Brevet FR2766564A1 — publié le 19990129

DISPOSITIF DE MESURE DE CARACTt RISTIQUES GÉOMÉTRIQUES D1 UNE ZONE DE CONTACT ÉLECTRIQUE La présente invention concerne un dispositif permettant de mesurer les caractéristiques géométriques, notamment la position, d une zone de contact électrique entre une broche courbe et une plage plane. Le dispositif est plus particulièrement destiné à mesurer ces caractéristiques pour les broches de contact d'un lecteur de cartes à puce. La figure 1 représente très schématiquement un lecteur dans lequel est inséré une carte à puce 10. La carte à puce 10 est insérée en position de butée, ce qui est détecté par un interrupteur de fin de course 12. Dans cette position de butée, des plages conductrices 10-1 de la carte sont en contact avec des broches 14 du lecteur. Une carte à puce 10 comporte généralement deux rangées de quatre plages de contact 10-1. Selon les normes, les plages de contact peuvent être sur un côté ou au centre, d'où il résulte que les lecteurs sont généralement munis de deux rangées de 8 broches 14 pour pouvoir lire les deux types de carte. En absence de carte 10, aucun signal électrique n'est appliqué sur les broches 14. Ce n'est que lorsque l'interrupteur de fin de course 12 est activé que des signaux sont appliqués sur les broches 14. Les broches 14 ne sont pas alimentées en permanence, car des signaux destructeurs, par exemple la tension d'alimentation, seraient alors appliqués sur des mauvaises plages 10-1 en cours d'insertion ou de retrait de la carte 10. On rencontre certaines difficultés pour garantir que les signaux sur les broches 14 soient supprimés à temps, notamment pendant le retrait de la carte. En effet, 1' interrup- teur de fin de course 12 présente de façon inhérente une hystérésis, c'est-à-dire qu'il réagit plus tard lors du retrait de la carte que lors de l'insertion de la carte. Par ailleurs, les circuits de commande des broches 14 présentent également un retard de réaction à l'interrupteur 12. Ces effets combinés peuvent entrainer que les signaux soient toujours présents sur les broches 14 tandis que la premiere rangée de plages 10-1 (celle de gauche) passe sous la deuxième rangée de broches 14 (celle de droite) lorsqu'on retire la carte 10 trop rapidement. Ce risque est d'autant plus élevé que la deuxième rangée de broches 14 serait, dans une mauvaise position, décalée vers la première rangée de plages 10-1. Ces difficultés, ac accentuées par les tolérances de fa- brication, entraînent que les zones de contact des broches 14 avec les plages 10-1 ne doivent pas déborder des limites de zones minimales prédéterminées. Cette contrainte est plus facile à respecter lorsque les zones de contact sont réduites à des points. Pour cela, les extrémités des broches 14 se terminent par des portions de tore ou d'ellipsoïde. Lors de la fabrication des lecteurs, on souhaite bien entendu vérifier le positionnement des broches 14. Pour cela, on peut utiliser un système optique (binoculaire) pour mesurer les positions des broches 14 par rapport à des éléments de référence (guides ou butées pour la carte). Un tel appareil optique est particulièrement coGteux et son utilisation est longue, de sorte que l'on ne peut, en fabrication, vérifier qu'un faible nombre d'échantillons, peu représentatif de la réalité. Par ailleurs, les broches 14 d'un lecteur installé sont susceptibles de s'user après des utilisations répétées. On souhaite alors mesurer 1 'usure afin de déterminer si la position de la zone de contact entre les broches 14 et les plages 10-1 est toujours dans les tolérances. A l'heure actuelle, pour effectuer cela, il faut démonter le lecteur et mesurer l'étendue de la zone usée des broches 14 à l'aide d'un système de mesure optique. Un objet de la présente invention est de prévoir un dispositif de mesure de la position des zones de contact, qui soit peu coûteux et rapide à utiliser. Un autre objet de la présente invention est de prévoir un tel dispositif qui permette de mesurer 1 'usure des broches de contact sans nécessiter un démontage du lecteur. Ces objets sont atteints grâce à un dispositif de mesure de caractéristiques géométriques d'une zone de contact électrique entre une broche courbe et une plage sensiblement plane. Il comprend plusieurs pistes conductrices parallèles disposées au niveau de ladite plage, et des moyens pour détecter le contact de la broche avec les pistes. Selon un mode de réalisation de la présente invention, les moyens de détection identifient la ou les pistes qui sont en contact avec la broche, les moyens de détection agissant en détectant l'établissement d'un circuit électrique entre la broche et la ou les pistes. Selon un mode de réalisation de la présente invention, les moyens de détection identifient le nombre de pistes en contact avec la broche, les moyens de détection agissant en détectant 1 'établissement d'un court-circuit entre au moins deux pistes. Selon un mode de réalisation de la présente invention, les pistes sont disposées sur un support souple propre à suivre une courbure d'usure de la broche, faible par rapport à la courbure normale de la broche. Selon un mode de réalisation de la présente invention, les moyens de détection comprennent un témoin lumineux relié entre chaque piste et une première borne d'une source de tension dont la deuxième borne est reliée à la bronche. Selon un mode de réalisation de la présente invention, les moyens de détection comprennent un pont de résistances à plusieurs noeuds intermédiaires dont chacun est relié à l'une des pistes, et des moyens pour déterminer le nombre de pistes en oourt-cin=uit en fonction de la résistance aux bornes du pont. Selon un mode de réalisation de la présente invention, le support souple est un support mince disposé sur un support épais percé au niveau de la zone où sont disposées les pistes. Selon un mode de réalisation de la présente invention, le dispositif est aux dimensions d'une carte à puce pour effectuer les mesures sur au moins une broche de contact d'un lecteur de carte à puce. Ces objets, caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres de la présente invention seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non-limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles la figure 1 représente très schématiquement une carte à puce insérée dans un lecteur classique la figure 2 représente de manière schématique un mode de réalisation de dispositif de mesure de position longitudinale de zone de contact selon la présente invention la figure 3 représente un mode de réalisation de dispositif de mesure de position transversale de zone de contact selon la présente invention la figure 4 représente schématiquement un mode de réalisation particulier de dispositif de mesure d'usure de broches de contact selon la présente invention la figure 5 illustre une usure usuelle d'une broche de contact ; et la figure 6 représente une vue agrandie d'un mode de réalisation d'un élément de mesure d'usure selon la présente invention, permettant de mesurer le type d'usure illustré en figure 5. En figure 2, un dispositif de mesure de position de zone de contact selon l'invention comprend un support 20 ayant les dimensions (au moins la largeur et l'épaisseur) d'une carte à puce normalisée. Dans au moins une zone du support 20, correspon- dant à l'une des broches de contact 14 d'un lecteur, est disposé un ensemble 22 de plusieurs pistes conductrices parallèles. De préférence, comme cela est représenté, le dispositif comporte deux ensembles 22 correspondant à des broches 14 extrêmes dans les rangées de broches. Dans la figure 2, pour mesurer la position longitudinale des zones de contact, les pistes conductrices 22 s'étendent dans le sens transversal. Chaque piste est reliée, par exemple, à un témoin lumineux, tel qu'une diode électroluminescente 24, qui est par ailleurs relié à une première borne d'une source de tension d'alimentation 26. La deuxième borne de la source 26 est reliée aux broches 14 du lecteur, associées aux ensembles 22. Généralement, les broches 14 d'un lecteur sont reliées à un connecteur 28. Ainsi, le dispositif de mesure de la figure 2 comporte un connecteur complémentaire câblé pour relier la source de tension 26 aux broches 14 qui correspondent aux ensembles 22. Pour effectuer une mesure, il suffit de relier le dispositif selon l'invention au connecteur 28 et d'insérer le dispositif en butée dans le lecteur à la place d'une carte à puce 10. Chaque broche 14 établit alors le contact avec l'une des pistes 22, ce qui provoque l'allumage du témoin lumineux 24 correspondant. Ainsi, en disposant les pistes 22 de manière précise, le témoin lumineux 24 qui s' allume indique la position (longitudinale à la figure 2) du point de contact par rapport à une position idéale à laquelle correspond, par exemple, une piste 22 centrale. Les pistes 22 extrêmes pourront correspondre à des positions hors tolérances et correspondre à des témoins 24 de couleur particulière. Le support 20 peut être un circuit imprimé sur lequel sont gravées les pistes 22 et sont montes les éléments du dispositif. L'écartement entre les pistes 22 permis avec les technologies actuelles de circuit imprimé est de l'ordre de 0,2 mm. On peut, en option, également vérifier le fonctionnement de l'interrupteur de fin de course 12. Cet interrupteur est également accessible par le connecteur 28. L'interrupteur 12 est alors mis dans un circuit comprenant un témoin lumineux 28 et la source de tension 26. Le témoin 28 permettra de vérifier, outre le bon fonctionnement de l'interrupteur 12, les positions auxquelles se trouvent les points de contact au moment de l'ouverture et au moment de la fermeture de cet interrupteur 12. La figure 3 représente schématiquement et partiellement un dispositif selon l'invention permettant de mesurer la position transversale des points de contact. Au niveau de chaque broche 14 à tester, le support 20 comporte ici un ensemble 32 de pistes conductrices longitudinales. Ces pistes 32 sont connectées de la même manière que les pistes transversales 22 de la figure 2. Comme les pistes 22 de la figure 2, les pistes 32 seront disposées avec précision, de manière que l'allumage de l'un des témoins 24 indique 1'écart transversal du point de contact par rapport à une position idéale, correspondant par exemple à une piste 32 centrale. Les dispositifs des figures 2 et 3 peuvent être rassemblés sur un même dispositif de mesure, les pistes 22 correspondant aux broches 14 extrêmes de l'une des deux rangées, et les pistes 32 correspondant aux broches 14 extrêmes de l'autre rangée. Un dispositif de mesure selon l'invention est particulièrement facile à utiliser sur une chaîne de fabrication de lecteurs. Il suffit qu'un opérateur relie le dispositif au connecteur 28 d'un lecteur et l'insère dans le lecteur à la place d'une carte pour vérifier si les témoins lumineux indiquent un écart acceptable des positions des points de contact. Le dispositif pourra avantageusement être relié à un système informatique qui pourra relever les mesures pour effectuer des statistiques et indiquer de manière binaire à l'opérateur si le lecteur testé est bon ou non. Si le lecteur est mauvais, il peut s'agir d'un mauvais réglage de machine, auquel cas l'opérateur fait appel à un technicien qualifié qui pourra corriger le réglage des machines en fonction des écarts fournis par le dispositif de mesure selon l'invention. Un dispositif de mesure selon l'invention peut également servir à mesurer 1 'usure des broches 14, si cette usure est telle qu' elle provoque la dégénérescence des points de contact en des surfaces de contact. Alors, les broches 14 entrent en contact avec plusieurs pistes 22 ou 32, en provoquant l'allumage de plusieurs témoins lumineux 24. Le nombre de témoins 24 allumés indique l'étendue de la zone de contact surfacique. Un inconvénient des dispositifs de mesure décrits jusqu'à maintenant est que, pour mesurer l'usure des broches d'un lecteur installé, il faut accéder au connecteur 28 du lecteur pour relier le dispositif de mesure. La figure 4 représente schématiquement un dispositif selon l'invention destiné à la mesure de l'usure et qui a l'avantage d'être autonome, c'est-à-dire qu'il n'a aucun besoin d'être relié au lecteur à vérifier. Ce dispositif comprend un pont de résistances 40 à plusieurs noeuds intermédiaires, chaque noeud intermédiaire étant relié à l'une des pistes 22 ou 32. Lorsque la zone de contact avec une broche 14 s'étend sur plusieurs pistes 22 ou 32, ces pistes sont mises en courtcircuit, d'où il résulte une diminution de la résistance totale du pont 40, qui dépend du nombre de pistes en court-circuit. Ainsi, la mesure de la résistance du pont 40 fournira le nombre de pistes en court-circuit, donc 1 'une des dimensions (longitudinale pour les pistes 22 et transversale pour les pistes 32) de la zone de contact. Ce dispositif ne permet donc pas de localiser la position de la zone de contact, mais seulement de fournir ses dimensions. Ceci suffit car on sait que le lecteur est mauvais lorsque les dimensions de la zone de contact dépassent une limite prédéterminée. La figure 4 représente, à titre d'exemple, un circuit permettant d'exploiter le pont de résistances 40. Le pont 40 est relié entre une borne d' alimentation positive Vcc et une résistance de mesure de courant R reliée par ailleurs à la masse GND. Un circuit de mesure 42 relève la tension aux bornes de la résistance R, qui sera proportionnelle au nombre de pistes 22 ou 32 en court-circuit, et affiche la valeur mesurée sur une échelle de diodes électroluminescentes 44. Par exemple, on peut allumer un nombre de diodes 44 égal au nombre de pistes 22 ou 32 en court-circuit. Si aucune piste n'est en court-circuit avec une autre, la résistance du pont 40 ne varie pas, ce qui est indicatif d'un contact ponctuel. Le circuit de mesure 42 peut être constitué d' autant de comparateurs que de pistes 22 ou 32, dont chacun est connecté pour comparer la tension aux bornes de la résistance R à une tension de référence respective. La figure 5 illustre une usure courante subie par les broches 14 d'un lecteur de carte à puce. Il s'avère que l'usure, comme cela est représenté, survient selon une zone courbe 14-1 de courbure faible par rapport à la courbure initiale, représentée en pointillés, de la broche 14. La zone d'usure 14-1 n'est jamais plate, c'est-à-dire de courbure nulle. Ainsi, si on utilise un dispositif de mesure selon l'invention avec un support 20 plat et rigide, on obtiendra toujours un contact ponctuel avec 1 'une des pistes 22 ou 32. On n'obtient donc aucune information sur l'usure. La figure 6 représente une vue agrandie en coupe au niveau des pistes 22 ou 32 d'un assemblage permettant d'éviter ce problème. Les pistes 22 ou 32 sont réalisées sur un support souple et mince 50 fixé sur le support plus épais 20. Le support 20 comporte un perçage 20-1 au niveau de la zone où sont localisées les pistes 22 ou 32. Avec cette configuration, lorsqu'une borne 14 est mise en appui sur les pistes 22 ou 32, le support 50 se courbe sous la sollicitation élastique de la borne 14 à l'intérieur du perçage 20-1 et épouse la zone d'usure 14-1 faiblement courbée, mais n'épouse pas, de préférence, la partie restante de la borne 14, plus fortement courbée. Ainsi, comme cela est représenté, toutes les pistes 22 ou 32, ici 4, se trouvant en face de la zone d'usure 14-1 sont mises en contact avec cette zone, ce qui fournit l'indication d'usure souhaitée. La souplesse du support 40 au niveau des pistes 22 ou 32 doit être suffisante pour épouser la courbure de la zone d'usure 14-1 et insuffisante pour épouser la courbure normale de la broche 14. Cette souplesse peut être réglée en choisissant l'épaisseur du support 50 et le diamètre du perçage 20-1. Pour permettre une libre flexion du support 50 à 1' in- térieur du perçage 20-1, le support 50 n' est de préférence pas fixé sur le support 20 au niveau de l'extrémité comportant les pistes 22 ou 32. A titre d'exemple, le support 50 est une feuille de Kapton de 50 um d'épaisseur. Le support 20, du verre-epoxy de 0,8 mm d'épaisseur, comporte des perçages 20-1 de 5 mm de diamètre. Les pistes 22 ou 32 sont gravées selon une technique classique sur la feuille de Kapton 50, dans des rectangles d'environ 2 x 2,5 rnm et avec un entre axe de 0,2 mm. La feuille 50 est fixée par collage sur le support 20 et comporte tous les composants électroniques nécessaires, montés en surface. La source d'alimentation 26 pourra être une pile, également montée sur la feuille 50. PFVENDCATIONS 1. Dispositif de mesure de caractéristiques géomé- triques d'une zone de contact électrique entre une broche courbe (14) et une plage sensiblement plane (10-1), caractérisé en ce qu' il comprend plusieurs pistes conductrices parallèles (22, 32) disposées au niveau de ladite plage, et des moyens (24, 40, 42) pour détecter le contact de la broche avec les pistes. 2. Dispositif de mesure selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de détection identifient la ou les pistes (22, 32) qui sont en contact avec la broche (14), les moyens de détection (24) agissant en détectant l'établissement d'un circuit électrique entre la broche et la ou les pistes. 3. Dispositif de mesure selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de détection identifient le nombre de pistes (22, 32) en contact avec la broche (14), les moyens de détection (40, 42) agissant en détectant l'établissement d'un court-circuit entre au moins deux pistes. 4. Dispositif de mesure selon la revendication 3, caractérisé en ce que les pistes (22, 32) sont disposées sur un support souple (50) propre à suivre une courbure d'usure de la broche (14), faible par rapport à la courbure normale de la broche. 5. Dispositif de mesure selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de détection comprennent un témoin lumineux (24) relié entre chaque piste (22, 32) et une première borne d'une source de tension (26) dont la deuxième borne est reliée à la broche (14). 6. Dispositif de mesure selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que les moyens de détection comprennent un pont de résistances (40) à plusieurs noeuds intermédiaires dont chacun est relié à l'une des pistes (22, 32), et des moyens (42) pour déterminer le nombre de pistes en court-circuit en fonction de la résistance aux bornes du pont. 7. Dispositif de mesure selon la revendication 4, caractérisé en ce que le support souple est un support mince (50) disposé sur un support épais (20) percé au niveau de la zone où sont disposées les pistes (22, 32). 8. Dispositif de mesure selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu' il est aux dimensions d'une carte à puce pour effectuer les mesures sur au moins une broche de contact d'un lecteur de carte à puce.