FR2989493A1 - Inductive proximity detector i.e. contactless sensor, has signal processing unit processing signal, where processing unit determines presence or absence of metal target and tag in vicinity of detector and communicates with tag - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un détecteur de proximité inductif également capable de télécharger à partir d'un tag RFID (radio-étiquette) sa configuration et son application, lui donnant ainsi les fonctionnalités d'un micro-automate 5 programmable. Les détecteurs de proximité inductifs sont des capteurs sans contact qui permettent de détecter la présence d'une cible, comme un objet métallique, lorsque celle-ci est placée dans la 10 zone de détection du détecteur. Ils intègrent généralement une correction en température basée sur un capteur de température afin de compenser les dérives de comportement des circuits selon la température ambiante, et ce afin d'obtenir les meilleures portée et précision possibles 15 pour le détecteur. Ils fournissent soit un signal de sortie binaire indiquant par exemple la présence ou l'absence d'une cible, soit un signal de sortie analogique, en fonction de la distance de la cible par rapport au détecteur. 20 Les détecteurs de proximité peuvent, selon les besoins de l'application, être configurés de multiples façons, selon la polarité requise pour la sortie, selon l'état normalement ouvert ou normalement fermé de la sortie, selon la portée de détection requise, la temporisation sur la sortie, le mode tout ou rien ou 25 analogique, la détection sur seuil de distance ou de fréquence, etc... Toutes ces options génèrent un grand nombre de combinaisons, et autant de références possibles de produits, et ce d'autant plus que ces détecteurs se déclinent aussi selon 30 leur format et leur dimension: cylindrique ou parallélépipédique, de dimension 8, 12, 18, 30 ,40, ou 80 mm par exemple, et également selon leur mode d'alimentation continu ou alternatif. C'est la raison pour laquelle les gammes de détecteurs de proximité actuellement proposées par les fabricants limitent les 35 combinaisons, et donc les références de produits, ou bien intègrent des interfaces homme-machine rudimentaires pour paramétrer les détecteurs, à l'aide de boutons poussoirs et de diodes électroluminescentes par exemple. Dans ce dernier cas, le surcoût occasionné pour ces détecteurs 40 généralement à bas prix est loin d'être négligeable, et la manipulation pour le paramétrage du détecteur sous tension assez délicate. Les stations RFID (radio-identification) sont des équipements qui permettent de communiquer avec un tag RFID, ou étiquette RFID, lorsque celui-ci est placé dans leur zone de communication. Ils peuvent alimenter par un champ magnétique le tag à proximité, lire ou écrire sa mémoire par modulation de ce champ magnétique. The present invention relates to an inductive proximity sensor also capable of downloading from an RFID tag (radio-tag) its configuration and its application, thus giving it the functionality of a programmable micro-machine. Inductive proximity sensors are non-contact sensors that detect the presence of a target, such as a metal object, when it is placed in the detection zone of the detector. They generally incorporate a temperature correction based on a temperature sensor to compensate for behavioral drifts of the circuits according to the ambient temperature, in order to obtain the best range and accuracy possible for the detector. They provide either a binary output signal indicating for example the presence or absence of a target, or an analog output signal, depending on the distance of the target from the detector. The proximity sensors may, depending on the needs of the application, be configured in multiple ways, depending on the polarity required for the output, depending on the normally open or normally closed state of the output, depending on the required detection range, delay on the output, the all or nothing or analog mode, the detection on distance threshold or frequency, etc ... All these options generate a large number of combinations, and as many possible references of products, and that of as much as these detectors are also available according to their format and their size: cylindrical or parallelepiped, of size 8, 12, 18, 30, 40, or 80 mm for example, and also according to their continuous or alternating power supply mode. This is the reason why the range of proximity sensors currently proposed by the manufacturers limit the combinations and therefore the product references, or integrate rudimentary human-machine interfaces to parameterize the detectors, using buttons push-buttons and light-emitting diodes for example. In the latter case, the extra cost incurred for these detectors 40 generally at a low price is far from negligible, and the manipulation for the parameterization of the detector under tension quite delicate. RFID (radio-identification) stations are devices that make it possible to communicate with an RFID tag, or RFID tag, when it is placed in their communication zone. They can feed the nearby tag with a magnetic field, read or write its memory by modulation of this magnetic field.
Il existe plusieurs standards de fréquence de porteuse de communication RFID : 125KHz, 13.56MHz, UHF. Les tags de la gamme RFID 125KHz présentent certaines particularités par rapport aux tags fonctionnant à d'autres standards de fréquence : ils peuvent amorcer la communication grâce à leur mode TTF (Tag Talk First), et ne nécessitent donc pas de modulation d'amplitude de l'oscillateur par le détecteur pour être détectés. De plus leur faible fréquence permet de traiter le signal par échantillonnage à chaque oscillation, et ainsi d'enrichir et de sécuriser le traitement par une meilleure réactivité et un meilleur filtrage des échantillons parasités. Enfin, la technologie RFID 125KHz offre une meilleure immunité aux parasites et aux interférences métalliques que des technologies à fréquence plus rapide. Le principal avantage de la technologie 13.56MHz est le faible coût de ses tags. There are several standards of RFID communication carrier frequency: 125KHz, 13.56MHz, UHF. The tags of the 125KHz RFID range have certain peculiarities compared to tags operating at other frequency standards: they can initiate communication thanks to their TTF (Tag Talk First) mode, and therefore do not require amplitude modulation of the oscillator by the detector to be detected. Moreover their low frequency makes it possible to process the signal by sampling at each oscillation, and thus to enrich and secure the treatment by a better reactivity and a better filtering of parasitized samples. Finally, 125KHz RFID technology offers greater immunity to noise and metal interference than faster-frequency technologies. The main advantage of the 13.56MHz technology is the low cost of its tags.
Les stations RFID fournissent généralement un service de communication sur une ligne série afin de renseigner par exemple un automate distant. Les stations RFID ne sont pas autonomes et nécessitent un dispositif externe pour être utilisées. Les automates programmables industriels (API) sont des dispositifs électroniques programmables destinés à la commande de processus industriels par un traitement séquentiel. Ils envoient des ordres vers les sorties en exécutant 35 une application informatique client. Ils nécessitent pour cela des données d'entrées fournies par des capteurs externes tels que par exemple des détecteurs de proximité ou des lecteurs RFID. De plus la programmation de leur application nécessite une 40 liaison série et un dispositif externe.30 La présente invention se rapporte à un détecteur de proximité inductif également capable de communiquer sans surcoût matériel ni circuit spécifique avec des tags RFID (5), et de télécharger à partir de ces tags un paramétrage de configuration (15) et/ou une application (16) exécutable, pour lui donner également une fonctionnalité d'automate, ce dernier disposant également de la mesure de température (11) et des ressources temps réel (18) intégrées dans l'unité de traitement (3). RFID stations generally provide a communication service on a serial line to inform for example a remote controller. RFID stations are not autonomous and require an external device to be used. Programmable Logic Controllers (APIs) are programmable electronic devices for the control of industrial processes by sequential processing. They send orders to the outputs by running a client computer application. They require for this input data provided by external sensors such as for example proximity sensors or RFID readers. In addition, the programming of their application requires a serial link and an external device. The present invention relates to an inductive proximity detector which is also capable of communicating at no material cost or specific circuit with RFID tags (5), and to download from these tags a configuration parameter (15) and / or an executable application (16), to also give it a PLC functionality, the latter also having the temperature measurement (11) and the real-time resources ( 18) integrated in the processing unit (3).
L'invention permet donc de réaliser 3 produits en un en mutualisant toutes les ressources matérielles et logicielles intégré dans le détecteur. Le premier but de l'invention est de proposer un procédé de paramétrage du détecteur de proximité économique, simple et rapide, et automatique si nécessaire. Il suffit en effet de présenter un tag RFID (5) devant le détecteur pour permettre au détecteur de télécharger les consignes de paramétrage contenues dans ce tag, pourvu que ce tag possède dans sa mémoire un champ paramétrage contenant ces consignes de paramétrage, et que le détecteur soit autorisé à les charger. Ce procédé peut convenir pour des séries importantes, le même tag pouvant être utilisé pour un nombre illimité de détecteurs ; Le procédé peut être automatisé par le passage à proximité du tag de paramétrage des détecteurs sous tension véhiculés par leur chaîne de fabrication. The invention thus makes it possible to produce 3 products in one by pooling all the hardware and software resources integrated in the detector. The first object of the invention is to provide a parameterization method of the economic proximity detector, simple and fast, and automatic if necessary. It suffices to present an RFID tag (5) in front of the detector to enable the detector to download the parameterization instructions contained in this tag, provided that this tag has in its memory a parameter field containing these parameterization instructions, and that the detector is allowed to load them. This method may be suitable for large series, the same tag can be used for an unlimited number of detectors; The method can be automated by passing near the parameterization tag energized detectors carried by their production line.
Une autre possibilité offerte par le procédé est l'évolutivité du paramétrage : Dans une chaîne de fabrication équipée de tels détecteurs, un tag intégré en tête de chaîne d'un nouvelle série peut modifier le paramétrage des détecteurs de façon à les adapter à cette nouvelle série. Another possibility offered by the method is the scalability of the parameterization: In a production line equipped with such detectors, a tag integrated at the beginning of the chain of a new series can modify the parameterization of the detectors so as to adapt them to this new series.
Ainsi une même référence de détecteur peut être configurée de multiples façons. La mémorisation du paramétrage d'un détecteur dans un tag en facilite également le remplacement, car il suffit de mettre ce tag à proximité du détecteur de remplacement pour obtenir la copie 40 du détecteur à remplacer. Thus a same detector reference can be configured in multiple ways. The memorization of the setting of a detector in a tag also facilitates replacement, because it is sufficient to put this tag near the replacement detector to obtain the copy 40 of the detector to be replaced.
Un autre but de l'invention est de permettre le téléchargement d'une application, la ou les sorties du détecteur peuvent ainsi être utilisées, selon l'application client (16) téléchargée par le tag en vis-à-vis (5), pour être actionnées selon des temporisations programmées exploitant l'horloge temps réel (18), pour faire du comptage d'objets métalliques, du contrôle d'accès, pour détecter un seuil de fréquence de passage d'objets, d'actionner une sortie en mode analogique par modulation de rapport cyclique (PWM), d'émettre une trame 10 Weigand, de faire de la régulation de température grâce au capteur de température intégré (11), etc . La Figure 1 représente le détecteur, ses sous-ensembles, ainsi qu'une cible métallique (4) et un tag RFID (5) détectables à 15 proximité. Selon l'invention les moyens de traitement (3) déterminent lorsqu'un signal démodulé possède les caractéristiques d'une émission de tag RFID et dans l'affirmative désérialisent et 20 mémorisent la trame reçue. Selon l'invention les moyens de traitement (3) lisent la mémoire d'un tag (5) à proximité et y distinguent un certain nombre de champs séparés par des identificateurs, chacun de ces champs 25 pouvant contenir ou bien des paramètres de configuration, ou bien une application client, ou bien des données applicatives. Selon l'invention tout ou partie des champs présents dans le tag (5), peuvent être sauvegardés dans la mémoire non volatile 30 (9) du détecteur, et remplacer les paramètres (15), applications(16) et données(17) précédemment sauvegardés, pourvu que le détecteur ne soit pas protégé pour tout ou partie de ces remplacements. Another object of the invention is to allow the downloading of an application, or the outputs of the detector can be used, depending on the client application (16) downloaded by the tag vis-à-vis (5), to be operated according to programmed timings using the real-time clock (18), to count metal objects, access control, to detect a threshold of frequency of passage of objects, to actuate an output in analog mode by pulse cycle modulation (PWM), to transmit a Weigand frame, to make temperature control by means of the integrated temperature sensor (11), etc. Figure 1 shows the detector, its subassemblies, as well as a metal target (4) and a RFID tag (5) detectable nearby. According to the invention, the processing means (3) determine when a demodulated signal has the characteristics of an RFID tag transmission and if so, deserialize and memorize the received frame. According to the invention, the processing means (3) read the memory of a tag (5) in the vicinity and distinguish therefrom a certain number of fields separated by identifiers, each of these fields possibly containing either configuration parameters, or a client application, or application data. According to the invention all or some of the fields present in the tag (5) can be saved in the non-volatile memory 30 (9) of the detector, and replace the parameters (15), applications (16) and data (17) previously saved, provided that the detector is not protected for all or part of these replacements.
Selon l'invention le paramétrage (15) ainsi mémorisé dans la mémoire non volatile (9) fixe le mode de fonctionnement du détecteur, par exemple l'état normalement ouvert ou normalement fermé de chacune des sorties(14), la portée de détection requise pour la cible (4), les retards ou monostables à la montée ou à la descente sur chacune des sorties(14), le mode tout ou rien ou par modulation de type PWM, la détection sur seuil de portée ou de fréquence, le mode détection de ferrosité de la cible, le verrouillage du détecteur afin d'en figer 10 le paramétrage et/ou l'applicatif, ou toute autre caractéristique Selon l'invention le tag en vis-à-vis, certains des champs mémorisés dans la mémoire non volatile peuvent contenir un code applicatif client(16) destiné à être exécuté par le 15 détecteur. Selon l'invention, l'oscillateur LC (1), sensible à une cible métallique (4) ou à un tag RFID (5) de fréquence de résonance proche de la sienne, est excité par un générateur de fréquence 20 (2) accordé dynamiquement au LC (1), et le signal prélevé sur cet oscillateur est transmis à la fois à un démodulateur (6) afin de détecter un signal provenant d'un tag (5), et à un détecteur de seuil (7) afin de détecter un affaiblissement dû à une cible métallique (4). Le détecteur est ainsi capable de détecter aussi 25 bien une cible métallique (4) qu'un tag (5), grâce au traitement du CPU (8). Selon l'invention le générateur de fréquence (2) peut être périodiquement désactivé par le CPU (8) afin d'en moduler 30 l'émission pour transmettre une commande au tag à proximité (5), et aussi dans le but de permettre une mesure de fréquence (13) de l'oscillateur (1) oscillant librement. Cette mesure (13) permet au CPU (8) d'effectuer un accord dynamique de l'oscillateur (1) en ajustant la fréquence du générateur (2), afin 35 d'améliorer la portée de détection et la qualité de la transmission vers le tag (5). Cette mesure (13) donne aussi au CPU (8) une information complémentaire sur la nature ferreuse et la distance de la cible (4). According to the invention the parameterization (15) thus stored in the non-volatile memory (9) fixes the operating mode of the detector, for example the normally open or normally closed state of each of the outputs (14), the required detection range for the target (4), the delays or monostables on rising or falling on each of the outputs (14), the all or nothing mode or PWM type modulation, the detection on threshold of range or frequency, the mode detection of ferrosity of the target, the locking of the detector in order to freeze the parameterization and / or the application, or any other characteristic According to the invention the tag vis-à-vis, some of the fields stored in the memory nonvolatile may contain client application code (16) to be executed by the detector. According to the invention, the oscillator LC (1), sensitive to a metal target (4) or to an RFID tag (5) of resonance frequency close to its own, is excited by a frequency generator 20 (2) granted dynamically to LC (1), and the signal taken from this oscillator is transmitted both to a demodulator (6) to detect a signal from a tag (5), and to a threshold detector (7) to detect a weakening due to a metal target (4). The detector is thus able to detect a metal target (4) as well as a tag (5), thanks to the processing of the CPU (8). According to the invention, the frequency generator (2) can be periodically deactivated by the CPU (8) in order to modulate the transmission thereof to transmit a command to the tag nearby (5), and also in order to allow a frequency measurement (13) of the freely oscillating oscillator (1). This measurement (13) allows the CPU (8) to dynamically tune the oscillator (1) by adjusting the frequency of the generator (2), in order to improve the detection range and the quality of the transmission to the oscillator (1). the tag (5). This measurement (13) also gives the CPU (8) complementary information on the ferrous nature and the distance of the target (4).
Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, l'unité de traitement peut être entièrement intégrée dans un microcontrôleur ou un DSP (processeur de signal numérique), utilisant ses ports I/O (entrée/sortie) (14) pour la gestion des 5 sorties, son unité centrale comme CPU (8), sa mémoire EEPROM ou flash en guise de mémoire non volatile (9), un PWM en guise de générateur de fréquence (2) au standard RFID 125 KHz, un convertisseur analogique numérique dont l'échantillonnage synchronisé par le PWM permet à la CPU de 10 connaître le niveau des oscillations du circuit LC (1) pour réaliser à la fois la détection de seuil (7) pour détecter une cible (4) et le démodulateur (6) pour détecter un tag (5) en mode TTF (Tag Talk First), un comparateur analogique pour détecter une phase particulière de l'oscillateur, et donc mesurer sa période à 15 l'aide d'un timer de la CPU, et enfin permettre l'asservissement de la période du PWM sur celle de l'oscillateur. Les applications industrielles sont nombreuses, elles couvrent tous les domaines d'application tant des détecteurs de 20 proximité que des lecteurs RFID et des micro-automates. According to a particular embodiment of the invention, the processing unit can be fully integrated in a microcontroller or a DSP (digital signal processor), using its I / O ports (input / output) (14) for the management 5 outputs, its CPU as CPU (8), its EEPROM or flash memory as nonvolatile memory (9), a PWM as a frequency generator (2) 125 KHz RFID standard, an analog digital converter including the synchronized sampling by the PWM allows the CPU to know the level of the oscillations of the LC circuit (1) to perform both the threshold detection (7) to detect a target (4) and the demodulator (6) for detecting a tag (5) in TTF mode (Tag Talk First), an analog comparator for detecting a particular phase of the oscillator, and thus measuring its period with a timer from the CPU, and finally allowing the control of the period of the PWM on that of the oscillator. Industrial applications are numerous, covering all areas of application, from proximity sensors to RFID readers and micro-PLCs.
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FR3087219A1 (en) * | 2018-10-11 | 2020-04-17 | Continental Automotive France | DETECTION DEVICE FOR INTENDING TO LOCK OR UNLOCK A MOTOR VEHICLE DOOR AND RELATED DETECTION METHOD |
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