Brevet FR2896616A1 — publié le 20070727

Dispositif d'identification à commande magnétique La présente invention se rapporte à un dispositif d'identification à commande magnétique comportant un récepteur et un émetteur de type déterminé correspondant au récepteur. Il est connu par le brevet US 6,348,861 un détecteur employant un récepteur et un émetteur à code magnétique correspondant. L'émetteur est constitué d'un assemblage de parties magnétiques et de parties non-magnétiques combinées et le récepteur comporte un circuit électrique doté de plusieurs interrupteurs en série pilotables par effet magnétique. Les interrupteurs du circuit peuvent être normalement ouverts et normalement fermés. A un interrupteur normalement ouvert du circuit électrique correspond une partie magnétique de l'émetteur et à un interrupteur normalement fermé correspond une partie non-magnétique de l'émetteur. Lorsque l'émetteur est approché et aligné par rapport au récepteur, chaque partie magnétique commande la fermeture de l'interrupteur normalement ouvert correspondant alors que les parties non-magnétiques n'ont aucune influence sur les interrupteurs normalement fermés. Le circuit électrique est donc fermé ce qui active un module d'alarme chargé de détecter un changement d'état de chacun des interrupteurs. Le récepteur peut être fixé à la partie fixe d'une fenêtre et l'émetteur à la partie mobile de la fenêtre pour détecter une intrusion. Lorsque la fenêtre est fermée, l'émetteur est parfaitement aligné sur le récepteur et tous les interrupteurs sont fermés. Lors d'une ouverture de la fenêtre, par exemple par effraction, l'ouverture des interrupteurs normalement ouverts est alors détectée par le module d'alarme. De même, si, fenêtre fermée, un émetteur externe non-approprié est approché, les interrupteurs normalement fermés réagissent et s'ouvrent ce qui active le module d'alarme et alerte d'une tentative d'effraction. Un tel dispositif fonctionne avec des interrupteurs de type à lames souples ("reed" en anglais). Un interrupteur de ce type comporte deux lames souples qui se rapprochent jusqu'à fermeture par la simple présence d'un champ magnétique, généré par exemple par un aimant permanent. Le dispositif décrit dans ce document est difficile à mettre en oeuvre pour les raisons suivantes : - Il est particulièrement imposant car, afin de disposer d'un code suffisamment complexe, il nécessite l'assemblage de plusieurs parties magnétiques et non-magnétiques et l'emploi d'un interrupteur par partie magnétique ou non-magnétique. Il s'avère donc peu discret pour être utilisé dans un système d'alarme. - Il n'est pas très sûr en terme d'identification car les interrupteurs de type à lames souples commutent par la simple présence d'un champ magnétique quelle que soit l'orientation de ce champ. Il sera donc plus facile à tromper. - Il ne dispose pas d'une grande précision de commutation car il est difficile de pouvoir associer exactement un interrupteur à une partie magnétique ou à une partie non-magnétique. Le but de l'invention est de proposer un dispositif d'identification à 15 commande magnétique qui soit discret, précis et présentant un degré de sécurité supérieur aux dispositifs de l'art antérieur. Ce but est atteint par un dispositif d'identification à commande magnétique comprenant : 20 un récepteur comportant une pluralité de micro-interrupteurs, chacun doté d'un élément mobile entre deux positions, une position d'ouverture et une position de fermeture, un émetteur de type déterminé correspondant au récepteur et comportant un aimant permanent créant un champ magnétique, 25 un circuit électrique commandé par les micro-interrupteurs, caractérisé en ce que lorsque l'émetteur qui correspond au récepteur est dans une position rapprochée par rapport au récepteur, les lignes de champ magnétique de l'aimant permanent présentent une orientation créant une aimantation 30 dans chaque élément mobile afin de provoquer le changement de position des éléments mobiles de tous les micro-interrupteurs et ainsi commander le circuit électrique. 10 Selon l'invention, par émetteur correspondant au récepteur, on entend un émetteur qui présente des caractéristiques déterminées permettant de commander le récepteur. Par position rapprochée de l'émetteur par rapport au récepteur, on entend une position de travail déterminée, dans laquelle l'émetteur correspondant au récepteur commande le récepteur. Le dispositif selon l'invention permet donc, non pas seulement de détecter la présence de l'émetteur, mais de l'identifier de manière simple et précise. Les micro- interrupteurs utilisés dans l'invention sont sensibles à l'orientation des lignes de champ magnétique et donc à la position de l'aimant permanent, à son aimantation et à sa forme. Cela procure un degré de sécurité supérieur au dispositif de l'art antérieur dans lequel les micro-interrupteurs de type à lames souples sont seulement sensibles à la présence du champ magnétique et à l'alignement de l'émetteur par rapport au récepteur. Selon un mode de réalisation particulier, le circuit électrique est composé d'un circuit électrique d'autorisation commandé par un premier micro-interrupteur et un circuit électrique d'interdiction commandé par un second micro-interrupteur, et en position rapprochée de l'émetteur, le premier micro-interrupteur est fermé et le second micro-interrupteur est ouvert. En utilisant des micro-interrupteurs sensibles à l'orientation des lignes de champ magnétique, l'émetteur peut, grâce à un seul aimant permanent, commander tous les micro-interrupteurs simultanément, que ces micro-interrupteurs soient associés à un circuit électrique d'autorisation ou à un circuit électrique d'interdiction. L'utilisation de deux circuits électriques distincts commandés par des micro-interrupteurs pilotés par un même aimant permanent renforce encore la sécurité du dispositif. Selon une particularité de ce mode de réalisation, le dispositif d'identification comporte des moyens de traitement des signaux générés en sortie du circuit d'autorisation et du circuit d'interdiction. Selon une particularité du dispositif d'identification, les micro-interrupteurs sont soudés ou collés sur un support de circuit intégré. Selon une autre particularité, le support de circuit intégré est flexible. Selon une autre particularité, le support de circuit intégré est multicouches. Selon une autre particularité, les micro-interrupteurs sont encapsulés dans un boîtier. Selon une autre particularité, les micro-interrupteurs sont protégés par un capot amagnétique. Selon une autre particularité, l'élément mobile comporte une membrane montée sur le support, présentant un axe longitudinal et apte à pivoter entre ses différentes positions selon un axe perpendiculaire à l'axe longitudinal, ladite membrane présentant au moins une couche faite dans un matériau magnétique. Selon une autre particularité, les micro-interrupteurs sont fabriqués selon une technologie de type MEMS ou LEMS. Contrairement au dispositif de l'art antérieur, le dispositif selon l'invention est donc peu imposant, simple, précis et doté d'un haut niveau de sécurité en utilisant un seul aimant permanent et des micro-interrupteurs en quantité réduite. D'autres caractéristiques et avantages vont apparaître dans la description détaillée qui suit en se référant à un mode de réalisation donné à titre d'exemple et représenté par les dessins annexés sur lesquels : La figure 1 représente en vue de dessus le récepteur d'un dispositif d'identification selon un mode de réalisation particulier de l'invention. Sur cette figure 1, le schéma du circuit électrique employé n'est pas représenté et l'émetteur situé au-dessus du récepteur est représenté en pointillés. La figure 2 représente le dispositif d'identification de la figure 1 en coupe suivant B-B de la figure 1. La figure 3 représente le dispositif d'identification de la figure 1 en coupe suivant C-C de la figure 1. Les figures 4A et 4B montrent un exemple de circuit électrique employé dans le dispositif d'identification selon l'invention. La figure 5 représente en perspective un micro-interrupteur selon l'invention. Les figure 6A à 6C illustrent les différentes positions prises par un micro-interrupteur en fonction de l'orientation des lignes de champ générées par un aimant permanent. La figure 7 représente un exemple de réalisation d'un dispositif d'identification selon l'invention. Le dispositif de détection à commande magnétique selon l'invention comporte un récepteur 2 et un émetteur 1 de type déterminé correspondant au récepteur 2. Dans la suite de la description, on entend par émetteur 1 correspondant au récepteur 2, un émetteur 1 présentant des caractéristiques déterminées lui permettant, dans une position déterminée, de commander le récepteur 2. Le récepteur 2 selon l'invention comporte plusieurs micro-interrupteurs 20 magnétiques sensibles à l'orientation des lignes de champ magnétique. En référence à la figure 5, un micro-interrupteur 20 est doté d'un élément mobile par exemple constitué d'une membrane 24 en matériau ferromagnétique montée sur une surface plane 30 d'un support 3 fabriqué dans des matériaux comme le silicium, le verre, des céramiques ou sous forme de circuits imprimés. La membrane 24 présente un axe longitudinal (A) et est relié par une de ses extrémités à un plot 23 d'ancrage solidaire du support 3 par l'intermédiaire de deux bras 22a, 22b de liaison. Un contact 21 mobile est par exemple monté sur la membrane 24 à proximité de l'extrémité libre de la membrane 24 et fait face à la surface 30 du support 3. Le support 3 porte sur sa surface 30 au moins deux pistes conductrices planes identiques 31, 32 espacées et destinées à être reliées électriquement par le contact mobile 21 du micro- interrupteur 20 afin d'obtenir la fermeture d'un circuit électrique. Par l'intermédiaire de ses deux bras 22a, 22b, la membrane 24 est apte à pivoter par rapport au support 3 suivant un axe (P) parallèle à l'axe décrit par les points de contact de la membrane 24 avec les pistes conductrices et perpendiculaire à l'axe longitudinal (A) de la membrane 24. Les bras 22a, 22b de liaison forment une liaison élastique entre la membrane 24 et le plot 23 d'ancrage. Dans une telle configuration, le pivotement de la membrane 24 est donc obtenu par flexion des bras 22a, 22b de liaison. D'autres formes de réalisation du micro-interrupteur peuvent bien entendu être envisagées. Le micro-interrupteur 20 décrit dans l'invention peut être réalisé par une technologie de duplication planaire de type MEMS (pour "Micro Electro-Mechanical System") ou LEMS (pour "Laminated Electro-Mechanical System", voir demande de brevet US 2005/057329). La réalisation par dépôt de couches successives dans un processus itératif se prête bien à la fabrication de tels objets. Dans ce cas, la membrane 24 ainsi que les bras 22a, 22b sont par exemple issus d'une même couche de matériau ferromagnétique. Cependant, dans une autre configuration, les bras 22a, 22b de liaison et une couche inférieure de la membrane 24 peuvent être issus d'une couche métallique. Une couche d'un matériau ferromagnétique est déposée sur cette couche métallique pour générer la partie supérieure de la membrane 24. Une telle configuration peut permettre d'optimiser les propriétés mécaniques des bras 22a, 22b de liaison en utilisant, pour le pivotement de la membrane 24, un matériau mécaniquement plus adapté que le matériau ferromagnétique. De plus, la couche métallique peut faire office de contact pour la fermeture d'un circuit électrique. Le matériau ferromagnétique est par exemple du type magnétique doux et peut être par exemple un alliage de fer et de nickel ( permalloy Ni$oFezo). La fabrication en technologie MEMS permet de rapporter le micro-interrupteur 20 sur un circuit électronique ou de fabriquer directement le micro-interrupteur MEMS sur un circuit CMOS. Le micro-interrupteur 20 peut ainsi être intégré avec des fonctions de traitement du signal ou avec des fonctions de communication par radio-fréquence. Pour obtenir un récepteur 2 autonome, on peut également intégrer les micro-interrupteurs avec des micro-batteries et/ou des cellules génératrices d'électricité à partir d'une autre source d'énergie (thermique, mécanique, lumineuse...). Dans le cas où une technologie de type LEMS est employée pour sa fabrication, le récepteur 2 peut être flexible de manière à pouvoir être fixé sur des surfaces non planes. En référence aux figures 6A à 6C, sous l'action d'un champ magnétique généré par exemple par un aimant permanent 10 de forme parallélépipédique, la membrane 24 ferromagnétique est apte à prendre deux positions extrêmes distinctes. Dans une première position extrême (figure 6B), l'extrémité de la membrane 24 portant le contact 21 est relevée et n'est pas en appui contre les pistes conductrices 31, 32. Le circuit électrique associé est donc ouvert. Dans sa seconde position extrême (figure 6C), l'extrémité de la membrane 24 portant le contact 21 est en appui contre les pistes conductrices 31, 32. Dans cette seconde position, le circuit électrique est fermé. En l'absence d'un minimum de champ rémanent, la membrane 24 est maintenue parallèle à la surface 30 du support 3 (figure 6A). La membrane 24 se déplace entre ses deux positions extrêmes en s'alignant sur les lignes de champ L magnétique générées par l'aimant permanent 10 (figures 6B et 6C). L'aimant permanent 10 crée un champ magnétique présentant des lignes de champ L dont l'orientation génère une composante magnétique BP0, BPI dans la couche ferromagnétique de la membrane du micro-interrupteur 20 suivant son axe longitudinal (A). Cette composante magnétique BP0, BPI générée dans la membrane 24 engendre un couple magnétique imposant à la membrane 24 de prendre l'une de ses positions extrêmes de fermeture (figure 6C) ou d'ouverture (figure 6B). Les figures 1 à 3 présentent un mode de réalisation particulier d'un dispositif d'identification selon l'invention. L'émetteur 1 comporte par exemple un unique aimant permanent 11 permettant, en position de travail rapprochée par rapport au récepteur 2, de commuter simultanément, selon le principe décrit ci-dessus, plusieurs micro-interrupteurs 20a, 20b, 20c, 20d identiques, du type de celui décrit ci-dessus, montés sur le support 3 pour commander un circuit électrique. Contrairement à un interrupteur de type à lames souples qui commute lors de la simple présence d'un champ magnétique quelle que soit son orientation, les micro-interrupteurs 20a, 20b, 20c, 20d utilisés dans le dispositif de l'invention sont sensibles à l'orientation des lignes de champ. L'orientation des lignes de champ de l'aimant permanent 11 par rapport à un micro-interrupteur 20 commandé est définie par la forme de l'aimant, par son aimantation et par sa position. Par conséquent ces caractéristiques doivent être parfaitement déterminées pour pouvoir commuter précisément tous les micro-interrupteurs 20a, 20b, 20c, 20d simultanément selon leur position par rapport à l'émetteur. En déplaçant l'aimant permanent 11 par rapport au micro-interrupteur ou en inversant l'orientation d'un micro-interrupteur 20a, 20b, 20c, 20d, les lignes de champ magnétique appliquées à la membrane du micro-interrupteur 20a, 20b, 20c, 20d ont une courbure inversée ce qui entraîne un changement de position de la membrane du micro-interrupteur. Le circuit électrique est par exemple composé d'un circuit électrique d'autorisation CA et d'un circuit électrique d'interdiction Cl. Deux micro-interrupteurs en série 20a, 20b commandent le circuit électrique d'autorisation CA tandis que deux autres micro-interrupteurs en parallèle 20C, 20d commandent le circuit électrique d'interdiction Cl. Le circuit électrique d'interdiction Cl comporte donc deux branches C11, C12 commandées chacune par un micro-interrupteur 20c, 20d. Lorsque l'émetteur 1 correspondant au récepteur 2 est en position de travail, c'est-à-dire dans une position déterminée par rapport au récepteur 2, le circuit électrique d'autorisation CA est fermé par les deux micro-interrupteurs 20a, 20b tandis que le circuit électrique d'interdiction Cl est ouvert par les deux micro-interrupteurs 20c, 20d. Lorsque l'émetteur 1 est en position de travail, les micro-interrupteurs 20a, 20b du circuit électrique d'autorisation CA peuvent donc être considérés comme normalement ouverts et les micro-interrupteurs 20c, 20d du circuit électrique d'interdiction Cl peuvent être considérés comme normalement fermés. Des moyens de traitement 5 récupérant les signaux de sortie des deux circuits CA, Cl permettent de commander le verrouillage ou le déverrouillage du dispositif selon la nature des signaux reçus. Pour commander le déverrouillage du dispositif, les moyens de traitement doivent recevoir un signal du circuit d'autorisation CA et ne recevoir aucun signal des deux branches du circuit d'interdiction Cl. Si les deux branches C11, C12 du circuit d'interdiction Cl sont toutes deux ouvertes et le circuit d'autorisation CA complètement fermé (figure 4A), cela signifie que l'émetteur 1 correspondant au récepteur 2 est présenté devant le récepteur 2 dans la position adéquate. En revanche si l'un des micro-interrupteurs 2 du circuit d'interdiction se ferme ou l'un des micro-interrupteurs du circuit d'autorisation reste ouvert (figure 4B), cela signifie que l'émetteur 1 présenté ne correspond pas au récepteur 2 ou n'est pas dans la bonne position par rapport au récepteur 2. Dans ce cas, les moyens de traitement 5 ne commandent par le déverrouillage du dispositif. En référence à la figure 1, les quatre micro-interrupteurs 20a, 20b, 20c, 20d sont par exemple disposés en losange de sorte que deux micro-interrupteurs 20a, 20b sont positionnés suivant un premier axe (Al) confondu avec l'axe longitudinal de leur membrane 24 et que les deux autres micro-interrupteurs 20c, 20d sont positionnés suivant un second axe (A2), perpendiculaire au premier axe et confondu avec l'axe longitudinal de leur membrane. Suivant chaque axe (Al, A2) du losange, les micro-interrupteurs 20a, 20b, 20c, 20d sont orientés de manière opposée, leur plot d'ancrage 23 étant situé vers l'intérieur. Les micro-interrupteurs 20a, 20b normalement ouverts sont placés suivant le grand axe du losange tandis que les micro-interrupteurs 20c, 20d normalement fermés sont placés suivant le petit axe du losange. L'état ouvert ou fermé des micro-interrupteurs 20a, 20b, 20c, 20d dépend de leur position par rapport à l'aimant 11 ainsi que de leur orientation polaire (à un emplacement donné, un micro-interrupteur ouvert dans un sens sera fermé si on le tourne sur lui-même de 180 ). Les micro-interrupteurs 20a, 20b, 20c, 20d sont collés ou soudés sur le support 3 et sont par exemple encapsulés dans un boîtier ou simplement protégés par un capot amagnétique (non représenté sur les figures). Le support 3 est par exemple multicouches de manière à pouvoir tracer un circuit de routage enterré permettant de connecter les différents points de contact électrique suivant le circuit électrique décrit ci-dessus et représenté en figures 4A et 4B. En l'absence de l'émetteur 1, les membranes sont parallèles au support 3 comme représenté en figure 6A. La tolérance d'alignement de l'émetteur 1 par rapport au récepteur 2 dépend principalement de la disposition des micro-interrupteurs. Selon l'invention, les micro-interrupteurs 20a, 20b, 20c, 20d sont donc disposés de façon déterminée sur le support 3 de manière à répondre simultanément à l'approche, jusqu'à une position déterminée, de l'émetteur 1 correspondant au récepteur 2. Un décalage de l'émetteur 1 par rapport aux micro-interrupteurs 20a, 20b, 20c, 20d ou l'utilisation d'un autre émetteur verrouille le dispositif. L'émetteur 1 se compose par exemple d'un aimant torique 11 à aimantation axiale (X) générant des lignes de champ internes L2 et des lignes de champ externes L1. Correctement positionné, ses lignes de champ externes L1 présentent une orientation imposant aux micro-interrupteurs normalement ouverts 20a, 20b de prendre la première position extrême et donc de fermer le circuit électrique d'autorisation CA (figure 2) et ses lignes de champ internes L2 présentent une orientation imposant aux micro-interrupteurs 20c, 20d normalement fermés de prendre la seconde position extrême et donc d'ouvrir le circuit électrique d'interdiction Cl (figure 3). L'émetteur 1 correspondant au récepteur 2 étant présenté dans la position appropriée, les moyens de traitement 5 commandent le déverrouillage du dispositif. Si l'émetteur 1 n'est pas correctement positionné par rapport au récepteur, les micro-interrupteurs 20a, 20b, 20c, 20d ne sont pas tous commandés à l'ouverture ou à la fermeture. Le circuit électrique d'autorisation CA n'est donc pas complètement fermé ou le circuit électrique d'interdiction Cl pas complètement ouvert. Le dispositif reste donc verrouillé. Un aimant torique à aimantation axiale est présenté ici à titre d'exemple cependant on peut envisager l'emploi d'un aimant avec n'importe quelle forme spécifique usinée pour offrir un niveau supérieur de sécurité. De même, en référence à la figure 7, on peut imaginer employer un émetteur 1 comportant plusieurs aimants avec plusieurs micro- interrupteurs 20 associés à chaque aimant. La figure 7 présente un mode de réalisation particulier dans lequel l'émetteur 1 est assimilé à une clé et le récepteur 2 au barillet correspondant à cette clé. L'émetteur 1 comporte par exemple trois aimants permanents 11a, 11 b, 11c montés suivant un axe et le récepteur 2 comporte quatre micro-interrupteurs 20 associés à chaque aimant. Tant que l'émetteur 1 n'est pas positionné correctement par rapport au récepteur 2, par exemple si la clé n'est pas suffisamment enfoncée dans le barillet ou si l'émetteur 1 ne correspond pas au récepteur 2, tous les micro- interrupteurs 20 ne sont pas commandés et aucune autorisation ne peut être délivrée. Les micro-interrupteurs 20 sont par exemple montées en série de manière à délivrer, lorsqu'ils sont tous fermés, un signal électrique d'autorisation à des moyens de traitement 6, pour commander le déverrouillage d'un système. Il est bien entendu que l'on peut, sans sortir du cadre de l'invention, imaginer d'autres variantes et perfectionnements de détail et de même envisager l'emploi de moyens équivalents. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'identification à commande magnétique comprenant : un récepteur (2) comportant une pluralité de micro-interrupteurs (20, 20a, 20b, 20c, 20d), chacun doté d'un élément mobile (24) entre deux positions, une position d'ouverture et une position de fermeture, un émetteur (1) de type déterminé correspondant au récepteur (2) et comportant un aimant permanent (11, 11a, 11b, 11c) créant un champ magnétique, un circuit électrique (CA, Cl) commandé par les micro-interrupteurs (20), caractérisé en ce que lorsque l'émetteur (1) qui correspond au récepteur (2) est dans une position rapprochée par rapport au récepteur (2), les lignes de champ magnétique (L1, L2) de l'aimant permanent (11) présentent une orientation créant une aimantation dans chaque élément mobile (24) afin de provoquer le changement de position des éléments mobiles de tous les micro-interrupteurs (20) et ainsi commander le circuit électrique (CA, Cl). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit électrique est composé d'un circuit électrique d'autorisation (CA) commandé par un premier micro-interrupteur (20a, 20b) et un circuit électrique d'interdiction (Cl) commandé par un second micro-interrupteur (20c, 20d), et en ce que, en position rapprochée de l'émetteur (1), le premier micro-interrupteur (20a, 20b) est fermé et le second micro-interrupteur (20c, 20d) est ouvert. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de traitement (5) des signaux générés en sortie du circuit d'autorisation (CA) et du circuit d'interdiction (Cl). 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les micro-interrupteurs (20) sont soudés ou collés sur un support (3) de circuit intégré. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le support (3) de circuit intégré est flexible. 6. Dispositif selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que le support (3) de circuit intégré est multicouches. 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les micro-interrupteurs (20) sont encapsulés dans un boîtier. 8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les micro-interrupteurs (20) sont protégés par un capot amagnétique. 9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'élément mobile comporte une membrane (24) montée sur le support (3), présentant un axe longitudinal (A) et apte à pivoter entre ses différentes positions selon un axe (P) perpendiculaire à l'axe longitudinal (A), ladite membrane (24) présentant au moins une couche faite dans un matériau magnétique. 10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les 15 micro-interrupteurs (20) sont fabriqués selon une technologie de type MEMS ou LEMS.