se trouve à un instant donné, cette étiquette étant dépourvue d'alimentation qui lui soit propre. On entend par dispositif d'échange d'information sans contact un système qui selon les applications est soit appelé borne d'interrogation, soit lecteur. Dans tous les cas il s'agit d'appareils munis de moyens d'émission-réception aptes à émettre des signaux de lecture et/ou d'écriture de données sur une étiquette et de recevoir les signaux émis par l'étiquette en retour. De telles étiquettes sont dites "passives", l'énergie servant à leur alimentation est dérivée de l'énergie des signaux émis par le dispositif d'échange d'informations. A cette fin, l'étiquette est munie d'une antenne de réception du rayonnement électromagnétique émis par ce dispositif, suivie d'un circuit redresseur pour dériver de ce rayonnement une tension continue d'alimentation de ses circuits internes. L'étiquette électronique constitue un moyen de mémorisation d'informations, peu encombrant, permettant d'identifier les produits sur lesquels elle est apposée ou d'identifier la personne qui la détient. La plus part des systèmes utilisant des étiquettes électroniques passives (dépourvues d'alimentation propre) fonctionnent en lecture seule. En effet, pour modifier des informations contenues dans une étiquette ou écrire de nouvelles informations, il faut que l'étiquette possède une mémoire programmable électriquement (PROM, EPROM, E2PROM). Or, la tension nécessaire à la programmation de telles mémoires est relativement élevée et peut être transmise facilement dans le cas d'un contact direct, mais beaucoup plus difficilement dans le cas d'une transmission sans contact. I1 est par conséquent nécessaire que le couplage entre l'étiquette et le dispositif d'échange soit maximun. Ce couplage n'est maximun que lorsque l'étiquette se trouve très près du système d'échange. Or, les systèmes d'échanges existant actuellement (lecteur, borne) ne possèdent aucune information sur la position de l'étiquette par rapport au champ d'excitation qu'ils émettent ni sur le sens du déplacement de l'étiquette par rapport à leur antenne (ou de leur antenne par rapport à ltétiquette). Dans certains cas, l'étiquette possède des moyens de détection du niveau d'énergie qu'elle reçoit ou qu'elle a emmagasinée et une logique interne peut alors décider de poursuivre ou non la procédure d'écriture (qui est la plus consommatrice d'énergie) ou de poursuivre ou non la procédure de lecture. Cependant, les moyens utilisés sont très sommaires et ne donnent des résultats qu'approximatifs. Améliorer de tels moyens à bord de l'étiquette, conduirait à des coûts prohibitifs pour la fabrication des étiquettes. La présente invention permet de résoudre ces problèmes. Elle a pour objet un système d'échange d'informations sans contact avec une étiquette électronique, cette étiquette étant dépourvue d'alimentation propre, le dispositif comportant des moyens de réception du signal modulé (Sr) émis par l'étiquette, principalement caractérisé en ce que ces moyens comportent des moyens d'extraction d'une information représentative de la distance entre l'étiquette et le dispositif, à partir du signal émis par l'étiquette. Selon une autre caractéristique de l'invention, les moyens d'extraction de l'information représentative de la distance comportent un circuit de détection synchrone du signal modulé émis par l'étiquette apte à délivrer un signal composite, des moyens de filtrage passe-bas du signal composite aptes à délivrer un signal correspondant à l'amplitude du signal basse fréquence modulant et des moyens de mesure de l'amplitude de ce signal. Avantageusement, les moyens de mesure permettent de réaliser une mesure de la valeur efficace de l'amplitude du signal. D'autres avantages et particularités de l'invention apparaîtront clairement à la lecture de la description qui est faite à tire indicatif et nullement limitatif et en regard des dessins ci-après sur lesquels - la figure 1, représente le schéma de principe d'un dispositif selon l'invention, - la figure 2, représente le schéma de réalisation d'un circuit d'extraction selon l'invention, - les figures 3 et 4, représentent les schémas de deux exemples de réalisation d'un circuit de traitement selon l'invention, - la figure 5, représente le schéma de la courbe V = f(Di). - la figure 6, représente un schéma illustrant l'exploitation de la correspondance entre V et Di. On n'a pas représenté dans le détail les circuits analogiques et numériques formant une étiquette car ils sont classiques. Cependant, on rappelle qu'une telle étiquette électronique 100 comporte des éléments tels qu'un circuit de mémorisation 110, comprenant une mémoire PROM ou EPROM ou EEPROM, un démodulateur et décodeur du signal modulé reçu fournissant des données série et un décodeur d'adressage de cette mémoire pour les opérations de lecture et d'écriture de la mémoire. L'étiquette comporte en outre un circuit 120 de captation de l'énergie reçue pour l'alimentation de ses circuits internes. Ce circuit est également classique et comporte essentiellement une antenne, et un circuit redresseur et intégrateur. Le dispositif d'échange 200 comporte une partie émetteur 210, récepteur 220, 230 et traitement et exploitation 240 La partie émetteur ne sera pas détaillée ici car elle est classique. L'émetteur comporte essentiellement une antenne et des moyens de transmettre des signaux de commande ou de données sous la forme d'un signal modulé en amplitude Se autour d'une fréquence porteuse Fa. La partie récepteur 220, 230 comporte selon l'invention un circuit d'extraction 220 d'une information V représentative de la distance qui sépare à chaque instant l'étiquette du récepteur, à partir du signal reçu Sr provenant de l'étiquette. La distance correspond plus particulièrement a la distance qui sépare l'antenne de l'étiquette et celle du récepteur. Ce circuit 220 est suivi d'un circuit de prétraitement 222 qui a pour fonction d'effectela un premier traitement sur ).'information extraite du signal reçu consistant à déterminer la valeur de la distance correspondant à l'information V extraite en temps réel. Un deuxième circuit de pret:raitement 221 est étalement prévu, il s'agit la du circuit classique qui décode les données du signal reçu. L'unité d'échange comporte en outre un circuit de traitement et d'exploitation 240 qui a pour fonction d'une part, de fournir les données que doit transmettre l'émetteur et d'autre part, d'exploiter les données extraites du signai reçu par le récepteur. La figure 2 représente le circuit d'extraction 220 conforme à l'invention. Ce circuit comprend un circuit de détection synchrone 10 de type connu comprenant une entrée sur laquelle est appliquée le signal Sr modulé en amplitude reçu par l'antenne (non représentée). Sur une deuxième entrée de ce circuit est appliqué un signal d'horloge de synchronisation de référence. I1 stagit d'impulsions d'horloge ayant la même fréquence Fo que la fréquence porteuse du signal, à amplitude et a phase contrôlées. Ce signal d'horloge est fourni par exemple à partir du générateur d'horloge de la partie émetteur. Le détecteur délivre un signal composite Sc qui est le produit des signaux Sr et H. Ce signal Sc est appliqué à l'entrée d'un circuit 20 de filtrage passe-bas qui délivre le signal basse fréquence moulant Sm. Ce signal Sm correspond à la modulation apportée par l'étiquette en réponse à une commande de lecture faite par l'unité d'échange. Le circuit 220 comprend en outre un circuit 30 de mesure de l'amplitude V du signal Sm basse fréquence modulant. L'amplitude V de ce signal est représentative de la distance Di séparant l'étiquette et le dispositif d'échange d'informations. L'amplitude mesurée par ce circuit est de la forme V = f(Di). La fonction f est illustrée par la courbe 1 de variation de l'amplitude V en fonction de la distance représentée sur la figure 4. La courbe 2 représente le logarithme de ces variations. Le récepteur 220 comporte en outre un circuit 40 de remise en forme du signal modulant Sm pour appliquer le .signal obtenu Dc à un décodeur 221, lequel t:ransforme la modulation (biphase par exemple) en modulation binaire simple. I signal de sortie D est appliqué au circuit de traitement et d'exploitation 240. Le circuit de mise en forme 40 et: le déc:odeur 221 sont classiques pour le traitement du signal Sr renvoye par l'étiquette. Selon un mode de réalisation avantageux, le circuit 20 comporte, outre un filtre passe-bas 22, une boucle d'asservissement comprenant un comparateur 25 avec amplificateur intégrateur 23 de type connu et un mélangeur additionneur 21. Ce dernier reçoit sur une première entrée le signal composite Sc et sur l'autre entrée, le signal de sortie du comparateur 23. Le comparateur reçoit sur une entrée le signal Sm et sur une autre entrée un signal de référence m qui sera de préférence la masse afin de ramener la valeur moyenne de la composante BF à la masse. De préférence, le circuit de mesure 30 est apte à fournir la valeur efficace de l'amplitude du signal Ce circuit est de type classique, c'est-a--dire qu'il comporte une partie détection du s signal avec un redresseur double alternance suivi d'un filtrage. La valeur efficace de l'amplitude du signal Sm obtenue en sortie de ce circuit 30 est l'information extraite de Sm représentative de la distance. L'exploitation de la correspondance entre la valeur V et la distance va permettre en premier 1.i.eu de choisir une fenêtre temporel.le ou spatiale optimum pour effectuer les communications et en particulier pour réaliser les opérations d'écriture sur l'étiquette. Cette exploitation est illustrée par le schéma de la figure 5 sur lequel on a représenté le trajet de l'étiquette devant l'antenne de réception du dispositif et: ).es limites de la zone de communicatiol. Ces limites sont fixées à partir de l'amplitude minimale Vain du signal acceptable pour réaliser une écriture. Par symétrie, on détermine les distances D1 et D2 correspondant a cette valeur Vmin. La fenêtre temporelle t1-t2 correspond aux instants pendant lesquels l'étiquette se trouve respectivement à la distance Da et a la distance D2. Lorsque le circuit de mesure 30 fournit en temps reel les différentes valeurs de V suivant le déplacement de l'étiquette, le circuit de prétraitement 222 détermine à partir de quel moment l'étiquette se trouve dans la fenêtre temporelle t1-t2 ou spatiale D1-D2 qui ont été prédéfinies. Le circuit de prétraitement 222 peut alors envoyer vers l'émetteur 210 un signal E d'autorisation de poursuivre la communication. Ce signal peut être interprété par l'émetteur comme un signal d'autorisation d'écriture. Comme cela est représenté cur la figure 3, le circuit de traitement 222 peut être réduit à un simple comparateur à seuil 224 qui délivre le signal d'autorisation E lorsque la tension V est supérieure à la tension Vmin Le comparateur 224 peut être relié à un dispositif d'affichage 225 de la valeur mesurée. 81 peut également être relié à une alarme 226 qui avertira lorsque la communication aura échoué (Vmin jamais atteint) Selon un autre mode de réalisation, le circuit de traitement 222 comporte un convertisseur numériqueanalogique 227, un microprocesseur 228 et une mémoire de programme associée 229 tel que représenté sur la figure 4. La mémoire de programme 229 contiendra soit la fonction f, soit une table de correspondance [V i] prealablement enregistrée. Le microprocesseur peut ainsi, à partir du programme contenu dans la mémoire de programme, délivrer les couples de données [V,Di]. Ces données pourront bien sur être affichées par un afficheur 225, mais elles pourront surtout être exploitées pour commander l'autorisation de poursuivre ou non la communication, pour choisir le moment approprié pour l'écriture, pour réaliser un asservissement de la position de l'étiquette. Ces données peuvent également être traitées en vue de détecter le sens du déplacement de l'étiquette dans la zone de communication (entrée-sortie) Ce traitement consistera par exemple à prévoir le calcul de la dérivée dV/dt de la tension V dans le programme de la mémoire 229. Cette information peut être exploitée par le circuit 240 pour résoudre les problèmes de collision entre communications de plusieurs étiquettes. L'invention s'applique à tout système d'identification électronique sans contact. Le circuit 240 pourra être avantageusement réalisé par un microprocesseur relié ou non à un dispositif externe de type microordinateur. I)ans le cas où le circuit 222 comporte un microprocesseur, ce microprocesseur peut être commun au circuit de traitement et d'exploitation 240. Dans toute la description on a parlé de déplacement de l'étiquette, mais bien entendu, l'invention s'applique salement au cas où le dispositif d'échange serait déplacé devant les étiquettes qui seraient alors fixes. D'autre part l'invention s'applique également au cas où le rayonnement émis est un rayonnement lumineux infra-rouge. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'échange d'informations sans contact avec une étiquette électronique, cette étiquette étant dépourvue d'alimentation propre, le dispositif comportant des moyens de réception (220) du signal modulé (Sr) émis par l'étiquette, caractérisé en ce que ces moyens (220) comportent des moyens d extraction (221) d une information (V) représentative de la distance (Di) entre l'étiquette (100) et le dispositif (200) à partir du signal émis par l'étiquette. 2. Dispositif d'échange d'informations selon la revendication 1, , caractérisé en ce que les moyens d'extraction de l'information représentative de la distance comportent un circuit de détection synchrone du signal modulé (Sr) émis par l'étiquette (100) apte à délivrer un signal composite (Sc), des moyens de filtrage passe-bas (20, 21, 23) du signal composite aptes à délivrer un signal (Sm) correspondant à l'amplitude du signal basse fréquence modulant et des moyens de mesure (30) de l'amplitude (V) de ce signal (Sm). 3. Dispositif d' échange d'informations selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens (30) de mesure de l'amplitude du signal (Sm) basse-fréquence modulant sont constitués par un circuit de mesure de valeur efficace de l'amplitude de ce signal. 4. Dispositif d'échange d'informations se).on la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de filtrage passe-bas comportent un filtre passe-bas (22) avec une boucle d'asservissement (23, 21) comprenant un comparateur intégrateur (23) dont une première entrée reçoit le signal (Sm) de sorite du filtre (22) et dont une deuxième entrée reçoit un signal de référence (M) et un mélangeur additionneur (21) recevant sur u '. première entrée le signal composite (Sc) et sur l'autre entrée, le signal de sortie du comparateur (23). 5. Dispositif d'échange d'informations selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens de prétraitement (222) du signal représentatif de la distance issu des moyens d'extraction (220). Dispositif d'échange d'informations selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens de prétraitement comportent un comparateur à seuil (224) analogique apte à délivrer un signal' (E) susceptible de commander la poursuite de la communication OU de l'interrompre selon que l'amplitude (V) du signal modulant basse-fréqence est supérieure ou non à un seuil minimum prédéterminé. 7 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractèrise en ce que les moyens de prétraitement (222) comportent un convertisseur analogique-numérique (227), une unité de traitement (228) et une mémoire de programme (229) contenant un programme permettant à l'unité de traitement de fournir en temps réel les couples distance Di - amplitude V, et de vérifier que ces va leurs sont dans une fenêtre de valeurs prédéterminées.