Brevet FR2907939A1 — publié le 20080502

Etiquette électronique pour le suivi et le contrôle de la chaîne du froid et procédé de contrôle de température associé La présente invention concerne une étiquette électronique pour le suivi et le contrôle de la chaîne du froid. L'invention a notamment pour but de détecter les ruptures de température dans la chaîne du froid. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse dans le domaine du io stockage ou du transport des produits alimentaires réfrigérés. Toutefois, elle pourrait aussi être utilisée pour le stockage ou le transport de produits devant être maintenus à une température cryogénique, de médicaments, de produits chimiques, ou de produits biologiques. On sait que certains produits doivent être stockés dans une plage de 15 température particulière afin de garder leur fraîcheur ou leurs propriétés chimiques. Toute augmentation de température durant une durée supérieure à une durée de tolérance conduit au développement de microorganismes ou à une modification de structure chimique rendant le produit non consommable ou non utilisable, suivant sa nature. 20 Le contrôle de la chaîne du froid utilise de plus en en plus d'étiquettes comportant des marqueurs permettant de vérifier si le produit a subi une rupture de cette chaîne du froid. Par exemple, il est connu d'utiliser des étiquettes comportant des organismes vivants qui changent de couleur lorsque la température dépasse une valeur de température seuil pendant une 25 durée qui engendre une diminution de la qualité du produit. L'invention propose une étiquette permettant de détecter la rupture de température de manière robuste, tout en étant peu onéreuse. A cette fin, l'étiquette selon l'invention comporte une capacité connectée à une diode en inverse. Par une opération d'initialisation effectuée 30 au début du stockage, la capacité est chargée à une tension donnée. Durant le stockage du produit alimentaire, cette capacité se décharge à courant constant dans la diode en fonction du temps. La sensibilité importante du courant inverse de la diode en fonction de la température permet d'obtenir une tension aux bornes de la capacité à un 35 instant donné qui dépend fortement de la température à laquelle le circuit a 2907939 2 été stocké. La mesure de la tension en fin de stockage permet donc de connaître avec précision la température de stockage du produit. Et en fonction de cette tension, on détecte si le produit est sorti ou non de la spécification de température stockage. 5 Dans une réalisation, l'étiquette selon l'invention comporte un circuit électronique capable de faire un cumul de la température de stockage durant la vie du produit alimentaire. Et en fonction de cette valeur de cumul de température, le circuit transmet une valeur d'un indice de qualité de stockage représentant l'intégrale sur le temps de la température de stockage. Cet io indice indique si le produit a été conservé à une température permettant sa consommation ou pas. De préférence, la valeur du condensateur et les caractéristiques de la diode sont ajustées pour couvrir des échelles de temps variables. En particulier, la capacité du condensateur est choisie de sorte qu'une fois 15 chargé, le condensateur se décharge dans la diode au moins pendant toute la durée de stockage prévue à la température de stockage désirée. Par ailleurs, l'étiquette électronique permet l'identification du produit. A cet effet, l'étiquette comporte dans sa mémoire un identifiant correspondant au produit. Lorsque cet identifiant est transmis au lecteur, une corrélation est 20 faite entre l'identifiant et le produit associé à cet identifiant. Et à partir de cette corrélation, le lecteur peut afficher l'identité du produit stocké. En outre, il est possible de combiner le type de produit avec le profil de sa courbe de tension pour savoir s'il est toujours consommable ou pas. Car il existe des produits plus ou moins sensibles aux variations de 25 températures dans le temps. Ainsi, pour une variation de température donnée (de quelques de degrés), un premier type de produit très sensible au variation de température pourra être considéré comme non consommable ou non utilisable, alors qu'un deuxième type de produit moins sensible pourra être considéré comme consommable ou utilisable. 30 L'étiquette est lisible à chaque étape de la vie du produit par une lecture radiofréquence de type RFID. Ainsi, l'étiquette est lue après chaque étape de stockage lors d'un transport du produit, par exemple après chaque étape de déchargement précédent un nouveau chargement dans un nouvel endroit de stockage. 2907939 3 De préférence, l'étiquette selon l'invention est passive, c'est-à-dire qu'elle ne comporte pas de circuit d'alimentation, l'étiquette étant mise sous tension par son lecteur. Ainsi, la seule énergie électrique nécessaire au fonctionnement de l'étiquette est celle de la charge du condensateur qui est 5 réalisée au moment de son initialisation, ainsi que celle produite par le lecteur lors de sa lecture. L'invention concerne donc une étiquette électronique destinée à être accrochée à un produit pour le contrôle de la température de stockage de ce produit, cette étiquette comportant : io - un transpondeur apte à communiquer par radiofréquence avec un lecteur, et un circuit de contrôle de température relié au transpondeur, ce circuit de contrôle de température comportant un condensateur et une diode reliés entre eux, 15 - la diode étant reliée en inverse aux bornes du condensateur, - le condensateur étant chargé à une tension donnée au moment de l'initialisation de l'étiquette, de sorte qu'il se décharge à courant constant dans la diode en fonction du temps, -le transpondeur étant apte à transmettre au lecteur un signal relatif à 20 l'évolution de la tension observable aux bornes du condensateur en fonction du temps. L'invention concerne également un procédé de contrôle de température dans lequel, on met en oeuvre une étiquette électronique destinée à être accrochée à un produit, cette étiquette comportant : 25 -un circuit de contrôle de température comportant un condensateur et une diode reliés entre eux, la diode étant reliée en inverse aux bornes du condensateur, ce procédé comportant les étapes suivantes : - charger le condensateur à une tension donnée au moment de 30 l'initialisation de l'étiquette, de sorte qu'il se décharge à courant constant dans la diode en fonction du temps, calculer, à un instant de mesure, une valeur de l'intégrale de la tension aux bornes du condensateur sur une durée comprise entre l'instant de l'initialisation de l'étiquette et l'instant de mesure, et 2907939 4 comparer la valeur de l'intégrale calculée avec une valeur de l'intégrale attendue pour une température de stockage désirée, et - si la valeur de l'intégrale est égale ou supérieure à la valeur attendue alors on en déduit que le produit a été conservé à la température désirée ou s à une température inférieure, tandis que si la valeur de l'intégrale est inférieure à la valeur attendue alors on en déduit que le produit n'a pas été conservé à la température désirée. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Ces figures ne sont données io qu'à titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention. Ces figures montrent : - figure 1 : une représentation schématique de l'étiquette électronique selon l'invention échangeant des signaux avec un lecteur ; - figure 2 : une représentation graphique de l'évolution de la tension 15 aux bornes du condensateur branché aux bornes de la diode en fonction du temps, pour différentes températures de stockage, - figure 3 : une représentation schématique d'un intégrateur auquel le circuit de contrôle de température selon l'invention est relié. Les éléments identiques conservent la même référence d'une figure à 20 l'autre. La figure 1 montre une étiquette 1 électronique selon l'invention destinée à être accrochée sur un produit de type alimentaire ou autre (non représenté). Cette étiquette 1 comporte un transpondeur 2 de type RFID relié à un circuit 3 de contrôle de température par l'intermédiaire d'un circuit 4 de 25 commande. Ce circuit 4 de commande assure une communication entre le transpondeur 2 et le circuit 3 de contrôle de température. Plus précisément, le circuit 3 de contrôle de température comporte un condensateur 7 et une diode 8 reliés entre eux. La diode 8 est connectée en inverse aux bornes du condensateur 7. De sorte que lorsque le condensateur 30 7 est chargé, la cathode 8.1 de la diode 8 est reliée à l'armature positive 7.1 du condensateur 7 et l'anode 8.2 de la diode 8 est reliée à l'armature négative 7.2 du condensateur 7. Par ailleurs, le transpondeur 2 comporte une antenne 10 permettant d'échanger des signaux radiofréquences avec un lecteur RFID 13, et une 35 mémoire 11 de préférence du type EEPROM. 2907939 5 Durant une étape d'initialisation, lorsque l'étiquette 1 est située à proximité du lecteur 13, le transpondeur 2 capte à l'aide de son antenne 10 un signal d'initialisation SI émis par ledit lecteur 13. Ce signal SI assure la mise sous tension de l'étiquette 1. En outre, dès que le circuit 4 de 5 commande reçoit du transpondeur 2 ce signal SI, il transmet au circuit 3 de contrôle de température un ordre de charge du condensateur 7 à une tension donnée VCHARGE. La date tO à laquelle le condensateur 7 a été chargé et la valeur de la tension de charge VCHARGE sont enregistrées dans la mémoire 11 du transpondeur 2. io Dans une mise en oeuvre, pour un produit alimentaire, l'étiquette 1 est initialisée lorsque le produit auquel elle est accrochée est stocké entre 0 et 5 degrés. Toutefois, il serait possible de l'initialiser alors que le produit n'est pas encore stocké au frais, ou lorsqu'il est stocké dans une plage de température différente de 0 C-5 C. 15 Une fois chargé, le condensateur 7 se décharge dans la diode 8. La tension de décharge du condensateur 7 (très faible puisque la diode est branchée en inverse) varie en fonction de la température à laquelle est stocké l'ensemble diode-condensateur. Sur la figure 2, les courbes A et B montrent l'évolution de la tension 20 mesurable aux bornes du condensateur 7 chargé au préalable à 1 volt, respectivement lorsque l'étiquette 1 a été stockée à 3 degrés et 8 degrés. Ces courbes A et B sont des courbes de référence. On s'aperçoit que plus la température de stockage est élevée, plus la pente de la courbe de décharge est élevée. Autrement dit, plus la 25 température de stockage est élevée, plus le condensateur se décharge rapidement. L'invention se base sur ce phénomène pour détecter si l'étiquette 1 a été stockée à la température désirée ou non. La courbe C montre l'évolution de la tension aux bornes d'un condensateur d'une étiquette 1 accrochée à un produit situé dans un camion 30 frigorifique supposé être réfrigéré à 3 degrés. Durant une étape de contrôle de température de stockage du produit situé dans le camion, le lecteur 13 émet, à un instant ti, un signal de lecture SL à destination de l'étiquette 1 au moyen de son antenne 12. Le transpondeur 2 capte ce signal SL au moyen de son antenne 10 et le 35 transmet au contrôleur 4. Dès qu'il reçoit ce signal SL, le contrôleur 4 2907939 6 déclenche une lecture de la tension Vi actuelle aux bornes de la capacité 8. La valeur de cette tension Vi est transmise au transpondeur 2 qui l'enregistre avec la date ti à laquelle la mesure a été effectuée dans la mémoire 11. Cette mémoire 11 comporte également la valeur Vi-1 et la date t-1 de la 5 mesure précédente. Deux valeurs de tension mesurées aux bornes du condensateur 7 lors de sa décharge : la mesure actuelle Vi mesurée à ti et la mesure précédente Vi-1 mesurée à ti-1 avec les deux dates associées ti et ti-1 sont transmises par radio-fréquence au lecteur extérieur 13 via un signal SR. io Le lecteur 3 calcule alors le rapport entre la différence des valeurs de tension transmises (Vi-Vi-1) et la différence entre les instants de mesure (ti-ti-1). Ce rapport (qui correspond à la pente DC de décharge du condensateur) est alors comparé avec une valeur de pente attendue DA pour une température de stockage à 3 degrés. 15 Si la différence est supérieure à une valeur seuil K (qui correspond à un seuil de tolérance), alors on en déduit que le produit n'a pas été conservé à la température désirée. En revanche, si la différence est nulle ou inférieure à la valeur K alors on en déduit que le produit a été conservé à la température désirée. 20 Dans une réalisation, le lecteur 13 comporte dans ses mémoires 15, 16 une valeur de pente DA, DB attendue et une valeur de tolérance K, K' pour chaque température de stockage désirée. En variante, l'étiquette 1 transmet au lecteur 13 la valeur de la tension Vi mesurée ainsi que l'instant ti auquel cette mesure a été effectuée. On 25 calcule alors la différence entre la valeur de tension mesurée Vi et une valeur de tension attendue. Si la valeur mesurée Vi est supérieure à la valeur attendue, alors on en déduit que le produit n'a pas été stocké à une température convenable pour sa consommation. En revanche, si la valeur mesurée est inférieure ou 30 égale à la valeur attendue, alors on en déduit que le produit a été stocké à une température convenable pour sa consommation. Les valeurs de tension attendues peuvent par exemple être contenues à l'intérieur de la mémoire du lecteur 13. En effet, pour une température de stockage donnée et une valeur de charge VCHARGE donnée, cette mémoire 35 contient des valeurs attendues de la tension aux bornes du condensateur 7 2907939 7 mesurées au cours d'une étape d'étalonnage. La valeur de tension attendue à un instant donné ti est ainsi calculée à partir de la valeur de charge VCHARGE, de la durée de décharge (ti-t0) du condensateur, et de la température de stockage désirée qui sont transmises au lecteur par 5 l'étiquette 1 via le signal SR. En variante, le signal SR envoyé au lecteur 13 comporte une valeur de l'intégrale de la tension aux bornes du condensateur sur la durée ]t0-ti] comprise entre l'instant to de l'initialisation de l'étiquette et l'instant ti de la mesure de ladite valeur de l'intégrale. io Dans cette variante, la tension de charge initiale VCHARGE, l'instant de cette charge initiale tO et la température de stockage désirée sont également transmises au lecteur 13 par l'étiquette 1. Pour cette tension de charge VCHARGE et cette température de stockage désirée, le lecteur 13 contient dans sa mémoire 11 une courbe de référence (par exemple la 15 courbe A) qui a été obtenue au cours d'une étape d'étalonnage. La valeur de l'intégrale attendue est alors calculée en intégrant cette courbe sur la durée de la décharge ]t0-ti]. Si la valeur de l'intégrale mesurée est plus petite que la valeur de l'intégrale attendue, alors on en déduit que le produit n'a pas été stocké à la 20 température désirée. En revanche, si la valeur de l'intégrale mesurée est plus grande ou égale que la valeur de l'intégrale attendue, on en déduit que le produit a été stocké à la température désirée ou à une température inférieure, ce qui signifie que la fraîcheur du produit est préservée. Pour calculer l'intégrale de la tension mesurée, le circuit 3 de contrôle 25 de température est branché à l'intérieur d'un circuit intégrateur 21 représenté à la figure 3. Plus précisément, l'anode 8.2 de la diode et la borne 7.2 du condensateur sont reliées à la masse du circuit. Tandis que la cathode 8.1 et à la borne 7.1 du condensateur sont reliées sur une première entrée d'un amplificateur opérationnel 23. La deuxième entrée de l'amplificateur 30 opérationnel 23 et relié à la masse, de sorte que l'amplificateur 23 est configuré en mode suiveur. La sortie de cet amplificateur 23 est connectée sur une entrée d'un convertisseur 24 analogique-numérique. La sortie du convertisseur 24 est reliée à une entrée du circuit 4 de commande qui lit la tension à transmettre 35 au transpondeur 2. 2907939 8 Par ailleurs, le circuit 21 comporte un transistor 25 de type MOS dont la source est reliée à une armature du condensateur 7. Ainsi lorsqu'une tension VCHARGE est appliquée au drain et qu'un signal UG appliqué sur la grille rend ce transistor 25 passant, le condensateur 7 se charge à la tension 5 VCHARGE. Comme on l'a vu, cette charge se produit au moment de l'initialisation de l'étiquette 1. En outre, une diode 22 est reliée entre le transistor 25 et le circuit 3 de contrôle de température. Plus précisément, l'anode de cette diode 22 est reliée à la source du transistor 25, tandis que la cathode de cette diode 22 io est reliée à la cathode de la diode 8. Cette diode 22 évite ainsi la décharge du condensateur 7 dans le transistor 25 durant le stockage du produit. En variante, le transistor 25 NMOS peut être remplacé par un transistor de type bipolaire. Dans une réalisation particulière, la mémoire 11 de l'étiquette 15 comporte un identifiant ID permettant d'identifier le produit auquel l'étiquette 1 est attachée. A cet effet, l'identifiant ID est contenu à l'intérieur du signal SR transmis au lecteur 13 au moment d'une lecture de l'étiquette 1. Comme le lecteur 13 comporte dans sa mémoire 27 les différents identifiants ID possibles des étiquettes et les types de produits auxquels ils sont associés, 20 le lecteur 13 fait une corrélation entre l'identifiant ID qui lui a été transmis et le produit. Et il affiche alors l'identité du produit accroché à l'étiquette 1. Le type de produit et l'évolution de la température peuvent être combinés entre eux afin de tenir compte de la sensibilité du produit aux variations de température. REVENDICATIONS 1 - Etiquette (1) électronique destinée à être accrochée à un produit pour le contrôle de la température de stockage de ce produit, cette étiquette (1) comportant : - un transpondeur (2) apte à communiquer par radiofréquence avec un lecteur (13), et - un circuit (3) de contrôle de température relié au transpondeur (2), ce circuit (3) de contrôle de température comportant un condensateur (7) et une io diode (8) reliés entre eux, - la diode (8) étant reliée en inverse aux bornes (7.1, 7.2) du condensateur (7), - le condensateur (7) étant chargé à une tension donnée (VCHARGE) au moment de l'initialisation (t0) de l'étiquette (1), de sorte qu'il se décharge 15 à courant constant dans la diode (8) en fonction du temps, - le transpondeur (2) étant apte à transmettre au lecteur (13) un signal (SR) relatif à l'évolution de la tension observable aux bornes du condensateur (7) en fonction du temps. 2 - Etiquette selon la revendication 1, caractérisée en ce que : 20 - la capacité du condensateur (7) est choisie de sorte qu'une fois chargé, le condensateur (7) se décharge dans la diode (8) au moins pendant toute la durée d'un stockage prévue à une température désirée. 3 - Etiquette selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre : 25 - une mémoire (11) pour stocker un identifiant (ID) correspondant au produit, ainsi que la date (t0) et la valeur (VCHARGE) de la tension aux bornes du condensateur (7) au moment de l'initialisation, l'étiquette (1) étant apte à transmettre ces données au lecteur (13). 4 - Etiquette selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que : - l'initialisation de l'étiquette est réalisée lorsque le produit auquel elle est accrochée est stocké à une température comprise entre 0 et 5 degrés. 5 - Etiquette selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'elle comporte un circuit de commande (4) assurant la communication entre le transpondeur (2) et le circuit (3) de contrôle de température. 2907939 6 - Etiquette selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'elle est passive, l'étiquette étant mise sous tension par le lecteur (13). 7 - Etiquette selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que : 5 - le signal (SR) relatif à l'évolution de la tension observable aux bornes du condensateur en fonction du temps comporte une valeur (Vi) de la tension aux bornes du condensateur mesurée et l'instant (ti) de cette mesure, ainsi qu'une valeur (Vi-1) de la mesure précédente et l'instant (ti-1) de cette mesure précédente. io 8 - Etiquette selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que : - le signal (SR) relatif à l'évolution de la tension observable aux bornes du condensateur en fonction du temps comporte une valeur de l'intégrale de tension aux bornes du condensateur sur une durée comprise entre l'instant (tO) de l'initialisation de l'étiquette et l'instant (ti) de la mesure de ladite valeur de l'intégrale. 9 - Utilisation de l'étiquette selon l'une des revendications précédentes pour le stockage ou le transport de produits devant être maintenus à une température cryogénique, ou de médicaments, ou de produits congelés ou surgelés, ou de produits chimiques, ou de produits biologiques. 10 - Procédé de contrôle de température dans lequel, on met en oeuvre une étiquette (1) électronique destinée à être accrochée à un produit, cette étiquette (1) comportant : - un circuit (3) de contrôle de température comportant un condensateur (7) et une diode (8) reliés entre eux, la diode (8) étant reliée en inverse aux bornes du condensateur (7), ce procédé comportant les étapes suivantes : - charger le condensateur (7) à une tension donnée (VCHARGE) au moment de l'initialisation (tO) de l'étiquette (1), de sorte qu'il se décharge à courant constant dans la diode en fonction du temps, - calculer, à un instant (ti) de mesure, une valeur de l'intégrale de la tension aux bornes du condensateur sur une durée comprise entre l'instant de l'initialisation de l'étiquette (tO) et l'instant (ti) de mesure, et - comparer la valeur de l'intégrale calculée avec une valeur de l'intégrale attendue pour une température de stockage désirée, et 2907939 11 - si la valeur de l'intégrale est égale ou supérieure à la valeur attendue alors on en déduit que le produit a été conservé à la température désirée ou à une température inférieure, tandis que si la valeur de l'intégrale est inférieure à la valeur attendue alors on en déduit que le produit n'a pas été 5 conservé à la température désirée. 11 - Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que, pour calculer la valeur de l'intégrale attendue, on calcule l'intégrale d'une courbe de référence (A) de la tension obtenue pour la tension de charge du condensateur (7) et pour la température de stockage désirée, cette intégrale io étant calculée sur la durée de décharge du condensateur (7) comprise entre l'instant (t0) de l'initialisation de l'étiquette et l'instant (ti) de mesure.