DESCRIPTION
La présente invention concerne une installation de sécurité électronique pour la détection d'un circuit d'étiquette résonnante dans une zone sous contrôle et, en particulier, un circuit d'étiquette et un appareil pour la désactivation électronique du circuit d'étiquette.
On connaît des systèmes de sécurité électroniques destinés à détecter l'enlèvement non autorisé d'articles dans une zone soumise a la détection. De tels sytèmes ont été utilisés, en particulier, dans des magasins de vente au détail pour empêcher le vol d'articles du magasin et dans les librairies pour empêcher le vol de livres. Ces systèmes de sécurité électroniques comprennent généralement un champ électromagnétique qui est prévu dans une zone sous contrôle que les articles doivent traverser pour quitter les locaux protégés. Un circuit d'étiquette résonnante est attaché aux articles et la présence du circuit d'étiquette dans la zone contrôlée est détectée par un système récepteur pour avertir de l'enlèvement non autorisé de l'article.
Le circuit d'étiquette est détaché par du personnel autorisé d'un article qui quitte les locaux dans des conditions adéquates pour permettre le passage de l'article dans la zone sous contrôle sans activer le système d'alarme.
On connaît également des sytèmes permettant une désactivation électronique d'un circuit résonnant qui sont tels que le circuit de désactivation puisse rester attaché à l'article qui quitte les locaux dans des conditions adéquates. Un système de ce type est illustré dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N" 3.624.631, dans lequel une liaison fusible est en série avec une inductance et est brûlée au moyen d'un émetteur à haute fréquence très puissant. Le circuit résonnant est interrogé par une fréquence radio de balayage, la présence de ce circuit dans la zone sous contrôle provoquant une absorption d'énergie à la fréquence de résonance qui est détectée par un récepteur en vue d'un actionnement ultérieur du système d'alarme.
Lors de l'application d'une fréquence de balayage d'une énergie supérieure à celle utilisée pour la détection, la liaison fusible du circuit résonnant peut être détruite pour désactiver le circuit accordé de sorte qu'aucune détection n'est possible. La désactivation doit être effectuée par un émetteur de fréquence de balayage fonctionnant à des niveaux de rayonnement suffisamment bas pour respecter les exigences de la Federal Communications Commission et, par conséquent, la liaison fusible doit être extrêmement petite et être faite d'une matière pouvant fondre à des niveaux d'énergie peu élevés. La petite liaison fusible offre une résistance élevée qui est en série avec l'inductance du circuit résonnant. La résistance série réduit le facteur Q du circuit résonnant et, par conséquent, la sensibilité du circuit à détecter.
Le niveau de courant auquel la liaison fusible fond est déterminé par la géométrie-de la liaison ainsi que par les propriétés de conduction thermique des matières entourant la liaison fusible. Le courant de fusion est donc fortement affecté par la matière qui couvre et soutient la liaison fusible.
Un autre système de sécurité électronique est illustré dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N" 3.810.147 de la titulaire, suivant lequel un circuit résonnant qui présente deux fréquences distinctes, une pour la détection et une autre pour la désactivation, est utilisé. Une petite liaison fusible est utilisée dans le circuit de désactivation qui comprend aussi un second condensateur pour fournir la fréquence résonnante de désactivation distincte.
Le circuit résonnant peut avoir une fréquence de résonance qui varie dans un certain intervalle en raison de tolérances de fabrication. La fréquence de désactivation est une fréquence fixe, et le circuit de résonance peut donc ne pas être accordé exactement sur la fréquence de désactivation fixée. L'impédance série de l'inductance et du condensateur à la fréquence de désactivation prévue doit être aussi faible que possible afin de permettre que le courant traversant la liaison fusible soit maximal pour provoquer sa destruction. Pour cette raison, le condensateur doit avoir une valeur aussi élevée que possible et l'inductance une valeur aussi faible que possible.
Dans une construction pratique, I'inductance a la forme d'une seule spire et le condensateur est formé de plaques aussi grandes que possible, compte tenu des limitations économiques et physiques du circuit d'étiquette particulier. Les dimensions du condensateur augmentent le coût et la grandeur du circuit résonnant global.
L'invention procure une installation selon la revendication 1.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée suivante, donnée à titre d'exemple avec référence aux dessins annexés, dans lesquels:
la fig. 1 illustre un schéma d'un circuit d'étiquette résonnante utilisé dans une installation conforme à l'invention;
la fig. 2 illustre un schéma d'un circuit d'étiquette résonnante à fréquence double utilisé dans une installation suivant l'invention;
les fig. 3 et 4 sont des vues illustrant chacune une face du circuit d'étiquette résonnante de la fig. 1;
les fig. 5 et 6 sont des vues illustrant chacune une face du circuit d'étiquette résonnante de la fig. 2;
la fig. 7 est un schéma synoptique d'un système de sécurité électronique conforme à l'invention;
la fig. 8 est un schéma d'une variante d'un circuit d'étiquette résonnante saune seule fréquence;
;
la fig. 9 est un schéma d'une variante d'un circuit d'étiquette résonnante à deux fréquences;
les fig. 10, 1 1 et 12 sont des représentations schématiques du mécanisme de claquage électrique utilisé dans les circuits d'étiquette;
la fig. 13 est un schéma d'un appareil électronique destiné à dé
terminer la fréquence de résonance d'un circuit d'étiquette à désactiver;
les fig. 14 et 15 représentent des formes d'onde utiles pour illustrer le fonctionnement de l'appareil de la fig. 13, et
la fig. 16 est un schéma synoptique d'un désactivateur électronique fournissant de l'énergie de désactivation pendant un intervalle réglé.
La fig. 1 illustre, sous une forme schématique, un circuit d'étiquette résonnante qui comprend un condensateur C1 formé de plaques de condensateur 10 et 12 sur les surfaces opposées respectives d'un substrat 14, qui est en une matière isolante électrique ou diélectrique, et une inductance L1 en série avec le condensateur pour fournir une seule fréquence de résonance. L'inductance est connectée à une extrémité à la plaque de condensateur 10, et son autre extrémité est connectée à un trajet électrique 16 traversant le substrat 14 qui est connecté à la plaque de condensateur 12 par rintermé- diaire d'un trajet conducteur 18. L'inductance et la plaque de condensateur 10 sont d'une seule pièce sur une surface du substrat.
Typiquement, l'inductance a la forme d'une spirale rectangulaire plane sur la surface du substrat. De même, la plaque de condensateur 12 et le trajet de connexion associé sont d'une pièce sur la surface opposée du substrat. La construction d'étiquette plane sera décrite ci-après.
Une partie 20 du trajet conducteur 18 qui fait face à la plaque de condensateur 10 est crantée ou autrement façonnée de manière à être espacée de la plaque de condensateur 10 d'une distance inférieure à la distance séparant les plaques 10 et 12. Lorsqu'une énergie électrique suffisante est appliquée au circuit d'étiquette à la fréquence de résonance du circuit ou à une fréquence proche de celle-ci, la tension sur les plaques de condensateur 10 et 12 augmente jusqu'à ce qu'un claquage électrique se produise au niveau du point de grillage formé par la partie crantée 20 du trajet conducteur. Etant donné que cette partie détermine la plus courte distance entre les plaques de condensateur, le claquage électrique se produit toujours en ce point.
L'arc électrique formé lors du claquage est entretenu par l'énergie qui est continuellement appliquée au circuit résonnant par une source de courant externe. L'arc électrique vaporise du métal au voisinage de la région de claquage 20 qui détruit le trajet conducteur 18, détruisant ainsi de façon permanente les caractéristiques résonnantes du circuit d'étiquette.
Une variante du circuit d'étiquette résonnant est illustrée schématiquement sur la fig. 2, dans laquelle le circuit d'étiquette présente deux fréquences de résonance. En plus du condensateur C1 formé par les plaques 10 et 12 et de l'inductance L1, le circuit de la fig. 2 comprend un second condensateur C2 formé par les plaques 22 et 24 et une inductance L2. La jonction des inductances Ll et L2 est connectée à la plaque de condensateur 22. L'autre extrémité de l'inductance L2 est connectée à une connexion de traversée 26 dans le substrat qui est connectée par un trajet conducteur 28 à la plaque de condensateur 24. Un trajet conducteur 30 interconnecte les plaques de condensateur 24 et 12, et ce trajet conducteur comprend une partie crantée de percement 32 qui fait face à la plaque de condensateur 22.
Une fréquence de résonance est utilisée pour la détection de l'étiquette par un système de sécurité électronique associé et l'autre fréquence de résonance est utilisée pour la désactivation de l'étiquette.
Habituellement, la fréquence de désactivation est sélectionnée parmi les fréquences attribuées par la Federal Communications Commission (FCC) pour qu'elle se situe dans la bande industrielle, scientifique et médicale (ISM), de sorte que l'énergie émise pour la désactivation des étiquettes peut présenter un niveau d'énergie relativement élevé sans exiger de licence fédérale spéciale. La fréquence de détection est habituellement choisie parmi les bandes de fréquence attribuées à des détecteurs de perturbation de champ. Une fréquence de détection de 8,2 MHz est typique.
Le condensateur C2 et l'inductance L2 sont les composants principaux d'un circuit accordé résonnant à la fréquence de désactivation, tandis que l'inductance Ll en compagnie du condensateur Cl sont les composants principaux d'un circuit accordé résonnant à la fréquence de détection. Par couplage mutuel, tous les composants agissent les uns sur les autres afin de produire les fréquences de détection et de désactivation exactes. Lorsqu'une énergie suffisante est appliquée au circuit à la fréquence de désactivation, la tension augmente sur les plaques de condensateur 22 et 24 jusqu'à ce que la pellicule formant substrat claque au niveau du point de percement. A nouveau, le claquage se produit toujours au point de percement, car ce point ou cette région 32 détermine la plus courte distance entre les plaques de condensateur 22 et 24.
L'arc électrique produit lors du claquage est entretenu par l'énergie appliquée au circuit résonnant à partir de la source d'énergie externe, et cela provoque la vaporisation du métal au voisinage de la région de claquage, comprenant la partie adjacente du trajet conducteur 30. Lorsque l'apport d'énergie externe est interrompu, l'arc électrique s'éteint. Les propriétés résonnantes de l'étiquette à la fréquence de détection sont détruites de façon permanente, car il n'y a plus de connexion électrique entre la plaque de condensateur 24 et la plaque de condensateur 12.
Les circuits résonnants des fig. 1 et 2 n'exigent pas la présence d'un petit fusible étroit, et il n'y a donc pas de résistance supplémentaire en série avec l'inductance et les éléments de condensateur du circuit. Le facteur Q du circuit résonnant ne subit, par conséquent, pas de dégradation. De plus, étant donné que l'arc électrique jaillit entre les plaques de condensateur et non sur la surface, les matières qui couvrent les surfaces des plaques de condensateur ou quiont en contact avec celles-ci n'affectent pas sensiblement l'aptitude de l'arc électrique à vaporiser le métal au voisinage de l'arc.
Pour maximaliser la tension produite sur les plaques de condensateur 22 et 24, la capacité du condensateur C2 doit être aussi faible que possible et la valeur de l'inductance L2 doit être aussi grande que possible pour produire une résonance à la fréquence de désactivation prévue. Le condensateur C2 peut être rendu physiquement de très petites dimensions et n'augmente pas sensiblement les dimensions globales et le coût du circuit d'étiquette à deux fréquences de la fig. 2.
Le circuit d'étiquette résonnante de la fig. 1 est illustré dans une construction typique sur les fig. 3 et 4 qui illustrent respectivement les surfaces planes opposées de l'étiquette. Sur la fig. 3, I'inductance
Li a la forme d'une spirale plane 40 sur la surface du substrat 42 fait d'une mince pellicule de matière plastique. La pellicule de matière plastique sert de diélectrique pour le condensateur à plaques parallèles ainsi que de substrat de support pour le circuit. Le trajet spiralé s'étend entre une zone conductrice externe 44 et une zone conductrice interne 46. La zone conductrice interne 46 sert de plaque de condensateur 10. Sur la surface opposée de l'étiquette, comme illustré sur la fig. 4, les zones conductrices 48 et 50 sont en ligne avec les zones conductrices 44 et 46 respectives et sont interconnectées par un trajet conducteur 52.
La zone conductrice 50 sert de plaque de condensateur 12 et le condensateur Cl est donc formé par les zones conductrices 46 et 50 qui se font face. Une interconnexion conductrice 54 conneete les zones conductrices 44 et 48 I'une à l'autre pour compléter le circuit. La zone conductrice 50 comprend des encoches 51 proches de la zone de jonction entre la zone conductrice 50 et le trajet conducteur 52. Cette zone comprend une partie crantée 56 fournissant une zone conductrice du trajet 52 qui fait face à la zone conductrice 46 et qui est située à une distance de celle-ci inférieure à la distance représentée par l'espacement entre les zones conductrices 46 et 50.
Ce cran 56 fournit le point de percement auquel un claquage électrique doit se produire en réaction à l'application, à partir d'une source externe, d'une énergie à la fréquence de résonance du circuit d'étiquette d'une puissance suffisante pour provoquer le claquage.
Le circuit d'étiquette à deux fréquences de la fig. 2 est représenté dans une construction typique sur les fig. 5 et 6 qui illustrent chacune une des deux faces planes opposées de l'étiquette. L'induc- tance L1 est formée par une spirale plane 60 sur la surface de la pellicule de matière plastique 62, cette spirale s'étendant entre des zones conductrices 64 et 66. Le conducteur L2 est formé par une spirale plane 68 sur la surface de la pellicule qui s'étend entre la zone conductrice 64 et la zone conductrice 70. Sur la surface opposée du substrat pelliculaire représentée sur la fig. 6, des zones conductrices 72, 74 et 76 sont prévues en ligne avec les zones conductrices respectives 64, 66 et 70 de l'autre surface du substrat.
Les zones conductrices 72 et 74 sont interconnectées par un trajet conducteur 78, tandis que les zones conductrices 72 et 76 sont connectées par un trajet conducteur 80. Un point de percement est prévu dans le trajet conducteur 78 par le crantage d'une partie 82 du trajet faisant face à la zone conductrice 64. Le condensateur C1 de la fig. 2 est formé par les zones conductrices 66 et 74, tandis que le condensateur C2 est formé par les zones conductrices 64 et 72. Une interconnexion conductrice 84 entre les zones conductrices 70 et 76 est établie à travers la pellicule de substrat pour compléter le circuit.
Le circuit est actif de la manière décrite pour provoquer la destruction des propriétés résonnantes du circuit d'étiquette à la fréquence de détection par percement ou vaporisation du trajet conducteur au voisinage du point de percement 82 en réaction à un arc électrique.
Les étiquettes résonnantes décrites plus haut sont semblables à celles du brevet N" 3.810.147 de la titulaire. La construction des circuits d'étiquettes est de préférence réalisée selon le procédé de fabrication de circuit plat qui fait l'objet du brevet N" 3.913.219 de la titulaire.
L'appareil représenté sur la fig. 7 est destiné à être utilisé pour désactiver les propriétés de résonance des circuits d'étiquettes décrits plus haut. Cet appareil comprend une antenne 90 propre à détecter la présence d'un circuit d'étiquette résonnant 92 et couplé à un système de détection d'étiquette 94 qui fournit un signal de sortie à un indicateur de présence d'étiquette 96 et à un indicateur de désac- tivation d'étiquette 98. Le système de détection d'étiquette 94 fournit également un signal de commande à un système de dés activation d'étiquette 100 qui comprend une antenne 102. Le système de désac- tivation d'étiquette peut également être activé manuellement par un dispositif de commande manuel 104.
Lors de la détection de la présence du circuit d'étiquette 92, le système de détection d'étiquette 94 intervient pour déclencher le système de désactivation 100 afin d'amener l'antenne 102 à émettre à la fréquence de résonance du circuit d'étiquette un rayonnement suffisamment puissant pour provoquer le claquage électrique au point de percement du circuit d'étiquette et la formation d'un arc électrique. Dans le cas de la détection d'une étiquette à deux fréquences, le système de dés activation fournit de l'énergie à la fréquence de désactivation de cette étiquette.
Des indications visuelles ou autres de la présence et de la désactivation de l'étiquette peuvent être fournies par des indicateurs 96 et 98.
Si un circuit d'étiquette est un circuit résonnant simple tel que représenté sur la fig. 1, le système de détection d'étiquette 94 intervient pour déterminer la fréquence de résonance de l'étiquette particulière 92 qui est détectée, et pour fournir au système de désactivation 100 un signal de commande représentatif de la fréquence d'étiquette résonnante mesurée. En réaction au signal de commande, le système de dés activation émet un rayonnement à cette fréquence de résonance et assure une application efficace au circuit d'étiquette en vue de la destruction de ses propriétés de résonance. Le système de détection 94 peut comprendre l'appareil représenté sur la fig. 13 pour déterminer la fréquence de résonance approximative du circuit d'étiquette.
Un oscillateur contrôlé par tension 150 active l'antenne de détection d'étiquette 90, l'oscillateur étant commandé par la sortie d'un micro-ordinateur 152 par l'intermédiaire d'un convertisseur numérique-analogique 154. Le micro-ordinateur stocke des valeurs numériques qui, après conversion sous une forme analogique par le convertisseur 154, active l'oscillateur 150 pour produire un balayage de fréquence pas à pas. Le signal d'antenne est appliqué à
un convertisseur analogique-numérique 156 dont la sortie numéri
que est appliquée au micro-ordinateur 152 qui stocke ces sorties nu
mériques.
Le fonctionnement de l'appareil de la fig. 13 sera expliqué avec
référence aux formes d'onde des fig. 14 et 15. La sortie de l'oscilla
teur contrôlé par tension 150 est illustrée sur la fig. 14 et comprend
des pas de fréquence, chaque pas se présentant pendant un intervalle
de temps ou un nombre de pas correspondant. La fig. 15 illustre le
courant passant par l'antenne 90 en fonction du temps. Lorsque
aucun circuit résonnant n'est présent, le courant passant par l'an
tenne diminue à mesure que la fréquence de l'oscillateur augmente,
comme illustré par la partie rectiligne de la forme d'onde de la
fig. 15. Lorsqu'un circuit résonnant 92 est présent près de l'antenne
90, I'impédance du circuit résonnant est réfléchie dans l'antenne et provoque une brusque réduction du courant d'antenne, comme illus
tré sur la fig. 15.
Le courant passant par l'antenne est converti en valeurs numériques par le convertisseur 156 et ces valeurs numéri
ques sont stockées dans la mémoire du micro-ordinateur 152. Le numéro de pas qui correspond à la valeur minimale des valeurs de courant stockées correspond à la fréquence de résonance approximative du circuit d'étiquette. La valeur numérique stockée représentant la fréquence de résonance est convertie en un signal analogique pour la commande de Foscîllateur 150 en vue de produire un signal de sortie à la fréquence de résonance pour actionner le système de désactivation 100 (fig. 7) en vue de la destruction des propriétés résonnantes du circuit d'étiquette 92.
L'énergie de désactivation est appliquée pendant une période prédéterminée établie en fonction du temps prévu pour la désactivation de l'étiquette. Après la dés activation, le système de détection d'étiquette 94 est à même de détecter la présence d'une étiquette et, si l'étiquette a été désactivée, I'indicateur 98 est excité pour indiquer que la désactivation s'est produite. Si l'étiquette 92 est encore active à sa fréquence de résonance détectée par le système 94, le système de désactivation 100 est à nouveau déclenché en vue d'un autre cycle de dés activation. Le cycle de dés activation est répété un nombre déterminé de fois jusqu'à ce que la désactivation se produise. Si la désactivation ne s'est pas produite après un nombre prédéterminé de cycles, un annonciateur peut être validé pour avertir l'opérateur que l'étiquette particulière n'a pas été désactivée.
L'opérateur peut alors actionner manuellement le système de dés activation en vue de la désactivation de l'étiquette ou prendre d'autres mesures pour désactiver l'étiquette ou la détruire.
En variante, le système de détection d'étiquette 94 peut, lors de la détection d'un circuit d'étiquette résonnant 92, amener le système de désactivation 100 à activer l'antenne 102 au moyen d'un signal de puissance relativement élevée qui est lentement balayé en fréquence en passant par la fréquence de résonance de l'étiquette 92. L'appareil peut intervenir en alternance pour détecter la présence de l'étiquette et pour activer le champ de désactivation d'une manière cyclique jusqu'à ce que l'étiquette soit désactivée. Un opérateur peut à nouveau être averti, par une annonce appropriée, qu'une étiquette particulière n'a pas été désactivée.
Au cas où on utilise un circuit d'étiquette à deux fréquences, le système de détection d'étiquette 94 peut intervenir pour détecter la fréquence de détection résonnante de l'étiquette, tandis que le système de désactivation 100 est à même de fournir de l'énergie à la fréquence de désactivation résonnante de l'étiquette. Un appareil convenant pour désactiver et détecter l'étiquette à deux fréquences est décrit dans le brevet N" 3.938.044 de la titulaire.
Des circuits résonnants de construction différente sont illustrés sur les fig. 8 et 9, et il convient de noter qu'ils sont semblables aux circuits respectifs des fig. 1 et 2. Dans les formes d'exécution des fig. 8 et 9, un cran est ménagé en un ou plusieurs points choisis sur l'une ou les deux plaques de condensateur afin de réduire l'épaisseur de la pellicule diélectrique au niveau de ce cran et, ainsi, d'abaisser la tension requise pour faire jaillir un arc entre les plaques du condensateur. Dans la forme d'exécution de la fig. 8, le cran est représenté dans la plaque de condensateur 12a. Dans la forme d'exécution de la fig. 9, le cran est représenté dans la plaque de condensateur 24a.
Lorsqu'une énergie suffisante est appliquée à la fréquence de résonance de l'étiquette, un claquage électrique se produit à travers la pellicule diélectrique au niveau du point de crantage et, puisque de l'énergie est appliquée à l'étiquette, l'arc a tendance à être entretenu et forme un plasma entre les plaques du condensateur. En raison du facteur Q du circuit résonnant, la quantité d'énergie dissipée dans le circuit résonnant lui-même est très faible, et l'énergie est dissipée dans l'arc formé entre les plaques. L'énergie de l'arc chauffe rapidement le plasma et provoque la vaporisation du métal qui forme les plaques du condensateur. Le métal vaporisé rend l'arc conducteur et court-circuite les plaques du condensateur, ce qui détruit temporairement les propriétés résonnantes du circuit et provoque une chute rapide du courant et de la tension dans l'arc.
Cela étant, l'arc se refroidit et provoque le dépôt du métal précédemment vaporisé entre les plaques du condensateur.
Si un court-circuit est formé, l'étiquette est détruite de manière permanente. Si un court-circuit n'est pas formé, la tension se rétablit entre les plaques du condensateur en réaction à l'énergie appliquée, et le processus se répète. Etant donné que la pellicule en matière plastique a déjà été rompue et affaiblie au niveau du point de percement, l'arc se reforme normalement au même point, et du métal supplémentaire est vaporisé et déposé jusqu'à ce qu'un court-circuit permanent s'établisse. La séquence de désactivation est illustrée sur les fig. 10 à 12. La fig. 10 illustre le début d'un claquage de tension à travers la pellicule de matière plastique 110 et entre les plaques 112 et 114.
La formation du plasma après une décharge en arc est illustrée sur la fig. 11 et le dépôt final de métal le long du trajet de décharge pour court-circuiter les plaques du condensateur est illustré sur la fig. 12.
Si l'énergie de désactivation est trop élevée, il est possible de brûler une partie de la plaque du condensateur sans former de courtcircuit entre les plaques. Cela provoque une légère modification de la fréquence de résonance à chaque rétablissement et extinction de l'arc jusqu'à ce que l'arc ne puisse plus se former, quoique l'étiquette accuse encore une énergie rayonnante. Cette puissance de dés activa- tion doit être régie avec précision ou bien le processus de désactivation doit être surveillé électroniquement pour éteindre le désactivateur peu après que le premier arc s'est formé. Le désactivateur peut être réexcité sur une base cyclique, comme décrit, jusqu'à ce qu'un court-circuit permanent se soit développé entre les plaques du condensateur.
Etant donné que l'antenne du désactivateur est couplée au circuit d'étiquette, l'impédance du circuit d'étiquette est réfléchie dans l'antenne de désactivation. Lors de la formation d'un arc, l'impédance du circuit résonnant se modifie brusquement et cette modification se reflète directement dans l'antenne de désactivation et peut être détectée par le système de désactivation et utilisée pour la commande précise du système de désactivation.
Par conséquent, lors de la détection d'une modification brusque du courant d'antenne de désactivation causée par une variation d'impédance dans le circuit d'étiquette résonnante en réaction à un percement d'arc, le système de désactivation peut être coupé et rétabli cycliquement pour provoquer la formation d'un arc et le dépôt de métal le long du trajet de décharge entre les plaques du condensateur en vue d'assurer, d'une manière réglée, la désactivation des propriétés résonnantes du circuit d'étiquette.
Le système de désactivation 100 peut être commandé de la manière illustrée sur la fig. 16. Le système de détection d'étiquette 94 produit un signal d'étiquette en réaction au signal de fréquence radio balayé passant par la fréquence de résonance du circuit d'étiquette, et ce signal d'étiquette est appliqué à un filtre passe-haut à coupure nette 160. Le filtre 160 élimine par filtrage les composantes de modulation et, en substance, toutes les composantes du spectre du signal d'étiquette. Lorsqu'un arc est formé entre les plaques du condensateur, une modification relativement importante et brusque du courant passant par l'antenne 90 se produit, et ce signal passe par le filtre passe-haut 160 vers un détecteur de seuil 162 qui déclenche un dispositif à temps 164 qui détermine l'intervalle de temps pendant lequel le système de désactivation d'étiquette 100 fonctionne.
Le cycle de fonctionnement peut être répété comme il le faut pour désactiver les propriétés résonnantes du circuit d'étiquette.
L'invention ne doit pas être considérée comme étant limitée par ce qui a été représenté et décrit en particulier, hormis pour ce qui est indiqué dans les revendications annexées.
DESCRIPTION
The present invention relates to an electronic security installation for the detection of a resonant label circuit in an area under control and, in particular, a label circuit and an apparatus for the electronic deactivation of the label circuit.
Electronic security systems are known for detecting unauthorized removal of articles from an area subject to detection. Such systems have been used, in particular, in retail stores to prevent theft of items from the store and in bookstores to prevent theft of books. These electronic security systems generally include an electromagnetic field which is provided in a controlled area which the articles must cross to leave the protected premises. A resonant tag circuit is attached to the articles and the presence of the tag circuit in the controlled area is detected by a receiving system to warn of the unauthorized removal of the article.
The tag circuit is detached by authorized personnel from an article which leaves the premises in conditions suitable to allow the article to pass through the zone under control without activating the alarm system.
Systems are also known allowing electronic deactivation of a resonant circuit which are such that the deactivation circuit can remain attached to the article which leaves the premises under suitable conditions. A system of this type is illustrated in United States Patent No. 3,624,631, in which a fusible link is in series with an inductor and is burnt by means of a very powerful high frequency transmitter. resonant circuit is interrogated by a scanning radio frequency, the presence of this circuit in the area under control causing an absorption of energy at the resonant frequency which is detected by a receiver for subsequent actuation of the alarm system .
When applying a scanning frequency of an energy higher than that used for the detection, the fuse link of the resonant circuit can be destroyed to deactivate the tuned circuit so that no detection is possible. Deactivation must be carried out by a sweep frequency transmitter operating at levels of radiation low enough to meet the requirements of the Federal Communications Commission and, therefore, the fusible link must be extremely small and be made of meltable material at low energy levels. The small fuse link offers a high resistance which is in series with the inductance of the resonant circuit. The series resistance reduces the factor Q of the resonant circuit and, consequently, the sensitivity of the circuit to be detected.
The current level at which the fusible link melts is determined by the geometry of the bond as well as by the thermal conduction properties of the materials surrounding the fusible link. The melting current is therefore strongly affected by the material which covers and supports the fusible link.
Another electronic security system is illustrated in the licensee of the United States of America No. 3,810,147, according to which a resonant circuit which has two distinct frequencies, one for detection and another for deactivation, is A small fusible link is used in the deactivation circuit which also includes a second capacitor to provide the distinct resonant deactivation frequency.
The resonant circuit may have a resonant frequency which varies within a certain range due to manufacturing tolerances. The deactivation frequency is a fixed frequency, and the resonance circuit may therefore not be tuned exactly to the fixed deactivation frequency. The series impedance of the inductor and the capacitor at the planned deactivation frequency must be as low as possible to allow the current flowing through the fuse link to be maximum to cause its destruction. For this reason, the capacitor should have as high a value as possible and the inductance as low as possible.
In practical construction, the inductance is in the form of a single coil and the capacitor is formed of plates as large as possible, taking into account the economic and physical limitations of the particular label circuit. The dimensions of the capacitor increase the cost and the size of the overall resonant circuit.
The invention provides an installation according to claim 1.
The invention will be better understood on reading the following detailed description, given by way of example with reference to the appended drawings, in which:
fig. 1 illustrates a diagram of a resonant label circuit used in an installation according to the invention;
fig. 2 illustrates a diagram of a dual frequency resonant tag circuit used in an installation according to the invention;
fig. 3 and 4 are views each illustrating a face of the resonant label circuit of FIG. 1;
fig. 5 and 6 are views each illustrating a face of the resonant label circuit of FIG. 2;
fig. 7 is a block diagram of an electronic security system according to the invention;
fig. 8 is a diagram of a variant of a single frequency resonant tag circuit;
;
fig. 9 is a diagram of a variant of a resonant tag circuit at two frequencies;
fig. 10, 11 and 12 are schematic representations of the electrical breakdown mechanism used in tag circuits;
fig. 13 is a diagram of an electronic device intended for de
terminating the resonant frequency of a tag circuit to be deactivated;
fig. 14 and 15 show useful waveforms to illustrate the operation of the apparatus of FIG. 13, and
fig. 16 is a block diagram of an electronic deactivator supplying deactivation energy during a set interval.
Fig. 1 illustrates, in schematic form, a resonant tag circuit which comprises a capacitor C1 formed by capacitor plates 10 and 12 on the respective opposite surfaces of a substrate 14, which is made of an electrical or dielectric insulating material, and a inductor L1 in series with the capacitor to provide a single resonant frequency. The inductor is connected at one end to the capacitor plate 10, and its other end is connected to an electrical path 16 passing through the substrate 14 which is connected to the capacitor plate 12 via a conductive path 18. The inductor and the capacitor plate 10 are in one piece on a surface of the substrate.
Typically, the inductance has the shape of a rectangular spiral planar on the surface of the substrate. Likewise, the capacitor plate 12 and the associated connection path are in one piece on the opposite surface of the substrate. The construction of a flat label will be described below.
A portion 20 of the conductive path 18 which faces the capacitor plate 10 is notched or otherwise shaped so as to be spaced from the capacitor plate 10 by a distance less than the distance separating the plates 10 and 12. When a sufficient electrical energy is applied to the tag circuit at or near the resonant frequency of the circuit, the voltage on capacitor plates 10 and 12 increases until electrical breakdown occurs level of the grid point formed by the notched part 20 of the conductive path. Since this part determines the shortest distance between the capacitor plates, electrical breakdown always occurs at this point.
The electric arc formed during the breakdown is maintained by the energy which is continuously applied to the resonant circuit by an external current source. The electric arc vaporizes metal in the vicinity of the breakdown region 20 which destroys the conductive path 18, thereby permanently destroying the resonant characteristics of the tag circuit.
A variant of the resonant label circuit is illustrated schematically in FIG. 2, in which the tag circuit has two resonant frequencies. In addition to the capacitor C1 formed by the plates 10 and 12 and the inductance L1, the circuit of FIG. 2 comprises a second capacitor C2 formed by the plates 22 and 24 and an inductance L2. The junction of the inductors L1 and L2 is connected to the capacitor plate 22. The other end of the inductance L2 is connected to a feed-through connection 26 in the substrate which is connected by a conductive path 28 to the capacitor plate 24 A conductive path 30 interconnects the capacitor plates 24 and 12, and this conductive path comprises a notched portion of piercing 32 which faces the capacitor plate 22.
One resonant frequency is used for label detection by an associated electronic security system and the other resonant frequency is used for label deactivation.
Usually, the deactivation frequency is selected from the frequencies allocated by the Federal Communications Commission (FCC) so that it falls within the industrial, scientific and medical (ISM) band, so that the energy emitted for deactivation of the labels can have a relatively high energy level without requiring a special federal license. The detection frequency is usually chosen from the frequency bands allocated to field disturbance detectors. A detection frequency of 8.2 MHz is typical.
The capacitor C2 and the inductance L2 are the main components of a tuned circuit resonating at the deactivation frequency, while the inductance Ll together with the capacitor Cl are the main components of a tuned circuit resonating at the detection frequency . By mutual coupling, all the components interact with each other to produce the exact detection and deactivation frequencies. When sufficient energy is applied to the circuit at the deactivation frequency, the voltage increases on the capacitor plates 22 and 24 until the substrate film snaps at the piercing point. Again, the breakdown always occurs at the piercing point, because this point or this region 32 determines the shortest distance between the capacitor plates 22 and 24.
The electric arc produced during the breakdown is maintained by the energy applied to the resonant circuit from the external energy source, and this causes the vaporization of the metal in the vicinity of the breakdown region, comprising the adjacent part of the conductive path. 30. When the external energy supply is interrupted, the electric arc goes out. The resonant properties of the label at the detection frequency are permanently destroyed, since there is no longer any electrical connection between the capacitor plate 24 and the capacitor plate 12.
The resonant circuits of fig. 1 and 2 do not require the presence of a small, narrow fuse, and there is therefore no additional resistance in series with the inductance and the capacitor elements of the circuit. The factor Q of the resonant circuit is therefore not degraded. In addition, since the arc arises between the capacitor plates and not on the surface, the materials covering the surfaces of the capacitor plates or in contact with them do not significantly affect the ability of the capacitor. electric arc to vaporize the metal in the vicinity of the arc.
To maximize the voltage produced on the capacitor plates 22 and 24, the capacitance of the capacitor C2 must be as low as possible and the value of the inductance L2 must be as large as possible to produce resonance at the planned deactivation frequency. The capacitor C2 can be made physically very small and does not appreciably increase the overall dimensions and the cost of the label circuit at two frequencies in FIG. 2.
The resonant label circuit of fig. 1 is illustrated in a typical construction in FIGS. 3 and 4 which respectively illustrate the opposite flat surfaces of the label. In fig. 3, inductance
Li has the shape of a flat spiral 40 on the surface of the substrate 42 made of a thin plastic film. The plastic film serves as a dielectric for the parallel plate capacitor as well as a support substrate for the circuit. The spiral path extends between an external conductive area 44 and an internal conductive area 46. The internal conductive area 46 serves as a capacitor plate 10. On the opposite surface of the label, as illustrated in FIG. 4, the conductive areas 48 and 50 are in line with the respective conductive areas 44 and 46 and are interconnected by a conductive path 52.
The conductive area 50 serves as a capacitor plate 12 and the capacitor C1 is therefore formed by the conductive areas 46 and 50 which face each other. A conductive interconnection 54 connects the conductive zones 44 and 48 to each other to complete the circuit. The conductive zone 50 includes notches 51 close to the junction zone between the conductive zone 50 and the conductive path 52. This zone includes a notched part 56 providing a conductive zone of the path 52 which faces the conductive zone 46 and which is located at a distance from the latter less than the distance represented by the spacing between the conductive zones 46 and 50.
This notch 56 provides the piercing point at which an electrical breakdown must occur in response to the application, from an external source, of an energy at the resonance frequency of the tag circuit of sufficient power to cause the breakdown.
The two-frequency tag circuit in fig. 2 is shown in a typical construction in FIGS. 5 and 6 which each illustrate one of the two opposite flat faces of the label. Inductance L1 is formed by a planar spiral 60 on the surface of the plastic film 62, this spiral extending between conductive areas 64 and 66. The conductor L2 is formed by a planar spiral 68 on the surface of the film which extends between the conductive area 64 and the conductive area 70. On the opposite surface of the film substrate shown in FIG. 6, conductive areas 72, 74 and 76 are provided in line with the respective conductive areas 64, 66 and 70 of the other surface of the substrate.
The conductive zones 72 and 74 are interconnected by a conductive path 78, while the conductive zones 72 and 76 are connected by a conductive path 80. A piercing point is provided in the conductive path 78 by the notching of a part 82 of the path facing the conductive area 64. The capacitor C1 of FIG. 2 is formed by the conductive areas 66 and 74, while the capacitor C2 is formed by the conductive areas 64 and 72. A conductive interconnection 84 between the conductive areas 70 and 76 is established through the substrate film to complete the circuit.
The circuit is active in the manner described to cause the destruction of the resonant properties of the tag circuit at the detection frequency by piercing or vaporizing the conductive path in the vicinity of the piercing point 82 in response to an electric arc.
The resonant labels described above are similar to those of patent No. 3,810,147 of the holder. The construction of the label circuits is preferably carried out according to the method of manufacturing a flat circuit which is the subject of patent No. 3,913 .219 of the licensee.
The apparatus shown in fig. 7 is intended to be used to deactivate the resonance properties of the label circuits described above. This apparatus includes an antenna 90 capable of detecting the presence of a resonant label circuit 92 and coupled to a label detection system 94 which provides an output signal to a label presence indicator 96 and to an indicator label deactivation 98. The label detection system 94 also provides a control signal to a label deactivation system 100 which includes an antenna 102. The label deactivation system can also be activated manually by a manual control device 104.
When detecting the presence of the tag circuit 92, the tag detection system 94 intervenes to trigger the deactivation system 100 in order to cause the antenna 102 to transmit at the resonance frequency of the tag circuit radiation strong enough to cause electrical breakdown at the point of piercing the tag circuit and the formation of an electric arc. In the case of the detection of a label at two frequencies, the deactivation system supplies energy at the deactivation frequency of this label.
Visual or other indications of the presence and deactivation of the label can be provided by indicators 96 and 98.
If a tag circuit is a simple resonant circuit as shown in fig. 1, the tag detection system 94 intervenes to determine the resonant frequency of the particular tag 92 which is detected, and to supply the deactivation system 100 with a control signal representative of the measured resonant tag frequency. In response to the control signal, the deactivation system emits radiation at this resonant frequency and ensures effective application to the tag circuit for the purpose of destroying its resonant properties. The detection system 94 may include the apparatus shown in FIG. 13 to determine the approximate resonant frequency of the tag circuit.
A voltage controlled oscillator 150 activates the label detection antenna 90, the oscillator being controlled by the output of a microcomputer 152 via a digital-to-analog converter 154. The microcomputer stores digital values which, after conversion to analog form by the converter 154, activates the oscillator 150 to produce a frequency scan step by step. The antenna signal is applied to
an analog-digital converter 156 whose digital output
that is applied to the microcomputer 152 which stores these naked outputs
merics.
The operation of the apparatus of fig. 13 will be explained with
reference to the waveforms of fig. 14 and 15. The exit from the Oscilla
voltage controlled 150 is illustrated in fig. 14 and includes
frequency steps, each step occurring during an interval
of time or a corresponding number of steps. Fig. 15 illustrates the
current passing through the antenna 90 as a function of time. When
no resonant circuit is present, the current passing through the year
tenne decreases as the frequency of the oscillator increases,
as illustrated by the rectilinear part of the waveform of the
fig. 15. When a resonant circuit 92 is present near the antenna
90, the impedance of the resonant circuit is reflected in the antenna and causes a sudden reduction in the antenna current, as illus
very on fig. 15.
The current passing through the antenna is converted into digital values by the converter 156 and these digital values
ques are stored in the memory of the microcomputer 152. The step number which corresponds to the minimum value of the stored current values corresponds to the approximate resonance frequency of the label circuit. The stored digital value representing the resonant frequency is converted into an analog signal for controlling the oscillator 150 to produce an output signal at the resonant frequency to activate the deactivation system 100 (Fig. 7) for the destruction of the resonant properties of the tag circuit 92.
The deactivation energy is applied for a predetermined period established as a function of the time provided for deactivation of the label. After deactivation, the label detection system 94 is able to detect the presence of a label and, if the label has been deactivated, the indicator 98 is energized to indicate that the deactivation has occurred. If the tag 92 is still active at its resonant frequency detected by the system 94, the deactivation system 100 is again triggered for another deactivation cycle. The deactivation cycle is repeated a specified number of times until deactivation occurs. If deactivation has not occurred after a predetermined number of cycles, an annunciator can be enabled to warn the operator that the particular label has not been deactivated.
The operator can then manually activate the deactivation system to deactivate the label or take other measures to deactivate or destroy the label.
Alternatively, the label detection system 94 may, upon detection of a resonant label circuit 92, cause the deactivation system 100 to activate the antenna 102 by means of a relatively high power signal which is slowly scanned in frequency passing through the resonance frequency of the label 92. The device can intervene alternately to detect the presence of the label and to activate the deactivation field in a cyclic manner until the label is disabled. An operator can again be notified by an appropriate announcement that a particular label has not been deactivated.
If a label circuit with two frequencies is used, the label detection system 94 can intervene to detect the resonant detection frequency of the label, while the deactivation system 100 is capable of supplying energy at the resonant deactivation frequency of the tag. An apparatus suitable for deactivating and detecting the label at two frequencies is described in the patent No. 3,938,044 of the licensee.
Resonant circuits of different construction are illustrated in FIGS. 8 and 9, and it should be noted that they are similar to the respective circuits of FIGS. 1 and 2. In the embodiments of FIGS. 8 and 9, a notch is formed at one or more points chosen on one or both of the capacitor plates in order to reduce the thickness of the dielectric film at this notch and, thus, to lower the voltage required for make an arc between the plates of the capacitor. In the embodiment of FIG. 8, the notch is shown in the capacitor plate 12a. In the embodiment of FIG. 9, the notch is shown in the capacitor plate 24a.
When sufficient energy is applied to the label resonant frequency, electrical breakdown occurs through the dielectric film at the notch point and, since energy is applied to the label, the arc tends to be maintained and forms a plasma between the plates of the capacitor. Due to the Q factor of the resonant circuit, the amount of energy dissipated in the resonant circuit itself is very small, and the energy is dissipated in the arc formed between the plates. The energy of the arc quickly heats the plasma and causes the metal that forms the plates of the capacitor to vaporize. The vaporized metal makes the arc conductive and short-circuits the capacitor plates, which temporarily destroys the resonant properties of the circuit and causes a rapid drop in current and voltage in the arc.
However, the arc cools down and causes the previously vaporized metal to deposit between the plates of the capacitor.
If a short circuit is formed, the label is permanently destroyed. If a short circuit is not formed, voltage is restored between the capacitor plates in response to the applied energy, and the process is repeated. Since the plastic film has already been broken and weakened at the point of piercing, the arc normally re-forms at the same point, and additional metal is vaporized and deposited until a permanent short circuit is established. The deactivation sequence is illustrated in fig. 10 to 12. Fig. 10 illustrates the start of a voltage breakdown through the plastic film 110 and between the plates 112 and 114.
The formation of plasma after an arc discharge is illustrated in fig. 11 and the final deposit of metal along the discharge path to short-circuit the capacitor plates is illustrated in fig. 12.
If the deactivation energy is too high, it is possible to burn part of the capacitor plate without forming a short circuit between the plates. This causes a slight change in the resonant frequency each time the arc is restored and extinguished until the arc can no longer form, although the label still shows radiant energy. This deactivation power must be precisely controlled or the deactivation process must be monitored electronically to turn off the deactivator soon after the first arc has formed. The deactivator can be re-energized on a cyclic basis, as described, until a permanent short circuit has developed between the capacitor plates.
Since the deactivator antenna is coupled to the label circuit, the impedance of the label circuit is reflected in the deactivation antenna. When an arc is formed, the impedance of the resonant circuit changes suddenly and this change is directly reflected in the deactivation antenna and can be detected by the deactivation system and used for precise control of the deactivation system.
Therefore, upon detection of a sudden change in the deactivation antenna current caused by a change in impedance in the resonant tag circuit in response to arcing, the deactivation system may be shut down and cyclically restored to cause an arc and the deposition of metal along the discharge path between the plates of the capacitor in order to ensure, in a controlled manner, the deactivation of the resonant properties of the label circuit.
The deactivation system 100 can be controlled as illustrated in FIG. 16. The tag detection system 94 produces a tag signal in response to the scanned radio frequency signal passing through the resonant frequency of the tag circuit, and this tag signal is applied to a high pass filter. clean-cut 160. The filter 160 filters out the modulation components and, in essence, all the components of the spectrum of the tag signal. When an arc is formed between the plates of the capacitor, a relatively large and abrupt change in the current passing through the antenna 90 occurs, and this signal passes through the high-pass filter 160 to a threshold detector 162 which triggers a device time 164 which determines the time interval during which the label deactivation system 100 operates.
The operating cycle can be repeated as necessary to deactivate the resonant properties of the tag circuit.
The invention should not be considered to be limited by what has been shown and described in particular, except as indicated in the appended claims.