Brevet FR2882177A1 — publié le 20060818

L'invention concerne un lecteur et une tête de lecture de clés à transpondeur et un système de contrôle d'accès incorporant ces lecteur et tête de lecture. Par transpondeur on désigne ici un circuit intégré qui tire son énergie pour fonctionner d'un rayonnement électromagnétique émis par la tête de lecture. Une fois alimenté, ce transpondeur est apte à échanger des données avec la tête de lecture par une liaison sans fils. Ainsi, classiquement, les clés à transpondeur sont dépourvues de piles ou de sources d'énergie propres. Un lecteur de clés à transpondeur doit être associé à au moins une tête de lecture pour pouvoir lire et échanger des informations avec les clés à transpondeur. Il existe des têtes de lecture comprenant: - une antenne apte à rayonner dans l'espace, la porteuse générée par le lecteur, et - au moins un témoin lumineux destiné à être alimenté par la tension où le courant d'alimentation généré par le lecteur. Les lecteurs existants adaptés pour être raccordés à ces têtes de lecture comprennent: un modem (modulateur-démodulateur) propre à générer une porteuse servant de support à un signal modulé, cette porteuse étant destinée à être rayonnée par l'antenne de la tête de lecture, et - un générateur de tension ou de courant propre à générer une tension ou un courant d'alimentation du ou de chaque témoin lumineux de la tête de lecture. Chaque lecteur existant est raccordé à une tête de 30 lecture par: - deux conducteurs pour raccorder l'antenne de la tête de lecture au modem du lecteur, et au moins un conducteur électrique pour raccorder chaque témoin lumineux de la tête de lecture au générateur de tension ou de courant. Il faut donc au moins trois conducteurs pour 5 raccorder le lecteur à une tête de lecture. L'invention vise à simplifier la connectique entre le lecteur et la ou chaque tête de lecture. L'invention a donc pour objet un lecteur de clés à transpondeur comprenant un circuit mélangeur apte à transmettre simultanément sur la même paire de conducteurs la porteuse générée et la tension ou le courant d'alimentation de la ou de chaque témoin lumineux. Dans le lecteur ci-dessus, puisque la porteuse et la tension ou le courant d'alimentation sont transmis simultanément dans le même paire de conducteurs, seuls deux conducteurs sont nécessaires pour raccorder la tête de lecture à ce lecteur. Ainsi, la connectique entre ce lecteur et la tête de lecture est simplifiée. Les modes de réalisations de ce lecteur peuvent comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: - deux condensateurs raccordés en série entre les deux conducteurs de la paire, et une inductance raccordée entre, d'un côté l'un des conducteurs et de l'autre, entre les deux condensateurs en série; - deux bornes de raccordement raccordées chacune à une extrémité d'un des conducteurs de la paire, un adaptateur d'impédance apte à rendre l'impédance du lecteur entre ces deux bornes égale à l'impédance caractéristique de la paire de conducteurs; - le générateur de tension ou de courant est un générateur de courant propre à alimenter le ou chaque témoin lumineux; - le générateur de tension ou de courant et apte à produire une tension continue ou un courant continu d'une polarité donnée en réponse à une commande d'allumage d'un premier témoin lumineux et une tension continue ou un courant continu d'alimentation de polarité opposée en réponse à une commande d'allumage d'un second témoin lumineux. Ces modes de réalisation de ce lecteur présentent en outre les avantages suivants: l'utilisation des mêmes condensateurs et inductances pour réaliser à la fois un filtre passe haut et un filtre passe bas permet de réduire les coûts de fabrication du lecteur; - l'utilisation d'un adaptateur d'impédance dans le lecteur permet d'accroître la longueur des conducteurs utilisables pour raccorder la tête de lecture au lecteur; l'alimentation en courant des témoins lumineux rend leur luminosité indépendante de la longueur des conducteurs utilisés pour raccorder la tête de lecture au lecteur; - l'utilisation d'une tension continue ou d'un courant continu d'une polarité donnée pour alimenter un premier témoin lumineux et l'utilisation d'une tension continue ou d'un courant continu de polarité opposée pour alimenter un second témoin lumineux permet d'alimenter alternativement le premier ou le second témoin lumineux en utilisant un seul conducteur électrique pour ces deux témoins lumineux. L'invention a également pour objet une tête de lecture de clés à transpondeur adaptée pour être raccordée au lecteur ci-dessus par l'intermédiaire d'une paire de conducteurs électriques, cette tête de lecture comportant: - une antenne apte à rayonner dans l'espace, la porteuse générée par le lecteur, - au moins un témoin lumineux destiné à être alimenté par la tension où le courant d'alimentation généré par le lecteur, - un filtre apte à laisser passer uniquement la tension ou le courant d'alimentation transmis simultanément avec la porteuse sur la même paire de conducteurs électriques par le circuit mélangeur. Grâce au filtre, les témoins lumineux sont uniquement alimentés par la tension ou le courant d'alimentation et ne sont pas traversés par la porteuse, ce qui évite un scintillement et/ou une alimentation simultanée des témoins lumineux. Les modes de réalisation de cette tête de lecture peuvent comporter une ou plusieurs des caractéristiques 15 suivantes. - un circuit d'accord pour faire résonner l'antenne dans une gamme de fréquences autour de la fréquence de la porteuse, ce circuit d'accord étant en plus adapté pour en rendre l'impédance de l'antenne égale à l'impédance caractéristique de la paire de conducteurs; - le circuit d'accord est apte à filtrer la composante continue de la tension ou du courant d'alimentation transmis simultanément avec la porteuse; - la tête comporte un premier et un second témoins lumineux formés chacun d'au moins une diode électroluminescente, la ou chaque diode électroluminescente du premier témoin lumineux étant polarisée en sens inverse par rapport à la ou chaque diode du second témoin lumineux. Ces modes de réalisation présentent en outre les avantages suivants: l'utilisation du circuit d'accord pour adapter l'impédance de l'antenne à celle de la paire de conducteurs permet d'accroître la longueur possible pour la paire de conducteurs; - le fait que le circuit d'accord est apte à éliminer toute composante continue de la tension ou du courant d'alimentation permet d'éviter la saturation de l'antenne; -l'utilisation de témoins lumineux formés de diodes électroluminescentes respectives polarisées en sens inverse permet de diminuer le nombre de conducteurs nécessaires pour les alimenter. L'invention a également pour objet un système de 10 contrôle d'accès comportant: - des clés à transpondeur, au moins une centrale d'accès propre à autoriser ou à interdire l'ouverture de la porte ou de la barrière en fonction de données transmises par l'une des clés à transpondeur, - un lecteur de clés à transpondeur, et au moins une tête de lecture de clés à transpondeur raccordé à ce lecteur par l'intermédiaire d'une paire de conducteurs électriques. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins, sur lesquels: - la figure 1 est une illustration schématique de 25 l'architecture d'un système de contrôle d'accès; - la figure 2 est une illustration schématique de l'architecture d'une tête de lecture et d'un lecteur utilisé dans le système de la figure 1; et - la figure 3 est un schéma électronique possible pour la tête de lecture et le lecteur de la figure 2. La figure 1 représente un système 2 de contrôle de l'accès à un espace géographique représenté ici par un bâtiment 4 dont l'accès est protégé par une porte 6. Le système 2 comporte: - des clés à transpondeur, - au moins une tête de lecture des clés à transpondeur, - au moins un actionneur propre à verrouiller ou 5 au contraire à ouvrir une voie d'accès à l'intérieur du bâtiment 4, et - une centrale d'accès 10 propre à autoriser ou à interdire l'accès à l'intérieur du bâtiment 6 en commandant le ou chaque actionneur en fonction de données lues par l'une des têtes de lecture dans une clé à transpondeur. Ici, pour simplifier l'illustration, seule une clé à transpondeur 12, une tête de lecture 14 et un actionneur 16 ont été représentés. La structure et le fonctionnement des autres clés à transpondeur, têtes de lecture ou actionneurs sont, par exemple, identiques à ce qui va être décrit pour la clé 12, la tête de lecture 14 et l'actionneur 16. La clé 12 comprend une antenne 20 raccordée à un transpondeur 22. L'antenne 20 est apte à capter le rayonnement électromagnétique rayonné par la tête 14 lorsque la clé 12 est à proximité, c'est-à-dire à moins d'un mètre, de la tête 14. Le transpondeur 22 est capable d'utiliser ce rayonnement électromagnétique en tant que source d'énergie pour fonctionner. Le transpondeur 22 est, par exemple, apte à mémoriser et à échanger des données avec la tête de lecture 14 par l'intermédiaire d'une liaison sans fil 24. Le transpondeur 22 est, par exemple, un transpondeur Mifare MF1 ICS 50 ou MFO ICU1 commercialisé par la société Philips . La tête 14 est équipée d'une antenne 26 propre à générer le rayonnement électromagnétique et de deux témoins lumineux 28 et 29 propres à indiquer que l'accès est autorisé ou au contraire refusé. Classiquement, la tête 14 est incorporée dans une platine métallique 32 obstruant l'ouverture d'un boîtier encastrable 34 encastré dans un mur 36 du bâtiment 4 à proximité de la porte 6, par exemple. La tête 14 est raccordée à un lecteur 40 de clés à transpondeur uniquement par l'intermédiaire d'une paire de deux conducteurs ou fils conducteurs 42 et 44. Ces conducteurs 42, 44 font typiquement jusqu'à plusieurs dizaines de mètres. Le lecteur commandable 40 est incorporé à l'intérieur de la centrale 10. Ce lecteur est apte à commander l'allumage et l'extinction des témoins lumineux 28 et 29 et à gérer les échanges de données avec les clés à transpondeur. Le lecteur 40 et la tête 14 sont décrits plus en détail en regard de la figure 2. La centrale 10 comporte également un calculateur 46 15 propre à commander le lecteur 40. La centrale 10 est alimentée par un réseau public 48 de distribution d'électricité. L'actionneur 16 est raccordé à la centrale 10. Cet actionneur 16 est adapté pour ouvrir ou au contraire verrouiller la porte 6 en fonction de commandes transmises par la centrale 10. Sur la figure 2, les éléments déjà décrits en regard de la figure 1 portent les mêmes références numériques. L'antenne 26 de la tête 14 est raccordée à un circuit 50 d'accord permettant d'accorder l'antenne sur sa fréquence de fonctionnement c'està-dire ici 13,56 MHz. Le circuit 50 est également directement raccordé aux extrémités des conducteurs 42 et 44 par l'intermédiaire d'un bornier 52. Ici, le circuit 50 est également conçu pour adapter l'impédance de l'antenne 26 à l'impédance caractéristique de la paire de conducteurs 42, 44. A titre d'exemple, l'impédance caractéristique de cette paire de conducteurs 42, 44 est égale à 50 ohms. Enfin, le circuit 50 présente la propriété de se comporter comme un filtre passe-haut empêchant le passage de toute composante continue de courant ou de tension. Le bornier 52 comporte deux bornes 54 et 56 raccordées respectivement aux extrémités des conducteurs 44 et 42. Le bornier 52 permet d'accoupler et de désaccoupler mécaniquement et électriquement la tête 14 de la paire de conducteurs 42, 44. La tête 14 comporte également un filtre 58 passe-bas raccordé en parallèle entre les bornes 54 et 56. Les deux témoins lumineux 28, 29 sont alimentés par l'intermédiaire du filtre 58. Ici, chacun de ces témoins est formé d'une diode électroluminescente 60, 62 respectivement rouge et verte. Le lecteur 40 est également équipé d'un bornier 64 équipé de deux bornes 66 et 68 raccordées respectivement aux extrémités des conducteurs 44 et 42. Le bornier 64 permet d'accoupler et de désaccoupler mécaniquement et électriquement le lecteur 40 de la paire de conducteurs 42, 44. Le lecteur 40 est équipé d'un modem (modulateur-démodulateur) 70 propre à générer une porteuse servant de support à un signal modulé en fonction de données transmises par le calculateur 46 à la clé 12. Le modem 70 est également apte à recevoir une porteuse modulée en fonction de données transmises par la clé 12, afin de démoduler le signal et de transmettre les données correspondantes au calculateur 46. Le modem 70 est raccordé au calculateur 46. Le lecteur 30 comporte aussi un générateur commandable 74 de courant propre à générer un courant continu positif pour alimenter la diode 60 et un courant continu négatif pour alimenter la diode 62. Ce générateur 74 est commandé par le calculateur 46. Le modem 70 et le générateur 74 sont tous les deux raccordés à la même paire de conducteurs 42, 44 par l'intermédiaire d'un circuit mélangeur 76. Le circuit mélangeur 76 est apte à transmettre simultanément sur les conducteurs 42 et 44, à la fois la porteuse modulée émise par le modem 70 et le courant d'alimentation généré par le générateur 74. Ce circuit mélangeur 76 est également apte à recevoir simultanément la porteuse modulée par des données transmises par la clé 12 et à transmettre le courant généré par le générateur 74. A cet effet, le circuit 76 comporte: - un filtre 78 passe-haut raccordé entre le modem 70 et les bornes 66 et 68, et - un filtre 80 passe-bas raccordé entre le 15 générateur 74 et les bornes 66 et 68. Par exemple, le filtre 78 ne laisse passer que les signaux électriques dont la fréquence est supérieure à 1000 Hz et le filtre 80 ne laisse passer que les signaux électriques dont la fréquence est inférieure à 1000 Hz. Le filtre 80, en plus de laisser passer le courant continu d'alimentation des diodes 60 et 62 permet d'éliminer les harmoniques dues aux transitions entre les états où le générateur 74 génère un courant positif, un courant négatif ou aucun courant. Ceci évite de perturber les signaux émis ou reçus par le modem 70. Le modem 70 est raccordé au circuit 76 par l'intermédiaire d'un adaptateur d'impédances 82 propre à rendre égale l'impédance du lecteur 40 entre les bornes 66 et 68 à l'impédance caractéristique de la paire de conducteurs 42, 44. Enfin, le lecteur 40 est équipé d'un détecteur 84 de défaillance d'un des conducteurs 42 ou 44 ou de la tête 14. Ce détecteur 84 est, par exemple, apte à mesurer le courant d'alimentation émis et reçu par le générateur 74. Dans le cas où aucun courant ne circule, cela signifie que l'un des conducteurs 42 ou 44 a été coupé ou que la tête 14 est défaillante. Dans le cas ou le courant d'alimentation croît de façon importante, cela signifie qu'il existe un court- circuit par exemple entre les conducteurs 42 et 44. A titre d'illustration, la plage de valeurs pour le courant d'alimentation lorsqu'aucune défaillance n'est détectée est comprise entre 3 et 5mA. Le détecteur 84 est raccordé aux calculateurs 46 pour 10 informer ce dernier d'une défaillance. La figure 3 représente un schéma électronique possible pour la tête 14 et pour le lecteur 40. Sur la figure 3, les éléments déjà décrits en regard de la figure 2 portent les mêmes références numériques. Le filtre 58 est ici formé de deux condensateurs 86, 87 raccordés en série par l'intermédiaire d'un point milieu 88 entre les bornes 54 et 56. Le filtre 58 comprend aussi une inductance 89 raccordée entre la borne 54 et le point milieu 88. Les diodes 60 et 62 sont raccordées en parallèle entre le point milieu 88 et la borne 56. Plus précisément, les diodes 60 et 62 sont polarisées en sens inverse l'une de l'autre. Ici, l'anode de la diode 60 et la cathode de la diode 62 sont directement raccordées au point milieu 88. La cathode de la diode 60 est l'anode de la diode 62 sont directement raccordées à la borne 56. Le circuit 50 comprend un condensateur 91 et une résistance 92 raccordés en série entre la borne 54 et une extrémité 93 de l'antenne 26. Le circuit 50 présente également un condensateur 94 raccordé d'un côté entre la résistance 92 et le condensateur 91 et de l'autre côté à une autre extrémité 96 de l'antenne 26. Les valeurs des condensateurs 91 et 94 et de la résistance 92 sont choisies pour que l'antenne 16 résonne dans une gamme de fréquences voisine de la fréquence 13,56 MHz. De plus, ici, la valeur de ces condensateurs et de cette résistance est choisie pour adapter l'impédance de l'antenne 16 sur l'impédance caractéristique de la paire de conducteurs 42, 44. Enfin, le condensateur 91 empêche tout passage au travers du circuit 50 de courant continu. Pour le lecteur 40, seul le schéma électronique du circuit 76 est représenté en détail. En effet, dans ce mode de réalisation, un seul et même circuit permet de réaliser les filtres 78 et 80. Ici, le circuit 76 comporte deux condensateurs 102 et 104 raccordés en série par l'intermédiaire d'un point milieu 106 entre les bornes 66 et 68. Le circuit 76 comprend également une inductance 108 raccordée entre la borne 66 et le point milieu 106. La borne 68 est raccordée à la masse. Le circuit 76 présente donc d'un côté deux bornes 110 et 112 raccordées directement respectivement aux bornes 66 et 68, et de l'autre côté trois bornes 114, 116 et 118. La borne 114 est raccordée à l'extrémité de l'inductance 108 opposée au point milieu 106. La borne 116 est directement raccordée au point milieu 106. La borne 118 est raccordée à la plaque du condensateur 104 opposée au point milieu 106. Le modem 70 est raccordé entre les bornes 114 et 118. 25 Le détecteur 84 et le générateur 74 sont raccordés entre les bornes 116 et 118. Le fonctionnement des systèmes 2 va maintenant être décrit. En permanence le modem 70 génère une porteuse qui est transmise à l'antenne 26 par l'intermédiaire du circuit 76 et des conducteurs 42 et 44. L'antenne 26 reçoit cette porteuse par l'intermédiaire du circuit 50 et rayonne un rayonnement électromagnétique de même fréquence que la porteuse. Lorsque la clé 12 est placée à proximité de la tête 14, l'antenne 26 capte le rayonnement électromagnétique et le transmet au transporteur 22 qui le transforme en énergie pour fonctionner. Le transpondeur 22 peut alors transmettre par la liaison 24, par exemple, des données d'identification et/ou d'authentification qui sont reçues par l'antenne 26 de la tête 14. L'antenne 26 transmet au modem 70 par l'intermédiaire des conducteurs 42 et 44 les données reçues sous la forme d'une porteuse modulée par un signal. Cette porteuse a une fréquence supérieure à 1000 Hz. Elle est donc bloquée par le filtre 80 de sorte que le générateur 74 ne reçoit pas cette porteuse. Par contre, le filtre 78 laisse passer cette porteuse qui est reçue par le modem 70. Le modem 70 démodule la porteuse modulée et transmet les données au calculateur. En fonction des données reçues, le calculateur 46 détermine si l'accès aux bâtiments 4 est autorisé ou interdit. Dans le cas où l'accès au bâtiment 4 est autorisé, seul la diode 62 est allumée. Dans le cas contraire, seule la diode 60 est allumée. A cet effet, le calculateur envoie une commande d'allumage au générateur 74 pour que celui-ci génère un courant d'alimentation positif pour alimenter la diode 60 si l'accès est refusé ou au contraire un courant d'alimentation négatif pour alimenter la diode 62 si l'accès est autorisé. Ce courant d'alimentation continu traverse le filtre 80 et se superpose à la porteuse générée par le modem 70 au niveau des bornes 66 et 68. Cette combinaison d'un courant continu d'alimentation et d'une porteuse est transportée par les conducteurs 42, 44 jusqu'à la tête 14. Le circuit 50 empêche le passage du courant d'alimentation dans l'antenne 26. Au contraire, le filtre 58 laisse uniquement passer le courant d'alimentation et élimine la porteuse de sorte que la diode 60 ou 62 est uniquement alimentée par un courant continu. De nombreux autres modes de réalisation du système 2 sont possibles. Par exemple, le lecteur 40 n'est pas nécessairement incorporé à l'intérieur de la centrale d'accès. Les témoins lumineux sont réalisés, en variante, à l'aide de lampes à incandescence à la place de diodes électroluminescentes. En variante, le lecteur 40 est raccordé à plusieurs 10 têtes de lecture. Ici, par barrière, on désigne également des bornes amovibles et par porte des fenêtres ou autre. 14 REVENDICATIONS 1. Lecteur de clés à transpondeur apte à être raccordé à une tête de lecture de clés à transpondeur par l'intermédiaire d'une paire de conducteurs électriques, ce lecteur comportant: - un modem (modulateurdémodulateur) (70) propre à générer une porteuse servant de support à un signal modulé, cette porteuse étant destinée à être rayonnée par une antenne de la tête de lecture, et - un générateur (74) de tension ou de courant propre à générer une tension ou un courant d'alimentation d'un ou de chaque témoin lumineux de la tête de lecture, caractérisé en ce que le lecteur comporte un circuit mélangeur (76) apte à transmettre simultanément sur la même paire de conducteurs la porteuse générée et la tension ou le courant d'alimentation de la ou de chaque témoin lumineux. 2. Lecteur selon la revendication 1, caractérisé en 20 ce que le circuit mélangeur comporte: - deux condensateurs (102, 104) raccordés en série entre les deux conducteurs de la paire, et - une inductance (108) raccordée entre, d'un côté l'un des conducteurs et de l'autre, entre les deux 25 condensateurs en série. 3. Lecteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte: - deux bornes (66, 68) de raccordement raccordées chacune à une extrémité d'un des conducteurs de la paire, 30 et un adaptateur (82) d'impédance apte à rendre l'impédance du lecteur entre ces deux bornes égale à l'impédance caractéristique de la paire de conducteurs. 4. Lecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le générateur (74) de tension ou de courant est un générateur de courant propre à alimenter le ou chaque témoin lumineux. 5. Lecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le générateur (74) de tension ou de courant et apte à produire une tension continue ou un courant continu d'une polarité donnée en réponse à une commande d'allumage d'un premier témoin lumineux et une tension continue ou un courant continu d'alimentation de polarité opposée en réponse à une commande d'allumage d'un second témoin lumineux. 6. Lecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un détecteur de défaillance (84) apte à détecter une coupure de l'un des conducteurs de la paire et/ou un courtcircuit entre les deux conducteurs de la paire. 7. Tête de lecture de clés à transpondeur adaptée pour être raccordée à un lecteur conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 6 par l'intermédiaire d'une paire de conducteurs électriques, cette tête comportant: - une antenne (26) apte à rayonner dans l'espace, la porteuse générée par le lecteur, et - au moins un témoin lumineux (18, 19) destiné à être alimenté par la tension où le courant d'alimentation généré par le lecteur, caractérisée en ce que la tête comporte un filtre (58) raccordé entre une extrémité de la paire de conducteurs et le ou chaque témoin lumineux, le filtre étant apte à laisser passer uniquement la tension ou le courant d'alimentation transmis simultanément avec la porteuse sur la même paire de conducteurs électriques par le circuit mélangeur. 8. Tête de lecture selon la revendication 7, caractérisée en ce que la tête comporte un circuit d'accord (50) pour faire résonner l'antenne dans une gamme de fréquences autour de la fréquence de la porteuse, ce circuit d'accord étant en plus adapté pour en rendre l'impédance de l'antenne égale à l'impédance caractéristique de la paire de conducteurs. 9. Tête de lecture selon la revendication 8, caractérisée en ce que le circuit d'accord (50) est apte à filtrer la composante continue de la tension ou du courant d'alimentation transmis simultanément avec la porteuse. 10. Tête de lecture selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisée en ce que la tête comporte un premier et un second témoins (18, 19) lumineux formés chacun d'au moins une diode électroluminescente, la ou chaque diode électroluminescente du premier témoin lumineux étant polarisée en sens inverse par rapport à la ou chaque diode du second témoin lumineux. 11. Système de contrôle d'accès à un espace 20 géographique protégé par une barrière ou une porte, ce système comportant: - des clés (12) à transpondeur, - au moins une centrale (10) d'accès propre à autoriser ou à interdire l'ouverture de la porte ou de la barrière en fonction de données transmises par l'une des clés à transpondeur, caractérisé en ce que le système comporte un lecteur de clés à transpondeur conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 6, et au moins clés à transpondeur raccordé l'intermédiaire d'une paire de cette tête étant conforme à revendications 7 à 10. une tête de lecture de à ce lecteur par conducteurs électriques, l'une quelconque des