EP1104496A1 - Dispositif de controle d'acces entre une clef et une serrure electroniques - Google Patents

Dispositif de controle d'acces entre une clef et une serrure electroniques

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EP1104496A1
EP1104496A1 EP99936707A EP99936707A EP1104496A1 EP 1104496 A1 EP1104496 A1 EP 1104496A1 EP 99936707 A EP99936707 A EP 99936707A EP 99936707 A EP99936707 A EP 99936707A EP 1104496 A1 EP1104496 A1 EP 1104496A1
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EP
European Patent Office
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lock
key
access control
electronic
power signal
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EP99936707A
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Patrick Langlet
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LA POSTE
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Publication of EP1104496B1 publication Critical patent/EP1104496B1/fr
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    • G07C9/00309—Electronically operated locks; Circuits therefor; Nonmechanical keys therefor, e.g. passive or active electrical keys or other data carriers without mechanical keys operated with bidirectional data transmission between data carrier and locks
    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
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    • G07C9/00—Individual registration on entry or exit
    • G07C9/00174—Electronically operated locks; Circuits therefor; Nonmechanical keys therefor, e.g. passive or active electrical keys or other data carriers without mechanical keys
    • G07C2009/00634—Power supply for the lock
    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
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    • G07C9/00—Individual registration on entry or exit
    • G07C9/00174—Electronically operated locks; Circuits therefor; Nonmechanical keys therefor, e.g. passive or active electrical keys or other data carriers without mechanical keys
    • G07C2009/00753—Electronically operated locks; Circuits therefor; Nonmechanical keys therefor, e.g. passive or active electrical keys or other data carriers without mechanical keys operated by active electrical keys
    • G07C2009/00769—Electronically operated locks; Circuits therefor; Nonmechanical keys therefor, e.g. passive or active electrical keys or other data carriers without mechanical keys operated by active electrical keys with data transmission performed by wireless means

Definitions

  • the present invention relates to an access control device between an electronic key and lock, or, more generally, between a portable object and a fixed object, provided with access control functions and playing the role of a electronic key and lock.
  • Access control systems to closed enclosures intended to shelter and protect fiduciary values have given rise, to date, to many developments. This is in particular the case with regard to letter boxes for which mechanical opening and closing systems and, more recently, electronic, with regard to protected enclosures, have been implemented.
  • the process of remote supply of the key by the lock poses maintenance constraints, change or recharge of electrical energy resources, or implementation, integration of an energy source electric at the level of the lock, in particular, when the number of locks is large as in the case of letter boxes in urban areas, for example.
  • the object of the present invention is to remedy the aforementioned drawbacks of the mechanical and electronic systems of the prior art by the implementation of an access control device between an electronic key and lock in which any presence of a source of electrical energy at the electronic lock, if necessary the fixed base of the support of this electronic lock, can be eliminated.
  • Another object of the present invention is, consequently, the implementation of an access control system between an electronic key and lock in which any periodic intervention to change or recharge an electrical energy source at the electronic lock can be removed.
  • Another object of the present invention is also the implementation of an access control device between an electronic key and lock allowing, in connection with the power supply process of the device, the implementation of protocols high security access control.
  • Another object of the present invention is also the implementation of an access control device between an electronic key and lock allowing the implementation of an access control process by exchange of digital data between the electronic key and lock, in the absence of any electrical contact between the electronic key and lock.
  • Another object of the present invention is finally the implementation of an access control device between an electronic key and lock in which the process of supplying electrical power to the device is implemented in the absence of electrical contact between the electronic key and lock.
  • the access control device between an electronic key and lock, object of the present invention this electronic key comprising at least one source of electrical energy, a logical key calculation unit, a transmission - reception module of key access control signals and this electronic lock comprising at least one logic unit for calculating a lock and a transmission module - reception of lock access control signals for implementing a control protocol of access between this electronic key and this lock, is remarkable in that, on the one hand, the electronic key further comprises a module generating a power signal supplied by the source of electrical energy and controlled by the logical key calculation unit and a key transfer module for the key and lock access control signals and the power signal, and in that, on the other hand, the electronic lock comprises in or be a door lock transfer module key and lock access control and power signal control modules and a module for storing the electric energy carried by the power signal, which ensures the unidirectional transfer of the electric energy carried by the power signal from the electronic key to the electronic lock and bidirectional transfer of the key and lock access control signals between the electronic key and the electronic lock.
  • FIG. la shows, in the form of a functional diagram, a general view of the access control device between an electronic key and lock, in accordance with the object of the present invention
  • FIG. 1b represents, as a first nonlimiting example, a sequential diagram of the process for supplying the lock with the electronic key and then for bidirectional transfer of data between the electronic key and lock in a device conforming to the object of the present invention
  • FIG. 2a represents a variant implementation of the access control device between an electronic key and lock, in accordance with the object of the pre- invention, in which a standby function of the electronic lock is ensured by virtue of an auxiliary source of electrical energy integrated into the electronic lock;
  • - Figure 2b shows, as a second non-limiting example, a sequential diagram of the process of supplying the lock by the electronic key in the case of the existence of a standby function allocated to the electronic lock, in accordance with embodiment of FIG. 2a;
  • FIG. 3a represents a time diagram of the operations of unidirectional energy and bidirectional transfer of data between the electronic key and lock in connection with the waveform of the power signal generated by the electronic key, these operations possibly corresponding to those executed according to the sequential diagram represented in FIG. 1b;
  • FIG. 3b represents a time diagram of the operations of unidirectional energy and bidirectional transfer of data between the electronic key and lock in connection with the waveform of the power signal generated by the electronic key, in a preferred variant of implementation in which these operations are alternated;
  • - Figure 4a shows a perspective view of an electronic key, according to the object of the present invention, in a non-limiting preferential hardware embodiment;
  • FIG. 4b shows a perspective view of an electronic lock, according to the object of the pre- invention, in a preferred nonlimiting material embodiment
  • FIG. 4c shows a partial view of the access control device between a key and an electronic lock, in accordance with the object of the present invention, when the electronic key and lock are brought together for the purpose of an access attempt;
  • FIG. 5a shows an electrical diagram of all the functional modules of the electronic key in an embodiment given by way of non-limiting example
  • FIG. 5b shows an electrical diagram of all the functional modules of the electronic lock in an embodiment given by way of non-limiting example
  • FIG. 5c shows, by way of illustration, an image of the waveform of the power signal in unidirectional power transfer mode between the electronic key and lock
  • - Figure 6a shows a flowchart relating to an access control protocol between a key and an electronic lock constituting a device according to the object of the present invention
  • FIG. 6b represents, purely by way of illustration, a specific mode of implementation of the access control protocol, object of the invention, as represented in FIG. 6a.
  • the electronic key 1 comprises at least one source of electrical energy lo, this source consisting for example of a storage battery with which is associated a battery management module, this management module may present, in a manner known as such, more or less sophisticated functions for managing the energy contained in the storage battery. For this reason, the module for managing the accumulator battery will not be described in detail in the present description.
  • the electronic key 1 also comprises an emission module - receiving 1 2 control signals key access.
  • This module 1 2 may comprise, advantageously, a transmission module of key access control signals and a module for receiving the lock access control signals, these signals being transmitted digitally, as well as 'It will be described in more detail later in the description.
  • the key access control signals designate the access control signals emitted by the key towards the lock
  • the lock access control signals designate the access control signals emitted by the lock towards the key.
  • the electronic key 1 finally comprises a logical key calculation unit, bearing the reference li, this logical unit being responsible for controlling all of the operating operations of the electronic key.
  • the electronic lock 2 comprises at least one logic unit for calculating a lock, bearing the reference 2 ⁇ , and a mo- dule of emission - reception 2 2 of lock access control signals.
  • the logic unit for calculating the lock 2 also makes it possible to control all of the operating operations of the electronic lock 2.
  • the transmission module - reception 1 2 of key access control signals, the transmission module - reception 2 2 of lock access control signals allow the implementation of an access control protocol between the aforementioned electronic key and lock 1, 2.
  • the access control device object of the present invention, further comprises, at the level of the electronic key 1, a module generating a power signal, bearing the reference 1 3 this generator module being supplied by the source of electrical energy lo and can, of course, be controlled by the logical key calculation unit li.
  • a module generating a power signal bearing the reference 1 3 this generator module being supplied by the source of electrical energy lo and can, of course, be controlled by the logical key calculation unit li.
  • all of the functional modules for managing the battery 1 0 , transmitting - receiving 1 2 of key access control signals and power generator 1 3 are connected by a link to the logic calculation unit. li key and controlled by it.
  • the electronic key 1 comprises a key transfer circuit, bearing the reference 1 4 , key access control signals and lock as well as, in accordance with a particularly aspect advantage of the access control device, object of the present invention, of the power signal generated by the module originator 1 3 . More specifically, it is indicated that the aforementioned key transfer circuit 1 4 is connected, on the one hand, to the module generating the power signal 1 3 and, on the other hand, to the transmission - reception module key access control signals 1 2 under conditions which will be explained in more detail later in the description.
  • the electronic lock 2 comprises, for the purpose of constituting the access control device, object of the present invention, a circuit for transferring lock of the access control signals of key and lock and the aforementioned power signal.
  • This lock transfer circuit has the reference 2 4 .
  • the electronic lock 2 also includes a module 2s making it possible to ensure the storage and therefore the recovery of the electrical energy conveyed by the power signal.
  • the lock 2 can, as shown in a nonlimiting manner in FIG. La, be further provided with a module for recovering a clock signal, bearing the reference 2 3 , this clock signal being able to be recovered at starting from the power signal, as will be described in a nonlimiting manner later in the description.
  • the functional modules constituting the electronic lock 2 that is to say the transmission module - reception of the lock access control signals 2 2 , the electrical energy storage module 2 5 and, where appropriate, the clock recovery module 2 3 , are connected via a link to the logic unit for calculating the lock 2 ⁇ .
  • the lock transfer circuit 2 4 it is indicated that the latter is of course connected, on the one hand, to the transmission - reception module 2 2 of the lock access control signals, and, on the other hand , to the module 2s for storing electrical energy as well as, if necessary, to the module 2 3 for clock recovery, as will be described in more detail later in the description.
  • the access control device object of the present invention, allows the implementation of an access control protocol in which are carried out, on the one hand, a unidirectional transfer of electrical energy conveyed by the power signal from the electronic key to the electronic lock, and, on the other hand, the bidirectional transfer of the key and lock access control signals between the electronic key 1 and the electronic lock 2, as well as 'it will be described below.
  • the key transfer circuit 1 4 and the lock transfer circuit 2 4 are advantageously constituted by at least one primary winding and at least one secondary winding of a transformer.
  • the primary windings, denoted Li, and secondary, denoted L 2 are then coupled electromagnetically when the electronic key and the electronic lock are brought into contact, this bringing together being carried out to achieve a access attempt.
  • the operating mode of the access control device, object of the present invention, as shown in FIG. La can be illustrated, by way of non-limiting example tative, as shown in Figure lb.
  • the lock 2 has no permanent source of electrical energy, all the transfer of electrical energy from the electronic key to the electronic lock making it possible to meet the necessary needs for electrical energy, in order to conduct the access control protocol in accordance with the object of the present invention.
  • the unidirectional transfer of the electrical energy conveyed by the power signal from the electronic key to the electronic lock this power signal being denoted PS, can be carried out before the bidirectional transfer key and lock access control signals between the electronic key 1 and the electronic lock 2.
  • FIG. 1B the operations of unidirectional transfer of energy from the key to the lock and then of bidirectional transfer of data between the electronic lock and the electronic key, and vice versa, are represented in FIG. 1B by two successive steps. noticeably distinct.
  • a more elaborate embodiment of the control device access, object of the present invention may consist in providing, at the level of the lock 2, an auxiliary electrical energy source, bearing the reference 20 .
  • this auxiliary energy source at the level of the lock 2, makes it possible to ensure a standby function of the latter.
  • the auxiliary electrical power source 2 o is adapted so as to allow, at least, the supply of the logic unit for calculating lock 2 ⁇ as well as the reception part of the transmission - reception module. 2 2 , in order to enable the standby function to be carried out under the authority of the lock 2 logic unit.
  • FIG 2b there is shown a sequential diagram of an access control protocol implemented by the access control device, object of the present invention, shown in Figure 2a, in the case of existence a standby function at lock 2.
  • the bidirectional transfer of the key and lock access control signals, or at least part of these, between the electronic key 1 and the electronic lock 2 is carried out prior to the unidirectional transfer of the electrical energy conveyed by the power signal PS from the electronic key 1 to the electronic lock 2.
  • the lock 2 can thus transmit to the electronic key 1 an identification request message, denoted RID.
  • the electronic key 1 can transmit an MID identification message to lock 2 and, on identification criteria satisfied with this identification message, lock 2 transmits in response an identification response message to electronic key 1, this message being noted ACKID in Figure 2b.
  • This acknowledgment message can then allow the unidirectional energy transfer process to be carried out via the PS signal between the electronic key 1 and the electronic lock 2. Under these conditions, the unidirectional energy transfer is performed conditional on the success of the at least partial bidirectional transfer of data during the standby function.
  • the access control protocol in accordance with the subject of the present invention, can then be continued between the electronic lock 2 and the electronic key 1 according to an access control process. specific consisting of a succession of exchanges of messages, encrypted or not, the electronic key 1 and the electronic lock 2 can be provided with encryption - decryption means, as will be described in more detail later in the description.
  • FIG. 2a and 2b The operating modes as illustrated in FIG. 2a and 2b in a sequential manner will now be explained in conjunction with FIGS. 3a and 3b respectively, the aforementioned figures making it possible to introduce a more detailed temporal definition of the different sequences implemented.
  • the power signal PS in this embodiment advantageous, being constituted by an asymmetrical periodic signal and consequently comprising substantially a half period of high amplitude, amplitude denoted M, and a half period of low amplitude, denoted m.
  • this operating mode corresponding to that shown in Figure lb
  • the unidirectional transfer of energy between the key and the electronic lock can advantageously be carried out over a plurality of half periods of high amplitude of the power signal PS, the step of unidirectional transfer of key / lock energy bearing the reference 1 in FIG. 3a.
  • the number of successive half periods of high amplitudes during which the unidirectional transfer of energy between the electronic key 1 and the electronic lock 2 is carried out can then be calculated as a function of the total energy necessary for carrying out the bidirectional transfer.
  • of data between the electronic key 1 and the electronic lock 2 for the implementation of the access control protocol proper by bidirectional transfer of key / lock data as shown in FIG. 1b, this step bearing the reference 2 in Figure 3a.
  • the transmission of the power signal PS is shown in dotted lines. Such a transmission can indeed be maintained during the step of bidirectional transfer of data between the key and the lock, step 2.
  • the simultaneous transmission of the PS power signal and of the data between the electronic key and lock can be carried out without difficulty as long as the clipping of the signal caused by the transmission of the PS power signal does not interfere with the bidirectional transfer of the data .
  • the electrical energy transmitted to the electronic lock 2 can thus be maintained at a substantially constant level for the conduct of the entire access control protocol, object of the present invention.
  • the data is transmitted over several consecutive periods because the modulation frequency must be low compared to the carrier frequency.
  • the unidirectional transfer of the electrical energy conveyed by the power signal PS and the bidirectional transfer of the key and lock access control signals can be carried out alternately over substantially a half high period. amplitude and substantially half a period of low amplitude respectively.
  • step 1 of unidirectional transfer of key / lock energy is in a way distributed over all the half periods of high amplitude of the power signal PS
  • step 2 of bidirectional transfer of key data / lock is itself distributed over the half periods of low amplitude
  • the steps of unidirectional transfer of energy key / lock and transfer bi- directional key / lock data 2 then being nested as shown in Figure 3b, and performed alternately.
  • a corresponding access control protocol will be described in more detail later in the description.
  • FIGS. 4a and 4b A more detailed description of an electronic key and lock allowing the implementation of an access control device, in accordance with the object of the present invention, will now be given in conjunction with FIGS. 4a and 4b in a nonlimiting hardware embodiment.
  • the electronic key can be produced in the form of a block of molded material, bearing the reference Bi, the block of molded airfield being for example injected around a printed circuit board, noted PICi, on which are mounted the various functional modules previously mentioned in the description in conjunction with FIGS. 1a or 2a, these functional modules bearing for this reason the same references and being represented, as is the printed circuit board, in dotted.
  • the block Bi constituting the body of the electronic key can then be provided for example with an on / off switch, marked ON / OFF, as well as with a serial or parallel interface, denoted PI, this serial interface or parallel being connected, by a link by BUS, to the logical unit for calculating key li, in order to allow for example the programming of the aforementioned electronic key.
  • This programming can also be carried out via the primary winding of the transformer.
  • unit key calculation logic li constituted for example by a microcontroller, are associated with the conventional elements such as random access memory and read only memory, not shown in the drawings. Specific programs such as programs for conducting the access control protocol in accordance with the object of the present invention can be stored in the ROM.
  • the electronic key 1 notably comprises the module generating the power signal PS, referenced 1 3 , and of course the key transmission-reception module 1 2 , the assembly being controlled by the key calculation unit li.
  • the implementation of the access control protocol of the device, object of the present invention can be achieved by simple commissioning of the power supply for all of the aforementioned functional modules.
  • the operation of the module generating the power signal 1 3 triggered by this start-up can then be free, that is to say in the absence of effective control of the logic unit of key calculation l ⁇ , as will be described later in the description. In such a case, however, the power signal generator module is not connected to the key calculation logic unit.
  • the key transfer circuit 1 4 of the key and lock access control signals it is indicated, as shown in FIG. 4a above, that this can be achieved by means of a winding. 140 mounted on a sleeve 141 shown projecting in FIG. 4a, this sleeve being implanted in the injected block Bi, which ensures adequate mechanical maintenance of the assembly constituted by the sleeve 141 and the winding 140.
  • the connection of the winding 140 to the power signal generator module 1 3 and to the key transmission-reception module 1 2 is carried out by a wire connection, which is also embedded in the injected block Bi.
  • the box Bi can be provided with an inspection hatch, denoted TV, allowing access to the accumulator battery constituting the source of electrical energy 1 0 .
  • the winding 140 is itself constituted by contiguous turns by means of an electrically insulated copper wire.
  • the sleeve 141 is advantageously made of a magnetic material such as a ferrite rod for example.
  • a comparable embodiment can be envisaged from a box B 2 made of molded injected plastic material, this box B 2 being integrated into the letter box or to the BL enclosure whose access is reserved.
  • the box B 2 can, in the same way as in the case of FIG.
  • a manufacturing method can then consist in providing the printed circuit board PIC 2 with a notch, denoted ENC, in which the lock transfer circuit 2 is mounted.
  • ENC a notch
  • the key transfer circuit 2 4 is constituted by a winding with contiguous turns, which is fixed and maintained in the notch ENC and suitably connected to the functional modules 2 3 , 2 5 and 2 2 previously mentioned in the description.
  • a hollow tube 242 can then be inserted constituting for the winding 240 constituting the transfer circuit 24 a sleeve to which can be optionally imparted electromagnetic properties.
  • the hollow tube and / or the cavity 242 can for this purpose be made of a magnetic ferrite material such as the sleeve 141 relative to FIG. 4a.
  • both of the electronic key and of the lock can be envisaged.
  • the male character of the key represented by the protruding sleeve 141 in FIG. 4a
  • the female character of the lock represented by the cavity 241
  • the sleeve 141 and the cavity 241, as well as the hollow tube 242 may have a section of revolution, circular, or polygonal.
  • the electrically insulated copper wire allowing the winding 140 and the winding 240 of the key and lock transfer circuits, was a copper wire with a diameter of 0.5 mm, the sleeve 141 had a total length of 30 mm, the part of the protruding sleeve emerging from the housing Bi over a length of 25 mm.
  • the diameter of the assembly constituted by the sleeve 141 and the winding 140 had a value of 11 mm.
  • this cavity As regards the cavity 241, this being provided with the hollow tube 242 as shown in FIG. 4b, this cavity had an internal diameter dimension of 11 mm, allowing the insertion of the protruding sleeve of the same dimension.
  • the implementation of the cavity 241 is not limited to an implementation by boring. Indeed, it is also possible to inject the material constituting the block B 2 around the printed circuit board PIC 2 by introducing into the coil 240 a rod of suitable diameter. The removal of the rod then makes it possible to form the aforementioned cavity 241. This operating mode then makes it possible to adjust the thickness of injected material separating the winding from the cavity thus produced, which makes it possible to improve the coupling of the windings 240 and 140 when the key and the lock are brought into contact.
  • FIG 4c there is shown, in a sectional view, the relative position of the electronic key and the electronic lock when the key is placed in the presence of the lock to make an access attempt.
  • the windings 140 and 240 constituting the key transfer circuits, respectively lock are placed opposite, the positioning of the latter being established accordingly.
  • a specific, non-limiting embodiment may consist, at the level of the lock, of providing separate windings for the energy recovery module. 2 5 and for the transceiver module 2 2 , these two modules then being completely separate.
  • FIGS. 5a and 5b A more detailed description of an advantageous embodiment of the functional modules of the electronic key and lock will now be given in conjunction with FIGS. 5a and 5b.
  • the source of electrical energy 1 0 can be constituted by a rechargeable battery.
  • This battery can be a battery of the type intended for portable telephones, with a nominal voltage of 4.8 V and a capacity of 600 mAh.
  • the storage battery can be recharged by electrical contact from external terminals accessible for example at the parallel interface, or, if necessary, via the contactless connection of the key, i.e. via the transfer circuit 1 4 .
  • the battery management module can then manage the recharging operation.
  • the stop / start ON / OFF button has the effect of powering electronic circuits other than any circuits which are permanently supplied, such as a clock. real time for example.
  • Another solution may consist in implementing an automatic start / stop following the automatic detection of a lock by the key.
  • Such a function can be achieved, by electromagnetic detection of the presence of the key and a lock for example.
  • the battery management module represented in FIG. 1a or 2a, can incorporate such a detection system in order to proceed der to the on / off of the battery to ensure the supply of the whole.
  • the aforementioned function can also be implemented by detecting a significant variation in the electrical impedance seen at the terminals of the winding of the key, when the electronic key and lock are present.
  • the logical key calculation unit l ⁇ As regards the logical key calculation unit l ⁇ , it is indicated that this consists of a microcontroller, or microprocessor, with which is associated an external oscillator of the quartz oscillator type for example. Such an associated system, known as such, will not be described in detail nor shown for this reason in the drawings.
  • the crystal oscillator / microcontroller assembly from an oscillation frequency of 4 MHz, makes it possible to deliver a so-called carrier signal by frequency division at 250 kHz for example. This carrier is used for the transmission of electrical energy from the key to the lock and, in particular, for the constitution of the power signal PS.
  • the power signal generator module 1 3 As regards the power signal generator module 1 3 , as shown in FIG.
  • this comprises a current amplifier device constituted by two bipolar transistors Qi and Q 2 connected in tracking elements between the supply voltage VCC and the reference voltage denoted 0, the bases and the emitters of these transistors being connected together, these transistors being of opposite conduction type.
  • the base of the aforementioned transistors receives the aforementioned carrier signal, delivered by the logic unit for calculating key li and delivers a signal amplified in current, which corresponds substantially to a square signal at the frequency 250 kHz.
  • the power module 1 3 also comprises a MOS transistor of the FET type, referenced Mi, connected between the reference voltage and the winding 140, denoted Li, of the transfer circuit 1 of the power signal PS and of the access control signal of key and lock.
  • the MOSFET transistor Mi is connected in series with the above-mentioned coil Li and the gate of transistor i is connected to the amplified carrier signal delivered by the bipolar transistors Qi and Q 2 .
  • the drain electrode of the MOSFET transistor M x is thus connected in series with the winding constituting the inductance Li, which itself is connected in series with a load resistance Ri of low value connected to the supply voltage Vcc.
  • the resistor Ri as represented in FIG. 5a constitutes a load resistor for the MOSFET transistor Mi constituting an element of the transmission part of the transmission-reception module 12 of the electronic key, as will be described in more detail later in the description.
  • the command applied to the gate electrode of the MOSFET transistor Mi makes it possible to ensure alternating switching of the latter, this transistor causing the passage of a current in the inductance Li, which, when it is in the presence of the winding 240 corresponding to the lock, in fact constitutes a transformer therewith.
  • the blocking of the transistor i then causes the appearance of an overvoltage on the drain electrode of the latter and, consequently, on the windings of the aforementioned transformer.
  • the MOSFET transistor i is chosen so as to present a series resistance in con- duction less than 0.5 Ohm, a breakdown voltage of the order of 100 V and an admissible peak current of the order of 25 A, in order to ensure proper operation of the switching transients.
  • the transistor Mi MOSFET When the transistor Mi MOSFET is conductive, the voltage across the primary of the transformer, that is to say of the inductance Li, is close to the supply voltage Vcc whereas, when the conduction breaks, the overvoltage which appears on this same inductor Li is transmitted to the inductor L 2 constituted by the winding 240 at the level of the lock.
  • the aforementioned received voltage, at the level of the lock, is therefore asymmetrical and the amplitude generated during the blocked alternation of the MOSFET transistor Mi is greater than that generated during its alternation in conduction.
  • the bidirectional transmission of the key and lock access control signals between the electronic key and the electronic lock is carried out, at the level of the electronic key 1, thanks to the transmission part and to the reception part of the module 1 2 d ' transmission-reception, and, at the level of the electronic lock 2, thanks to the transmission part and to the reception part of the transmission-reception module 2 2 .
  • the emission part of this module 1 2 comprises, in addition to the resistance Ri already mentioned, a MOSFET transistor, referenced M 2 , the drain and source electrodes of which are connected in parallel on the aforementioned resistor Ri.
  • the gate electrode of the MOSFET transistor M 2 is controlled by a current amplifier, of structure analogous to that described above, and constituted by the bi- polar Q 3 and Q whose common base electrode is controlled by the output of the logic computation unit li, that is to say of the microprocessor or the microcontroller.
  • This output then delivers a signal representative of the bits of the key access control signals, that is to say of the access control signals emitted by the key towards the lock.
  • the common point of the transmitters of the transistors Q 3 and Q delivering a signal amplified in current representative of the transmission of the data, that is to say of the key access control signal, then controls the gate electrode of the MOSFET transistor M 2 .
  • the data signals causes, by means of the current amplifier constituted by the transistors Q 3 and Q, a switching of the MOSFET transistor M 2 and, consequently, an all-or-nothing modulation of the load, that is to say of the resistance Ri, seen by the inductance Li.
  • the aforementioned inductance constituting the primary circuit of the transformer is then charged by a variable impedance depending on the binary information transmitted. The effect of this process is to modulate the power output impedance seen by the transformer primary, this type of modulation being close to an amplitude modulation of the carrier.
  • the MOSFET transistor M 2 may have characteristics similar to those of the MOSFET transistor i, with however a lower maximum admissible current not exceeding one ampere. Under these conditions, the transmission bit rate is 9,600 baud.
  • the binary information of the key access control signal is coded in a Manchester code for example, the useful rate of the information then being 4,800 baud.
  • this part is directly connected to the common point of the resistance Ri and the inductance Li previously mentioned. This common point delivers a received signal, that is to say the lock access control signal when it is emitted by the lock.
  • the signal received is the image of the current consumed in the lock 2, that is to say in fact the image of the load modulation brought into the lock in a manner similar to that which is produced at the level of the key previously described in the description.
  • the reception part of the transceiver module 12 is connected via a capacitor Ci to the aforementioned common point RiLi and an inhibition circuit Q5, Q and R 2 , R 3 .
  • a resistor bridge R 4 , R ⁇ , R7 and a decoupling capacity C 2 make it possible to fix the DC component of the received signal at the value half of the supply voltage Vcc.
  • the capacitor Ci / polarization bridge assembly constitutes a high-pass filter.
  • the signal received after alignment at half the supply voltage via the above-mentioned resistance bridge is then subjected to filtering by means of a filtering stage constituted by an operational amplifier Ai constituting, with the resistors R 5 , Rs and capacities C 3 and C, a second order low pass filter of the BUTTERWORTH type.
  • the aforementioned filtering stage is followed by a gain voltage amplifier 10, ie 20 dB, formed by an operational amplifier A 2 and by resistors R9 and Rio, a capacitor C 5 being connected in parallel on the resistor R i0 .
  • a shaping comparator A 3 and a resistance bridge formed by the resistors R 4 , R 6 , R 7 and the decoupling capacity C 2 to constitute a reference level as a function of the signal received makes it possible to deliver a binary train to the reception input of the microcontroller, that is to say of the logical unit for calculating key li.
  • the rest state is fixed by a voltage offset generated by the resistive bridge Ru, R ⁇ 2 .
  • the input impedance of the filtering stage is taken sufficiently high not to weaken the useful signal.
  • Capacities C 3 , C 4 and resistors R 5 , R 8 in the filtering stage give the latter a low-pass type structure with a cut-off frequency of 50 kHz.
  • the resistors Ru and R ⁇ 2 ensure a shift of the signal towards the reference voltage.
  • the comparator A 3 is chosen so as to require a low supply voltage, 3 V, and a low consumption.
  • the output delivered by the latter can then be directly connected to the input of the microprocessor, or microcontroller, constituting the logical key calculation unit li, the resistor R ⁇ 2a constituting a bias resistor of the output of the comparator.
  • the power recovery modules 2 5 and the reception part of the transmission-reception module 2 2 of the lock 2 are connected to the constituent winding of the transfer circuit 2 4 , key and lock access control signals, that is to say the inductance L 2 mentioned in the description above.
  • the energy recovery module 2 5 With regard to the energy recovery module 2 5 , as shown in FIG. 5b above, the energy is restored from the winding se- condaire L 2 by means of a diode bridge, denoted Di, D 2 , D 3 and D 4 , mounted symmetrically.
  • the diode bridge is referenced 250.
  • the common point of the diodes Di, D 2 is connected to a first terminal of the winding L 2
  • the common point of the diodes D 2 and D 3 is connected to the reference voltage
  • the point common diodes Di and D 4 delivers, from the secondary of the transformer, that is to say from the winding L 2 , a rectified voltage corresponding to that generated by the switching of the MOSFET transistor Mi on the winding primary Li.
  • the common point of the diodes D 3 and D 4 is connected to a resistor R 15 , load resistor, this resistor itself being connected to the reference voltage by a bipolar transistor Q ⁇ , which is at non-conductive quiescent. At rest, the blocking of transistor Q 7 causes that of transistor Q ⁇ .
  • the other terminal of the secondary winding L 2 is also connected to the common point of the two diodes D 3 and D 4 . It is also connected to a resistor R ⁇ 5a intended to fix the potential of the winding L 2 when the transistor Q 8 is blocked.
  • the common point of the diodes D 1 and D 4 delivering the rectified voltage is connected to the input of a voltage regulator 251, which makes it possible to deliver a regulated voltage, denoted Vreg, intended to supply the l 'set of circuits of the electronic lock 2.
  • the capacitors C 7 and C 8 are capacitors of high capacity with regard to the carrier frequency and respectively of specific cut-off frequency allowing energy storage at the input and stabilization of the voltage at the output of the voltage regulator 251.
  • the conductive state of the MOSFET transistor Mi generates a voltage of the order of 8V across the secondary L 2 , this voltage source having a low output impedance.
  • the blocked state of the MOSFET transistor Mi generates a higher voltage, but the Thévenin generator equivalent to the terminals of the inductor L 2 then has a higher output impedance.
  • the recovery of electrical energy from the power signal PS therefore takes place essentially during the half period of high amplitude, this recovery of energy can be carried out at 80% within 10% of the beginning of the duration of the half-amplitude high period due to the phenomenon of transient overvoltage generated by the switching of the MOSFET transistor Mi.
  • FIG. 5c represents the voltage developed on the drain of the MOSFET transistor Mi , at the common point of the coil Li and of the aforementioned MOSFET transistor Mi
  • the power signal PS can be represented from FIG. 5c by graphic anamorphosis, taking into account the DC voltage Vcc and affinity of time axis due to the presence of resistance Ri.
  • the two alternations of the signal can be used thanks to the diode bridge 250, the diodes used being SCHOTTKY rectifying diodes for example. Due to the equivalent generator speed of each high and low voltage amplitude of the power signal PS, one of the alternations is comparable to a source of high amplitude and output impedance and the other to a source of low amplitude and output impedance.
  • the regulator 251 can be chosen as a regulator with a low waste voltage in order to supply the regulated voltage Vreg, which can be taken equal to the voltage Vcc previously mentioned relative to the supply of the electronic key 1.
  • the above-mentioned transmission part circuit includes in addition to a bipolar transistor Q 7 whose emitter is connected to the voltage supplied regulated Vreg by the regulator 251.
  • the transistor Q 7 is mounted as a common emitter by means of a collector resistor R i4 connected to the reference voltage .
  • the base of the bipolar transistor Q 7 then receives, by means of a resistor R13 the binary signal delivered by the logic unit for calculating the lock 2 ⁇ , this binary signal being representative of the data, that is to say of the lock access control signal delivered by the electronic lock 2.
  • the logic unit for calculating the lock 2 ⁇ can be constituted by a microprocessor.
  • the bit stream delivered on the base electrode of the transistor Q 7 then ensures, via the latter, the switching of the load resistor R 1 5 at a midpoint of the diode bridge 250, that is i.e. the connection point of the diodes D 4 and D 3 .
  • the load resistor R 15 is switched, a current variation is then induced in the winding L x of the electronic key 1 via the transformer.
  • This varia- tion of current is transformed into a voltage variation on the load resistance R x of the aforementioned winding Li, that is to say at the input of the reception part 1 2 of the transmission-reception module 1 2 , as shown in Figure 5a.
  • this part is connected to the common point of the secondary winding L 2 and to the common point of the diodes D 3 and D 4 of the diode bridge 250 via a diode D 5 , which has characteristics similar to those of diode Di.
  • the information transmitted by the electronic key 1 is perceived by the electronic lock 2 as an amplitude modulated signal. Consequently, the useful signal is not taken at the output of the diode bridge, common point of the diodes Di, D 4 of the diode bridge 250, because this signal is distorted by the filtering and regulation capacities associated with the regulator 251 , namely the capacities C 7 and C 8 .
  • the received signal is taken at the midpoint of the diode bridge 250 previously mentioned and in particular on the branch of the diode bridge 250 which rectifies the alternation of lower amplitude, c ' i.e. the branch D x , D 3 or D 2 , D 4 .
  • This alternation corresponds to the conductive state of the MOSFET switching transistor Mi of the electronic key 1.
  • This alternation is chosen because it is not clipped by the rectification capacities of the lock, the capacities C 7 and C 8 . Under these conditions, the alternation of higher amplitude provides energy as a priority.
  • the two asymmetrical half-waves are rectified, but as long as a too high current consumption by the lock 2 does not intervene, only the half-wave supplying the highest voltage is used to supply the supply to the lock .
  • the alternation supplying the lowest voltage can then be used to receive the information delivered by the winding Li of the primary of the transformer, that is to say the key access control signal.
  • the second branch of the diode bridge 250 then supplies current. The aforementioned operating mode may then no longer make it possible to ensure the separation of the supply of energy and of information by using the asymmetry of the amplitude of the power signal PS.
  • the processing chain comprises a demodulation stage formed by the resistance Ri 6 , the capacitor C9 and the resistance R i7 .
  • This demodulation stage carries out an amplitude demodulation at the cut-off frequency of 50 kHz and plays the role of a low-pass filter.
  • C ⁇ o is a link capacity.
  • An inhibition circuit formed by the transistors Q 5 , Q 6 and the resistors R 2 , R 3 similar to the inhibition circuit of FIG. 5a can also be inserted between the capacitor C 1 0 and the common point of the resistance R 16 of capacity C 9 and resistance R ⁇ 7 , as will be described in more detail later in the description.
  • a bias bridge formed by the resistors Rie, R 20 , R21 and the decoupling capacity Cn at the reference voltage makes it possible to adjust the average value of the signal to the value half of the regulated supply voltage Vreg.
  • the aforementioned stage introduces a capacitive connection and constitutes a high-pass filter. For this reason, it is necessary to respect in the binary message an alternation of high and low level, the coding of Manchester coding type being then used.
  • the aforementioned processing chain also includes a second order low-pass 50 kHz filtering stage produced by means of the operational amplifier A 4 , resistors R 22 and R19 and capacitors C i2 and C 13 .
  • This filtering ensures rejection of the carrier at 250 kHz while maintaining the shape of the square signal.
  • the filtering stage produced constitutes a BUT-TERWORTH filter.
  • the above-mentioned filtering stage is followed by an inverting amplifier constituted by an operational amplifier A 5 and by the resistors R 23 , R 24 , the capacitor C 15 .
  • a resistance-capacity filter formed by the resistors R 25 , R 26 and the capacitor C ⁇ 4 makes it possible to provide a voltage offset making it possible to assign a stable state to a comparison stage, constituted by the comparator A ⁇ in the absence of a signal, due to the voltage offset introduced by the above-mentioned resistive bridge.
  • the voltage applied to the positive input of comparator A ⁇ is substantially equal to half of the supply voltage, that is to say the regulated voltage Vreg.
  • the offset and comparison stage delivers at its output to the microcontroller constituting the logic unit 2 ⁇ for calculating the lock, the key access control signal received by the lock.
  • the clock recovery module 2 3 it is indicated that it can be introduced into the lock in order to allow the generation of a time base punctuating the work of the microcontroller constituting the logic 2 ⁇ calculation unit. . It is understood in particular that this time base is obtained by detection of the carrier, that is to say of the power signal PS. This module can be produced from a phase locked loop controlled by the fundamental frequency of the power signal generated by the electronic key 1 in order to generate a frequency multiple of the latter. In the case of the integration of a clock recovery module 2 3 in the lock 2, it is then possible to remove the quartz oscillator normally associated with the logic calculation unit, that is to say tell the microcontroller or microprocessor 2 ⁇ .
  • the embodiment of the key and lock circuits, as shown in FIGS. 5a and 5b have enabled, thanks to the adapted choice of the physical parameters of the components, an optimum transfer of power and electrical energy, between the key and the lock, for an impedance reduced by the transformer constituted by the windings L1, L2 between 100 ⁇ and 200 ⁇ .
  • the yield obtained was, under these conditions, equal to 0.76 for a transmitted power of 370 mW. Higher transmitted power values can be obtained.
  • inhibitor circuits can be introduced in order to make the reception part of the key and the lock insensitive, the signals emitted by the key not being perceived by the latter, and vice versa for the lock, in order to reduce the turnaround time.
  • the turnaround time is defined as the minimum duration of silence to be respected between the end of a transmission and the start of a reception so as not to cause a collision between the corresponding messages. Thanks to the introduction of inhibition circuits, the turnaround time is reduced from 500 ms to 25 ms. In such conditions, an uninterrupted dialogue between the key and the lock can be carried out.
  • An inhibition circuit formed by the transistors Q ⁇ and Q 5 and the resistors R 2 , R 3 , can thus be introduced at the input of the reception part of the transmission-reception module 1 2 of the key respectively 2 2 of the lock , as previously mentioned.
  • the transistor Q5 controlling the conduction respectively the non-conduction of the transistor Q & to ensure, from a command signal of inhibition circuit SCD respectively of the command signal of the inhibition circuit
  • the blocking of the entry of the reception part of the reception transmission module 1 2 of the key respectively 2 2 of the lock is obtained when the transmission part of the transmission-reception module 1 2 of the key respectively the transmission part of the transmission-reception module 2 2 of the lock are active in transmission.
  • an access control protocol between an electronic key 1 and an electronic lock 2 constituting an access control device in accordance with the object of the present invention, will now be given in an embodiment preferred in conjunction with Figures 6a and 6b.
  • the electronic key 1 makes it possible to generate and transmit unidirectionally to the electronic lock 2 a power signal such as the signal PS, a period of which is shown in the right part of FIG. 6a.
  • This signal consists of an asymmetrical periodic signal as shown in FIG. 5c.
  • the protocol, object of the present invention consists in transmitting in a step 1000, referenced a), from the electronic key 1 to the electronic lock 2, the power signal PS so as to provide over at least a half period of high amplitude to the electronic lock 2 the electrical energy conveyed by the power signal during this half period of high amplitude.
  • a step 1000 referenced a
  • the power transfer takes place in particular in the specific embodiment of FIG. 5a at 80% during the 10% of the start time of the aforementioned high amplitude half period.
  • steps 1000 and 1001 of FIG. 6a can be concomitant, the transmission of electrical energy and the storage of this energy at the level of the lock, in particular via the input capacitors of the voltage regulator delivering the regulated voltage Vreg in the case of the embodiment of FIG. 5b are substantially concomitant during the duration of the half period of high amplitude considered.
  • steps a) and b) that is to say 1000 and 1001 are shown successively.
  • step 1002 of access control signals corresponds to all or part of the abovementioned access control process.
  • step 1002 referenced c
  • step 1002 can consist either of a complete access control process between the electronic key and the electronic lock, or to a section of rank r of a control process. full access. This process is thus distributed over several successive slices of corresponding rank r and executed during half periods of low amplitude of the power signal PS.
  • the access control protocol between an electronic key and an electronic lock can thus be implemented by virtue of a nested distribution. of the process of transferring and storing the electrical energy of the key and the lock, followed by all or part of an access control process proper between the electronic key and lock.
  • the access control protocol in accordance with the object of the present invention further comprises steps consisting in storing at the electronic key and lock the results of intermediate calculations corresponding to the part of the access control process, that is to say the part put implemented for the tranche Tr of key and lock access control signals.
  • the step of memorizing the results of intermediate calculations is not shown in FIG. 6a because it is a conventional step in terms of data processing.
  • steps a), b), c), that is to say 1000, 1001, 1002 shown in FIG. 6a are then repeated over a succession of pairs of half periods of high amplitude and of low amplitude of the power signal PS to ensure in fact the completeness of the conduct of the access control protocol.
  • steps a), b), c) that is to say 1000, 1001, 1002 shown in FIG. 6a, are then repeated over a succession of pairs of half periods of high amplitude and of low amplitude of the power signal PS to ensure in fact the completeness of the conduct of the access control protocol.
  • this step or this test criterion bears the reference 1003.
  • the access control protocol in accordance with the subject of the present invention, is then terminated by an end step consisting of a refusal of access referenced 1004. Indeed, it is thus possible to subordinate access to the enclosure confined to the success of all the successive sections of bidirectional transfer electronic key and lock access control signals.
  • test 1003 can then be followed by a test 1005 relating to the completeness of the conduct of the access control protocol and the successful completion of the latter.
  • the test 1005 is of course carried out on a positive response to the previous test 1003.
  • the access control protocol object of the present invention, can be implemented for example in accordance with the access control process described in French patent application No. 98 01481, which is introduced in the present application for reference.
  • the access control process described in the aforementioned patent application consists, by way of nonlimiting example, in performing in a first section, denoted Ti, a step of transmission by the electronic key, noted l kj , of an identification request message, noted A_. This identification request message is transmitted to the lock marked 2i.
  • the above-mentioned section Ti is followed by a section T 2 consisting for example of the transmission of a random variable message, noted ai j , by the electronic lock 2 to the electronic key l ⁇ j.
  • the slice T 3 can then be followed by a slice T 4 , which is then performed at the electronic lock 2 ⁇ from initial validation data Vj . , this slice T 4 then consisting of a rification of the authenticity of the signature value as a function of specific authentication data.
  • the slice T 4 of verification by the electronic lock 2 of the authenticity of the signature value as a function of the specific authentication data can be implemented in accordance with the teachings given in the aforementioned French patent application. . It is indeed indicated that, for any electronic key l k , the references k and j respectively correspond to an address or physical reference of the key and to a validation address of the key in accordance with the indications given in the French patent application cited. Similarly, the index i of each electronic lock 2i corresponds to a physical address assigned to the corresponding electronic lock.
  • an access control device between an electronic key and lock implementing a particularly effective access control protocol insofar as complex operations of encryption - decryption of data can be associated and made conditional on prior energy transfer operations allowing only the authorization to conduct the abovementioned signature calculation and verification operations.
  • the access control device between an electronic key and lock and the access control protocol, objects of the present invention appear to be particularly well suited to the management of a very large number of electronic locks from a reduced set of electronic keys programmed for this purpose. They appear to be particularly well suited to the management of letter boxes, especially in rural areas, where letter boxes can be located far from power sources.
  • the access control device between an electronic key and lock and the access control protocol, objects of the present invention can be implemented. to manage reserved access enclosures requiring high security control.

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Description

DISPOSITIF DE CONTROLE D'ACCES ENTRE UNE CLEF ET UNE SERRURE ELECTRONIQUES
La présente invention concerne un dispositif de contrôle d'accès entre une clef et une serrure électroniques, ou, de manière plus générale, entre un objet portatif et un objet fixe, munis de fonctions de contrôle d'accès et jouant le rôle d'une clef et d'une serrure électroniques . Les systèmes de contrôle d'accès à des enceintes fermées destinées à abriter et protéger des valeurs fiduciaires ont donné lieu, jusqu'à ce jour, à de nombreux développements. C'est en particulier le cas en ce qui concerne les boites aux lettres pour lesquelles des systè- mes d'ouverture - fermeture mécaniques puis, plus récemment, électroniques, pour ce qui concerne les enceintes protégées, ont été mis en œuvre.
Parmi les systèmes électroniques, certains développements ont en particulier proposé un processus de té- lé-alimentation de l'objet portatif, la clef, à partir de la base fixe, la serrure et l'enceinte protégée, en raison de la possibilité d'intégration de sources d'alimentation électrique au niveau de la base fixe, en l'absence de problème technique majeur relatif à une telle intégration. Les systèmes mécaniques précités ne permettent pas de fournir un degré de sécurité satisfaisant. Le degré de sécurité repose, dans ce cas, sur le degré de complexité de fabrication de la clef, laquelle est susceptible d'être reproduite. En outre, en cas de vol d'une telle clef, l'invalidation de cette dernière, ou d'une reproduction de celle-ci, ne peut être réalisée que par une modification adéquate de l'ensemble des serrures associées à cette clef.
En ce qui concerne les systèmes électroniques, le processus de télé-alimentation de la clef par la serrure pose des contraintes de maintenance, changement ou recharge des ressources d'énergie électrique, ou de mise en œuvre, intégration d'une source d'énergie électrique au niveau de la serrure, notamment, lorsque le nombre de serrures est important comme dans le cas des boîtes aux let- très en milieu urbain, par exemple.
La présente invention a pour objet de remédier aux inconvénients précités des systèmes mécaniques et électroniques de l'art antérieur par la mise en œuvre d'un dispositif de contrôle d'accès entre une clef et une serrure électroniques dans lequel toute présence d'une source d'énergie électrique au niveau de la serrure électronique, le cas échéant de la base fixe du support de cette serrure électronique, peut être supprimée.
Un autre objet de la présente invention est, en conséquence, la mise en œuvre d'un système de contrôle d'accès entre une clef et une serrure électroniques dans lequel toute intervention périodique de changement ou de recharge d'une source d'énergie électrique au niveau de la serrure électronique peut être supprimée. Un autre objet de la présente invention est également la mise en œuvre d'un dispositif de contrôle d'accès entre une clef et une serrure électroniques permettant, en liaison avec le processus d'alimentation en énergie du dispositif, la mise en œuvre de protocoles de contrôle d'accès de haute sécurité. Un autre objet de la présente invention est également la mise en œuvre d'un dispositif de contrôle d'accès entre une clef et une serrure électroniques permettant la mise en œuvre d'un processus de contrôle d'accès par échange de données numériques entre la clef et la serrure électroniques, en l'absence de tout contact électrique entre la clef et la serrure électroniques.
Un autre objet de la présente invention est enfin la mise en œuvre d'un dispositif de contrôle d'accès entre une clef et une serrure électroniques dans lequel le processus d'alimentation en énergie électrique du dispositif est mis en œuvre en l'absence de contact électrique entre la clef et la serrure électroniques.
Le dispositif de contrôle d'accès entre une clef et une serrure électroniques, objet de la présente invention, cette clef électronique comportant au moins une source d'énergie électrique, une unité logique de calcul de clef, un module d'émission - réception de signaux de contrôle d'accès de clef et cette serrure électronique comportant au moins une unité logique de calcul de serrure et un module d'émission - réception de signaux de contrôle d'accès de serrure pour la mise en œuvre d'un protocole de contrôle d'accès entre cette clef et cette serrure électroniques, est remarquable en ce que, d'une part, la clef électronique comporte en outre un module générateur d'un signal de puissance alimenté par la source d'énergie électrique et piloté par l'unité logique de calcul de clef et un module de transfert de clef des signaux de contrôle d'accès de clef et de serrure et du signal de puissance, et en ce que, d'autre part, la serrure électronique comporte en outre un module de transfert de serrure des si- gnaux de contrôle d'accès de clef et de serrure et du signal de puissance et un module de stockage de l'énergie électrique véhiculée par le signal de puissance, ce qui permet d'assurer le transfert unidirectionnel de l'énergie électrique véhiculée par le signal de puissance de la clef électronique vers la serrure électronique et le transfert bidirectionnel des signaux de contrôle d'accès de clef et de serrure entre la clef électronique et la serrure électronique. Le dispositif de contrôle d'accès entre une clef et une serrure électroniques, objet de la présente invention, trouve application à l'industrie de la production et de la gestion des coffres de valeurs fiduciaires, notamment des boîtes aux lettres, et au contrôle d'accès de haute sécurité en général.
Il sera mieux compris à la lecture de la description et à l'observation des dessins ci-après, dans lesquels :
- la figure la représente, sous forme de schéma fonctionnel, une vue générale du dispositif de contrôle d'accès entre une clef et une serrure électroniques, conforme à l'objet de la présente invention ;
- la figure lb représente, à titre de premier exemple non limitatif, un diagramme séquentiel du proces- sus d'alimentation de la serrure par la clef électronique puis de transfert bidirectionnel de données entre la clef et la serrure électroniques dans un dispositif conforme à l'objet de la présente invention ;
- la figure 2a représente une variante de mise en œuvre du dispositif de contrôle d'accès entre une clef et une serrure électroniques, conforme à l'objet de la pré- sente invention, dans lequel une fonction de veille de la serrure électronique est assurée grâce à une source auxiliaire d'énergie électrique intégrée à la serrure électronique ; - la figure 2b représente, à titre de deuxième exemple non limitatif, un diagramme séquentiel du processus d'alimentation de la serrure par la clef électronique dans le cas de l'existence d'une fonction de veille allouée à la serrure électronique, conformément au mode de réalisation de la figure 2a ;
- la figure 3a représente un diagramme temporel des opérations de transfert unidirectionnel d'énergie et bidirectionnel de données entre la clef et la serrure électroniques en liaison avec la forme d'onde du signal de puissance engendré par la clef électronique, ces opérations pouvant correspondre à celles exécutées selon le diagramme séquentiel représenté en figure lb ;
- la figure 3b représente un diagramme temporel des opérations de transfert unidirectionnel d'énergie et bidirectionnel de données entre la clef et la serrure électroniques en liaison avec la forme d'onde du signal de puissance engendré par la clef électronique, dans une variante préférentielle de mise en œuvre dans laquelle ces opérations sont alternées ; - la figure 4a représente une vue en perspective d'une clef électronique, conforme à l'objet de la présente invention, dans un mode de réalisation matérielle préférentiel non limitatif ;
- la figure 4b représente une vue en perspective d'une serrure électronique, conforme à l'objet de la pré- sente invention, dans un mode de réalisation matérielle préférentiel non limitatif ;
- la figure 4c représente une vue partielle du dispositif de contrôle d'accès entre une clef et une ser- rure électroniques, conforme à l'objet de la présente invention, lorsque la clé et la serrure électroniques sont mises en présence en vue d'une tentative d'accès ;
- la figure 5a représente un schéma électrique de l'ensemble des modules fonctionnels de la clef électroni- que dans un mode de réalisation donné à titre d'exemple non limitatif ;
- la figure 5b représente un schéma électrique de l'ensemble des modules fonctionnels de la serrure électronique dans un mode de réalisation donné à titre d'exemple non limitatif ;
- la figure 5c représente, à titre illustratif, une image de la forme d'onde du signal de puissance en mode de transfert unidirectionnel de puissance entre la clef et la serrure électroniques ; - la figure 6a représente un organigramme relatif à un protocole de contrôle d'accès entre une clef et une serrure électroniques constitutives d'un dispositif conforme à l'objet de la présente invention ;
- la figure 6b représente, à titre purement illus- tratif, un mode de mise en œuvre spécifique du protocole de contrôle d'accès, objet de l'invention, tel que représenté en figure 6a.
Une description plus détaillée d'un dispositif de contrôle d'accès entre une clef et une serrure électroni- ques, conforme à l'objet de la présente invention, sera maintenant donnée en liaison avec les figures la et lb. Ainsi que représenté sur la figure la, la clef électronique 1 comporte au moins une source d'énergie électrique lo, cette source consistant par exemple en une batterie d'accumulateurs à laquelle est associé un module de gestion de la batterie, ce module de gestion pouvant présenter, de manière connue en tant que telle, des fonctions plus ou moins élaborées de gestion de l'énergie contenue dans la batterie d'accumulateurs. Pour cette raison, le module de gestion de la batterie d'accumulateurs ne se- ra pas décrit de manière détaillée dans la présente description.
La clef électronique 1 comporte également un module d'émission - réception 12 de signaux de contrôle d'accès de clef. Ce module 12 peut comprendre, de manière avantageuse, un module d'émission des signaux de contrôle d'accès de clef et un module de réception des signaux de contrôle d'accès de serrure, ces signaux étant transmis de manière numérique, ainsi qu'il sera décrit plus en détail ultérieurement dans la description. Par convention, les signaux de contrôle d'accès de clef désignent les signaux de contrôle d'accès émis par la clef vers la serrure et les signaux de contrôle d'accès de serrure désignent les signaux de contrôle d'accès émis par la serrure vers la clef. La clef électronique 1 comporte enfin une unité logique de calcul de clef, portant la référence li, cette unité logique étant chargée de contrôler l'ensemble des opérations de fonctionnement de la clef électronique.
Ainsi que représenté en outre en figure la, la serrure électronique 2 comporte au moins une unité logique de calcul de serrure, portant la référence 2ι, et un mo- dule d'émission - réception 22 de signaux de contrôle d'accès de serrure. De manière classique, l'unité logique de calcul de serrure 2 permet également de contrôler toutes les opérations de fonctionnement de la serrure élec- tronique 2. Ainsi, sous le contrôle respectif de l'unité logique de calcul li et de l'unité logique de calcul 2χ de la clef et de la serrure électroniques, le module d'émission - réception 12 des signaux de contrôle d'accès de clef, le module d'émission - réception 22 de signaux de contrôle d'accès de serrure, permettent la mise en œuvre d'un protocole de contrôle d'accès entre la clef et la serrure électroniques 1, 2 précitées.
En référence à la même figure la, on indique que le dispositif de contrôle d'accès, objet de la présente invention, comporte en outre, au niveau de la clef électronique 1, un module générateur d'un signal de puissance, portant la référence 13 ce module générateur étant alimenté par la source d'énergie électrique lo et pouvant, bien entendu être piloté par l'unité logique de calcul de clef li. Ainsi, l'ensemble des modules fonctionnels de gestion de la batterie 10, d'émission - réception 12 de signaux de contrôle d'accès de clef et générateur de puissance 13 est relié par une liaison à l'unité logique de calcul de clef li et piloté par cette dernière. En outre, ainsi que représenté sur la même figure la, la clef électronique 1 comprend un circuit de transfert de clef, portant la référence 14, des signaux de contrôle d'accès de clef et de serrure ainsi que, conformément à un aspect particulièrement avantageux du dispositif de contrôle d'accès, objet de la présente invention, du signal de puissance engendré par le module gé- nérateur 13. D'une manière plus spécifique, on indique que le circuit de transfert de clef 14 précité est connecté, d'une part, au module générateur du signal de puissance 13 et, d'autre part, au module d'émission - réception de si- gnaux de contrôle d'accès de clef 12 dans des conditions qui seront explicitées de manière plus détaillée ultérieurement dans la description.
Ainsi qu'il est en outre représenté en figure la, la serrure électronique 2 comporte, aux fins de constituer le dispositif de contrôle d'accès, objet de la présente invention, un circuit de transfert de serrure des signaux de contrôle d'accès de clef et de serrure et du signal de puissance précédemment mentionné. Ce circuit de transfert de serrure porte la référence 24. Enfin, la serrure électronique 2 comprend également un module 2s permettant d'assurer le stockage et donc la récupération de l'énergie électrique véhiculée par le signal de puissance. La serrure 2 peut, ainsi que représenté de manière non limitative sur la figure la, être en outre munie d'un module de récupération d'un signal d'horloge, portant la référence 23, ce signal d'horloge pouvant être récupéré à partir du signal de puissance, ainsi qu'il sera décrit de manière non limitative ultérieurement dans la description. Bien entendu, les modules fonctionnels constitutifs de la serrure électronique 2, c'est-à-dire le module d'émission - réception des signaux de contrôle d'accès de serrure 22, le module de stockage de l'énergie électrique 25 et, le cas échéant, le module de récupération d'horloge 23, sont connectés par l'intermédiaire d'une liaison à l'unité logique de calcul de serrure 2χ. En ce qui con- cerne le circuit de transfert de serrure 24, on indique que ce dernier est bien entendu connecté, d'une part, au module d'émission - réception 22 des signaux de contrôle d'accès de serrure, et, d'autre part, au module 2s de stockage de l'énergie électrique ainsi que, le cas échéant, au module 23 de récupération d'horloge, ainsi qu'il sera décrit de manière plus détaillée ultérieurement dans la description.
On comprend ainsi que le dispositif de contrôle d'accès, objet de la présente invention, permet la mise en œuvre d'un protocole de contrôle d'accès dans lequel sont effectués, d'une part, un transfert unidirectionnel de l'énergie électrique véhiculée par le signal de puissance de la clef électronique vers la serrure électronique, et, d'autre part, le transfert bidirectionnel des signaux de contrôle d'accès de clef et de serrure entre la clef électronique 1 et la serrure électronique 2, ainsi qu'il sera décrit ci-après.
D'une manière avantageuse non limitative, ainsi que représenté en figure la, le circuit de transfert 14 de clef et le circuit de transfert 24 de serrure sont avantageusement constitués par au moins un enroulement primaire et au moins un enroulement secondaire d'un transformateur. Dans de telles conditions, les enroulements primaire, noté Li, et secondaire, noté L2, sont alors couplés électroma- gnétiquement lors de la mise en présence de la clef électronique et de la serrure électronique, cette mise en présence étant effectuée pour réaliser une tentative d'accès. Le mode opératoire du dispositif de contrôle d'ac- ces, objet de la présente invention, tel que représenté en figure la, peut être illustré, à titre d'exemple non limi- tatif, ainsi que représenté en figure lb. On note en particulier que dans le cas de la mise en œuvre du dispositif de contrôle d'accès, objet de la présente invention, et dans un mode de réalisation simplifié, la serrure 2 ne comporte aucune source d'énergie électrique permanente, la totalité du transfert d'énergie électrique de la clef électronique à la serrure électronique permettant de subvenir aux besoins nécessaires en énergie électrique, afin de conduire le protocole de contrôle d'accès conformément à l'objet de la présente invention. Dans un tel cas, ainsi que représenté en figure lb, le transfert unidirectionnel de l'énergie électrique véhiculée par le signal de puissance de la clef électronique vers la serrure électronique, ce signal de puissance étant noté PS, peut être effectué préalablement au transfert bidirectionnel des signaux de contrôle d'accès de clef et de serrure entre la clef électronique 1 et la serrure électronique 2. Dans un tel cas, le transfert d'une quantité d'énergie électrique suffisante pour la mise en œuvre du processus de contrôle d'accès proprement dit, conduit lors du transfert bidirectionnel de données, apparaît alors comme une condition nécessaire à la mise en œuvre de l'ensemble du protocole de contrôle d'accès conforme à l'objet de la présente invention. En conséquence, sur la figure lb, les opérations de transfert unidirectionnel d'énergie de la clef vers la serrure puis de transfert bidirectionnel de données entre la serrure électronique et la clef électronique, et réciproquement, sont représentés sur la figure lb par deux étapes successives sensiblement distinctes. Toutefois, ainsi que représenté en figure 2a, un mode de réalisation plus élaboré du dispositif de contrôle d'accès, objet de la présente invention, peut consister à prévoir, au niveau de la serrure 2, une source d'énergie électrique auxiliaire, portant la référence 20. D'une manière générale, cette source d'énergie auxiliaire, au ni- veau de la serrure 2, permet d'assurer une fonction de veille de cette dernière. A cet effet, la source d'énergie électrique auxiliaire 2o est adaptée de façon à permettre, au moins, l'alimentation de l'unité logique de calcul de serrure 2χ ainsi que la partie réception du module d'émis- sion - réception 22, afin de permettre la conduite de la fonction de veille sous l'autorité de l'unité logique de calcul de serrure 2 .
Sur la figure 2b, on a représenté un diagramme séquentiel d'un protocole de contrôle d'accès mis en œuvre par le dispositif de contrôle d'accès, objet de la présente invention, représenté en figure 2a, dans le cas de l'existence d'une fonction veille au niveau de la serrure 2.
Conformément à la figure précitée, le transfert bidirectionnel des signaux de contrôle d'accès de clef et de serrure, ou au moins une partie de ces derniers, entre la clef électronique 1 et la serrure électronique 2 est effectué préalablement au transfert unidirectionnel de l'énergie électrique véhiculée par le signal de puissance PS de la clef électronique 1 vers la serrure électronique 2. A titre d'exemple non limitatif, pendant la fonction veille de la serrure 2, et sur tentative d'accès de la clef électronique 1, la serrure 2 peut ainsi transmettre à la clef électronique 1 un message de requête d' identifica- tion, noté RID. En réponse au message de requête d'identification précité, la clef électronique 1 peut transmettre un message d'identification MID à la serrure 2 et, sur critère d'identification satisfait de ce message d'identification, la serrure 2 transmet en réponse un message de réponse d'identification à la clef électronique 1, ce mes- sage étant noté ACKID sur la figure 2b. Ce message d'accusé de réception peut alors permettre la conduite du processus de transfert unidirectionnel d'énergie par l'intermédiaire du signal PS entre la clef électronique 1 et la serrure électronique 2. Dans ces conditions, le trans- fert unidirectionnel d'énergie est réalisé conditionnelle- ment au succès du transfert bidirectionnel au moins partiel des données pendant la fonction veille. Suite au transfert unidirectionnel d'énergie, le protocole de contrôle d'accès, conforme à l'objet de la présente inven- tion, peut alors être poursuivi entre la serrure électronique 2 et la clef électronique 1 selon un processus de contrôle d'accès spécifique consistant en une succession d'échanges de messages, chiffrés ou non, la clef électronique 1 et la serrure électronique 2 pouvant être munies de moyens de chiffrement - déchiffrement, ainsi qu'il sera décrit de manière plus détaillée ultérieurement dans la description.
Les modes opératoires tels qu'illustrés en figure 2a et 2b de manière séquentielle seront explicités mainte- nant en liaison avec les figures 3a et 3b respectivement, les figures précitées permettant d'introduire une définition temporelle plus détaillée des différentes séquences mises en œuvre.
Sur les figures 3a et 3b, on a représenté, dans un mode de réalisation particulièrement avantageux, le signal de puissance PS, ce signal, dans ce mode de réalisation avantageux, étant constitué par un signal périodique asymétrique et en conséquence comprenant sensiblement une demie période de haute amplitude, amplitude notée M, et une demie période de basse amplitude, notée m. D'une manière générale, et dans le cas d'un mode opératoire correspondant au dispositif de contrôle d'accès tel que représenté en figure la, ce mode opératoire correspondant à celui représenté en figure lb, le transfert unidirectionnel d'énergie entre la clef et la serrure électroniques peut avantageusement être effectué sur une pluralité de demies périodes de haute amplitude du signal de puissance PS, l'étape de transfert unidirectionnel d'énergie clef / serrure portant la référence 1 sur la figure 3a. Le nombre de demies périodes successives d'ampli- tudes hautes pendant lequel le transfert unidirectionnel d'énergie entre la clef électronique 1 et la serrure électronique 2 est effectué peut alors être calculé en fonction de l'énergie totale nécessaire à la conduite du transfert bidirectionnel de données entre la clef électro- nique 1 et la serrure électronique 2 pour la mise en œuvre du protocole de contrôle d'accès proprement dit par transfert bidirectionnel de données clef/serrure, ainsi que représenté en figure lb, cette étape portant la référence 2 sur la figure 3a. Sur la figure précitée, on remarquera que, pendant l'étape de transfert bidirectionnel de données entre la clef électronique et la serrure électronique, la transmission du signal de puissance PS est représentée en pointillés. Une telle transmission peut en effet être maintenue pendant l'étape de transfert bidirectionnel de données entre la clef et la serrure, étape 2. En effet, la transmission simultanée du signal de puissance PS et des données entre la clef et la serrure électroniques peut être effectuée sans difficulté dans la mesure où l'écrê- tage du signal provoqué par la transmission du signal de puissance PS ne gêne pas le transfert bidirectionnel des données. Dans ces conditions, l'énergie électrique transmise à la serrure électronique 2 peut ainsi être maintenue à un niveau sensiblement constant pour la conduite de l'ensemble du protocole de contrôle d'accès, objet de la présente invention. Cependant, les données sont émises sur plusieurs périodes consécutives du fait que la fréquence de modulation doit être faible devant la fréquence porteuse.
Toutefois, un mode de mise en œuvre préférentiel du mode opératoire du dispositif de contrôle d'accès, objet de la présente invention, peut également être conduit, ainsi que représenté en liaison avec la figure 3b.
Dans ce mode de mise en œuvre, le transfert unidirectionnel de l'énergie électrique véhiculée par le signal de puissance PS et le transfert bidirectionnel des signaux de contrôle d'accès de clef et de serrure peuvent être réalisés alternativement sur sensiblement une demie période de haute amplitude et sensiblement une demie période de basse amplitude respectivement. Dans ces conditions, l'étape 1 de transfert unidirectionnel d'énergie clef/serrure est en quelque sorte distribué sur toutes les demies périodes d'amplitude haute du signal de puissance PS, alors que l'étape 2 de transfert bidirectionnel de données clef/serrure est elle-même distribuée sur les de- mies périodes d'amplitude basse, les étapes de transfert unidirectionnel d'énergie clef/serrure et de transfert bi- directionnel de données clef/serrure 2 étant alors imbriquées ainsi que représenté en figure 3b, et réalisées alternativement. Un protocole de contrôle d'accès correspondant sera décrit de manière plus détaillée ulté- rieurement dans la description.
Une description plus détaillée d'une clef et d'une serrure électroniques permettant la mise en œuvre d'un dispositif de contrôle d'accès, conforme à l'objet de la présente invention, sera maintenant donnée en liaison avec les figures 4a et 4b dans un mode de réalisation matérielle non limitatif.
Ainsi que représenté sur la figure 4a, la clef électronique peut être réalisée sous forme d'un bloc en matériau moulé, portant la référence Bi, le bloc de até- riau moulé étant par exemple injecté autour d'une plaquette à circuit imprimé, notée PICi, sur laquelle sont montés les différents modules fonctionnels précédemment mentionnés dans la description en liaison avec les figures la ou 2a, ces modules fonctionnels portant pour cette rai- son les mêmes références et étant représentés, de même que la plaquette à circuit imprimé, en pointillés.
On note en particulier que le bloc Bi constitutif du corps de la clef électronique peut alors être muni par exemple d'un interrupteur arrêt/marche, noté ON/OFF, ainsi que d'une interface série ou parallèle, notée PI, cette interface série ou parallèle étant reliée, par une liaison par BUS, à l'unité logique de calcul de clef li, afin de permettre par exemple la programmation de la clef électronique précitée. Cette programmation peut également être effectuée par l'intermédiaire de l'enroulement primaire du transformateur. On comprend en particulier qu'à l'unité logique de calcul de clef li, constituée par exemple par un microcontrôleur, sont associés les éléments classiques tels que mémoire vive et mémoire morte, non représentés aux dessins. Des programmes spécifiques tels que program- mes de conduite du protocole de contrôle d'accès conforme à l'objet de la présente invention, peuvent être mémorisés dans la mémoire morte. La clef électronique 1 comprend notamment le module générateur du signal de puissance PS, référencé 13, et bien entendu le module d'émission- réception de clef 12, l'ensemble étant piloté par l'unité de calcul de clef li. En ce qui concerne le mode opératoire de l'ensemble et la notion de pilotage par l'unité logique de calcul de clef li, on indique que la mise en œuvre du protocole de contrôle d'accès du dispositif, ob- jet de la présente invention, peut être réalisée par simple mise en service de l'alimentation de l'ensemble des modules fonctionnels précités. En particulier, on indique que le fonctionnement du module générateur du signal de puissance 13 déclenché par cette mise en marche peut en- suite être libre, c'est-à-dire en l'absence de contrôle effectif de l'unité logique de calcul de clef lχ, ainsi qu'il sera décrit ultérieurement dans la description. Dans un tel cas, toutefois, le module générateur du signal de puissance n'est pas relié à l'unité logique de calcul de clé.
En ce qui concerne le circuit de transfert de clef 14 des signaux de contrôle d'accès de clef et de serrure, on indique, ainsi que représenté sur la figure 4a précitée, que celui-ci peut être réalisé au moyen d'un bobinage 140 monté sur un manchon 141 représenté saillant sur la figure 4a, ce manchon étant implanté dans le bloc injecté Bi, lequel assure un maintien mécanique convenable de l'ensemble constitué par le manchon 141 et le bobinage 140. La connexion du bobinage 140 au module générateur du signal de puissance 13 et au module d'émission-réception de clef 12 est réalisée par une liaison filaire, laquelle est également noyée dans le bloc injecté Bi.
Enfin, et de manière non limitative, le boîtier Bi peut être muni d'une trappe de visite, notée TV, permettant l'accès à la batterie d'accumulateurs constitutive de la source d'énergie électrique 10. Le bobinage 140 est lui-même constitué par des spires jointives au moyen d'un fil de cuivre isolé électriquement. Le manchon 141 est avantageusement constitué par un matériau magnétique tel qu'un bâtonnet de ferrite par exemple. En ce qui concerne la serrure électronique 2, ainsi que représenté en figure 4b, un mode de réalisation comparable peut être envisagé à partir d'un boîtier B2 en matériau plastique injecté moulé, ce boîtier B2 étant intégré à la boîte à lettres ou à l'enceinte BL dont l'accès est réservé. Le boîtier B2 peut, de la même manière que dans le cas de la figure 4a, être injecté autour d'une plaquette à circuit imprimé PIC2 comportant l'ensemble des modules fonctionnels représentés en figures la ou 2a, 2ι, 22, 23 et 25, le cas échéant 24 et 20. Un mode de fabrication peut alors consister à munir la plaquette à circuit imprimé PIC2 d'une encoche, notée ENC, dans laquelle le circuit de transfert de serrure 2 est monté. De la même manière que dans le cas de la figure 4a, le circuit de transfert de clef 24 est constitué par un bobinage à spires jointives, lequel est fixé et maintenu dans l'encoche ENC et convenablement connecté aux modules fonctionnels 23, 25 et 22 précédemment mentionnés dans la description. L'injection du boîtier B2 permet alors d'obtenir un bloc compact et une cavité cylindrique 241 peut ensuite être réalisée par alésage convenable, moyennant les précautions d'usage, afin de réaliser une cavité cylindrique adaptée. En outre, dans la cavité cylindrique 241 précitée, peut alors être inséré un tube creux 242 constituant pour le bobinage 240 constitutif du circuit de transfert 24 un manchon auquel peut être op- tionnellement conféré des propriétés électromagnétiques. Le tube creux et/ou la cavité 242 peuvent à cet effet être réalisés en un matériau magnétique en ferrite comme le manchon 141 relativement à la figure 4a.
Bien entendu, d'autres modes de réalisation, tant de la clef que de la serrure électroniques, peuvent être envisagés. En particulier, le caractère mâle de la clef, représenté par le manchon saillant 141 en figure 4a, et le caractère femelle de la serrure, représenté par la cavité 241, permettant la mise en présence de la clef et de la serrure en vue d'une tentative d'accès, peuvent être inversés ou même neutres, c'est à dire à plat. D'autres modes de réalisation non limitatifs peuvent être également envisagés. En particulier, le manchon 141 et la cavité 241, ainsi que le tube creux 242, peuvent présenter une section de révolution, circulaire, ou polygonale.
Dans un mode de réalisation expérimental, le fil de cuivre isolé électriquement, permettant de réaliser le bobinage 140 et le bobinage 240 des circuits de transfert de clef et de serrure, était un fil de cuivre de diamètre 0,5 mm, le manchon 141 présentait une longueur totale de 30 mm, la partie du manchon saillant émergeant du boîtier Bi sur une longueur de 25 mm. Le diamètre de l'ensemble constitué par le manchon 141 et le bobinage 140 présentait une valeur de 11 mm.
En ce qui concerne la cavité 241, celle-ci étant munie du tube creux 242 tel que représenté en figure 4b, cette cavité présentait une dimension de diamètre intérieur de 11 mm, permettant l'insertion du manchon saillant de même dimension.
En particulier, la mise en œuvre de la cavité 241 n'est pas limitée à une mise en œuvre par alésage. En effet, il est également possible d'effectuer l'injection du matériau constitutif du bloc B2 autour de la plaquette de circuit imprimé PIC2 moyennant l'introduction dans le bobinage 240 d'une tige de diamètre adapté. La suppression de la tige permet ensuite de former la cavité 241 précitée. Ce mode opératoire permet alors d'ajuster l'épaisseur de matériau injecté séparant le bobinage de la cavité ainsi réalisée, ce qui permet d'améliorer le couplage des bobinages 240 et 140 lors de la mise en présence de la clef et de la serrure.
Sur la figure 4c, on a représenté, selon une vue en coupe, la position relative de la clef électronique et de la serrure électronique lorsque la clef est mise en présence de la serrure pour effectuer une tentative d'ac- ces. On constate en particulier que les bobinages 140 et 240 constitutifs des circuits de transfert de clef, respectivement de serrure, sont mis en vis-à-vis, le positionnement de ces derniers étant établi en conséquence. En outre, un mode de réalisation spécifique non limitatif peut consister, au niveau de la serrure, à prévoir des bobinages séparés pour le module de récupération d'énergie 25 et pour le module d'émission-réception 22, ces deux modules étant alors complètement séparés.
Une description plus détaillée d'un mode de réalisation avantageux des modules fonctionnels de la clef et de la serrure électroniques sera maintenant donnée en liaison avec les figures 5a et 5b.
En ce qui concerne la clef électronique 1, la source d'énergie électrique 10 peut être constituée par une batterie rechargeable. Cette batterie peut être une batterie du type de celles destinées aux téléphones portables, de tension nominale 4,8 V et de capacité 600 mAh. La batterie d'accumulateurs peut être rechargée par contact électrique à partir de bornes extérieures accessibles par exemple au niveau de l'interface parallèle, ou, le cas échéant, par l'intermédiaire de la liaison sans contact de la clef, c'est-à-dire par l'intermédiaire du circuit de transfert 14. Le module de gestion de la batterie peut alors assurer la gestion de l'opération de recharge.
En ce qui concerne la mise en marche et arrêt de la clef électronique, on indique que le bouton arrêt/marche ON/OFF a pour effet d'alimenter les circuits électroniques autres que les éventuels circuits qui sont alimentés en permanence, tels que une horloge temps réel par exemple. Une autre solution peut consister à mettre en œuvre une mise en marche/arrêt automatique consécutive à la détection automatique d'une serrure par la clef. Une telle fonction peut être réalisée, par détection électromagnétique de la mise en présence de la clef et d'une serrure par exemple. Dans ces conditions, le module de gestion de la batterie, représenté en figure la ou 2a, peut incorporer un tel système de détection afin de procé- der à l'enclenchement/déclenchement de la batterie pour assurer l'alimentation de l'ensemble. La fonction précitée peut également être mise en œuvre par une détection d'une variation significative de l'impédance électrique vue aux bornes du bobinage de la clef, lors de la mise en présence de la clef et de la serrure électroniques.
En ce qui concerne l'unité logique de calcul de clé lχ, on indique que celle-ci est constituée par un microcontrôleur, ou microprocesseur, auquel est associé un oscillateur externe du type oscillateur à quartz par exemple. Un tel système associé, connu en tant que tel, ne sera pas décrit en détail ni représenté pour cette raison sur les dessins. L'ensemble oscillateur à quartz / microcontrôleur, à partir d'une fréquence d'oscillation de 4 MHz, permet de délivrer un signal dit de porteuse par division de fréquence à 250 kHz par exemple. Cette porteuse sert à la transmission de l'énergie électrique de la clef à la serrure et, en particulier, à la constitution du signal de puissance PS. En ce qui concerne le module générateur du signal de puissance 13, ainsi que représenté en figure 5a, celui- ci comporte un dispositif amplificateur en courant constitué par deux transistors bipolaires Qi et Q2 connectés en éléments suiveurs entre la tension d'alimentation VCC et la tension de référence notée 0, les bases et les émetteurs de ces transistors étant connectés ensemble, ces transistors étant de type de conduction opposé. La base des transistors précités reçoit le signal de porteuse précédemment mentionné, délivré par l'unité logique de calcul de clé li et délivre un signal amplifié en courant, lequel correspond sensiblement à un signal carré à la fréquence de 250 kHz. Le module de puissance 13 comporte également un transistor MOS de type FET, référencé Mi, connecté entre la tension de référence et le bobinage 140, dénoté Li, du circuit de transfert 1 du signal de puissance PS et du signal de contrôle d'accès de clef et de serrure. Le transistor MOSFET Mi est connecté en série avec le bobinage Li précité et la grille du transistor i est reliée au signal de porteuse amplifié délivré par les transistors bipolaires Qi et Q2. L'électrode de drain du transistor MOSFET Mx est ainsi connectée en série avec le bobinage constituant l'inductance Li, laquelle elle-même est connectée en série avec une résistance de charge Ri de faible valeur reliée à la tension d'alimentation Vcc.
D'une manière plus spécifique, on indique que la résistance Ri telle que représentée en figure 5a constitue une résistance de charge pour le transistor MOSFET Mi constituant un élément de la partie émission du module d'émission-réception 12 de la clef électronique, ainsi qu'il sera décrit de manière plus détaillée ultérieurement dans la description.
La commande appliquée sur l'électrode de grille du transistor MOSFET Mi permet d'assurer la commutation alternative de ce dernier, ce transistor provoquant le passage d'un courant dans l'inductance Li, laquelle, lorsqu'elle est en présence du bobinage 240 correspondant de la serrure, constitue en fait un transformateur avec celle-ci. Le blocage du transistor i provoque alors l'apparition d'une surtension sur l'électrode de drain de ce dernier et, en conséquence, sur les enroulements du trans- formateur précédemment cité. Le transistor MOSFET i est choisi de façon à présenter une résistance série en con- duction inférieure à 0,5 Ohm, une tension de claquage de l'ordre de 100 V et un courant de pointe admissible de l'ordre de 25 A, afin d'assurer un bon fonctionnement aux transitoires de commutation. Lorsque le transistor Mi MOSFET est conducteur, la tension aux bornes du primaire du transformateur, c'est-à- dire de l'inductance Li, est voisine de la tension d'alimentation Vcc alors que, lors de la rupture de la conduction, la surtension qui apparaît sur cette même inductance Li est transmise à l'inductance L2 constituée par le bobinage 240 au niveau de la serrure. La tension reçue précitée, au niveau de la serrure, est donc asymétrique et l'amplitude engendrée lors de l'alternance bloquée du transistor MOSFET Mi est supérieure à celle engendrée lors de son alternance en conduction.
La transmission bidirectionnelle des signaux de contrôle d'accès de clef et de serrure entre la clef électronique et la serrure électronique est effectuée, au niveau de la clef électronique 1, grâce à la partie émission et à la partie réception du module 12 d'émission- réception, et, au niveau de la serrure électronique 2, grâce à la partie émission et à la partie réception du module 22 d'émission-réception. En particulier, dans le mode de réalisation décrit en liaison avec la figure 5a, la partie émission de ce module 12 comporte, outre la résistance Ri déjà mentionnée, un transistor MOSFET, référencé M2, dont les électrodes de drain et de source sont connectées en parallèle sur la résistance Ri précitée. L'électrode de grille du transistor MOSFET M2 est pilotée par un amplificateur de courant, de structure analogue à celle décrite précédemment, et constitué par les transistors bi- polaires Q3 et Q dont l'électrode de base commune est pilotée par la sortie de l'unité logique de calcul li, c'est-à-dire du microprocesseur ou du microcontrôleur. Cette sortie délivre alors un signal représentatif des bits des signaux de contrôle d'accès de clef, c'est-à-dire des signaux de contrôle d'accès émis par la clef vers la serrure. Le point commun des émetteurs des transistors Q3 et Q délivrant un signal amplifié en courant représentatif de l'émission des données, c'est-à-dire du signal de contrôle d'accès de clef, pilote alors l'électrode de grille du transistor MOSFET M2. Dans ces conditions, les signaux de données, c'est-à-dire le signal de contrôle d'accès de clef, provoque, par l'intermédiaire de l'amplificateur de courant constitué par les transistors Q3 et Q, une commutation du transistor MOSFET M2 et, en conséquence, une modulation par tout ou rien de la charge, c'est-à-dire de la résistance Ri, vue par l'inductance Li. L'inductance précitée constituant le circuit primaire du transformateur est alors chargée par une impédance varia- ble en fonction des informations binaires transmises. Ce processus a pour effet de moduler l'impédance de sortie de l'alimentation vue par le primaire du transformateur, ce type de modulation étant proche d'une modulation d'amplitude de la porteuse. Le transistor MOSFET M2 peut présen- ter des caractéristiques semblables à celles du transistor MOSFET i, avec toutefois un courant maximal admissible inférieur n'excédant pas un ampère. Dans ces conditions, le débit binaire de transmission est de 9 600 bauds. Les informations binaires du signal de contrôle d'accès de clef sont codées en un code Manchester par exemple, le débit utile des informations étant alors de 4 800 bauds. En ce qui concerne la partie réception du module d'émission- réception 12, on indique que cette partie est directement connectée au point commun de la résistance Ri et de l'inductance Li précédemment mentionnées. Ce point commun dé- livre un signal reçu, c'est-à-dire le signal de contrôle d'accès de serrure lorsque celui-ci est émis par la serrure. Le signal reçu est l'image du courant consommé dans la serrure 2, c'est-à-dire en fait l'image de la modulation de charge apportée dans la serrure de manière sembla- ble à celle qui est réalisée au niveau de la clef précédemment décrite dans la description. La partie réception du module d'émission-réception 12 est connectée par l'intermédiaire d'une capacité Ci au point commun RiLi précité et d'un circuit d'inhibition Q5, Q et R2, R3. Un pont de résistances R4, Rβ, R7 et une capacité de découplage C2 permettent de fixer la composante continue du signal reçu à la valeur moitié de la tension d'alimentation Vcc. L'ensemble condensateur Ci / pont de polarisation, constitue un filtre passe-haut. Le signal reçu après alignement à la moitié de la tension d'alimentation par l'intermédiaire du pont de résistances précité est ensuite soumis à un filtrage par l'intermédiaire d'un étage de filtrage constitué par un amplificateur opérationnel Ai constituant, avec les résistances R5, Rs et les capacités C3 et C , un filtre passe-bas du second ordre de type BUTTERWORTH. L'étage de filtrage précité est suivi d'un amplificateur de tension de gain 10, soit 20 dB, formé par un amplificateur opérationnel A2 et par des résistances R9 et Rio, une capacité C5 étant connectée en parallèle sur la résistance Ri0. En- fin, un comparateur de mise en forme A3 et un pont de résistances formé par les résistances R4, R6, R7 et la capacité de découplage C2 pour constituer un niveau de référence en fonction du signal reçu, permet de délivrer un train binaire à l'entrée de réception du microcontrôleur, c'est-à-dire de l'unité logique de calcul de clef li. L'état de repos est fixé par un décalage de tension engendré par le pont résistif Ru, Rι2.
L'impédance d'entrée de l'étage de filtrage est prise suffisamment élevée pour ne pas affaiblir le signal utile. Les capacités C3,C4 et les résistances R5, R8 dans l'étage de filtrage, confèrent à ce dernier une structure de type passe-bas à fréquence de coupure 50 kHz. Les résistances Ru et Rι2 permettent d'assurer un décalage du signal vers la tension de référence. Le comparateur A3 est choisi de façon à nécessiter une faible tension d'alimen- tation, 3 V, et une faible consommation. La sortie délivrée par ce dernier peut alors être directement connectée à l'entrée du microprocesseur, ou microcontrôleur, constitutif de l'unité logique de calcul de clef li, la résistance Rι2a constituant une résistance de polarisation de la sortie du comparateur.
En ce qui concerne la serrure électronique 2, ainsi que représenté en figure 5b, les modules de récupération de l'alimentation 25 et la partie réception du module d'émission-réception 22 de la serrure 2 sont connectés sur le bobinage constitutif du circuit 24 de transfert, des signaux de contrôle d'accès de clef et de serrure, c'est- à-dire de l'inductance L2 mentionnée dans la description précédemment .
En ce qui concerne le module de récupération d'énergie 25, ainsi que représenté sur la figure 5b précitée, l'énergie est restituée à partir de l'enroulement se- condaire L2 par l'intermédiaire d'un pont de diodes, notées Di, D2, D3 et D4, montées symétriquement. Le pont de diodes est référencé 250. Le point commun des diodes Di, D2 est connecté à une première borne de l'enroulement L2, le point commun des diodes D2 et D3 est connecté à la tension de référence et le point commun des diodes Di et D4 délivre, à partir du secondaire du transformateur, c'est- à-dire de l'enroulement L2, une tension redressée correspondant à celle engendrée du fait de la commutation du transistor MOSFET Mi sur l'enroulement primaire Li.
Le point commun des diodes D3 et D4 est connecté à une résistance R15, résistance de charge, cette résistance étant elle-même connectée à la tension de référence par un transistor bipolaire Qβ, lequel est au repos non conduc- teur. Au repos, le blocage du transistor Q7 entraîne celui du transistor Qβ. L'autre borne de l'enroulement secondaire L2 est également connectée au point commun des deux diodes D3 et D4. Elle est également connectée à une résistance Rι5a destinée à fixer le potentiel de l'enroulement L2 lorsque le transistor Q8 est bloqué.
Enfin, le point commun des diodes Di et D4 délivrant la tension redressée est connecté à l'entrée d'un régulateur de tension 251, lequel permet de délivrer une tension régulée, notée Vreg, destinée à assurer l'alimen- tation de l'ensemble des circuits de la serrure électronique 2. Les condensateurs C7 et C8 sont des condensateurs de forte capacité au regard de la fréquence porteuse et respectivement de fréquence de coupure spécifique permettant d'assurer le stockage d'énergie à l'entrée et la sta- bilisation de la tension en sortie du régulateur de tension 251. Lors de l'émission du signal de puissance PS par l'intermédiaire du transformateur constitué par les enroulements Li et L2, les deux alternances du signal sont alors exploitées. L'état conducteur du transistor MOSFET Mi engendre une tension de l'ordre de 8V aux bornes du secondaire L2, cette source de tension possédant une impédance de sortie faible. L'état bloqué du transistor MOSFET Mi engendre une tension supérieure mais le générateur de Thévenin équivalent aux bornes de l'inductance L2 possède alors une impédance de sortie plus élevée.
D'une manière générale, ainsi que représenté en figure 5c, la récupération d'énergie électrique à partir du signal de puissance PS s'effectue donc essentiellement pendant la demie période de haute amplitude, cette récupé- ration d'énergie pouvant être effectuée à 80% dans les 10% du début de la durée de la demie période de haute amplitude en raison du phénomène de surtension transitoire engendré par la commutation du transistor MOSFET Mi. Alors que la figure 5c représente la tension développée sur le drain du transistor MOSFET Mi, au point commun de la bobine Li et du transistor MOSFET Mi précité, le signal de puissance PS peut être représenté à partir de la figure 5c par anamorphose graphique, compte tenu de la tension continue Vcc et affinité d'axe temporel du fait de la pré- sence de la résistance Ri. Toutefois, ainsi que mentionné précédemment, les deux alternances du signal peuvent être exploitées grâce au pont de diodes 250, les diodes utilisées étant des diodes de redressement SCHOTTKY par exemple. En raison du régime de générateur équivalent de chaque amplitude de haute et basse tension du signal de puissance PS, l'une des alternances est assimilable à une source de tension d'amplitude et d'impédance de sortie élevée et l'autre à une source de tension d'amplitude et d'impédance de sortie faible. Le régulateur 251 peut être choisi comme un régulateur à faible tension de déchet afin de fournir la tension régulée Vreg, laquelle peut être prise égale à la tension Vcc précédemment mentionnée relativement à l'alimentation de la clef électronique 1.
En ce qui concerne la partie émission du module d'émission-réception 22 de la serrure, outre les résistan- ces de charge Ri5 et le transistor Q8 de type bipolaire précédemment mentionné, on indique que le circuit partie émission précité comporte en outre un transistor bipolaire Q7 dont l'émetteur est connecté à la tension délivrée régulée Vreg par le régulateur 251. Le transistor Q7 est monté en émetteur commun par l'intermédiaire d'une résistance de collecteur Ri4 connectée à la tension de référence. La base du transistor bipolaire Q7 reçoit alors, par l'intermédiaire d'une résistance R13 le signal binaire délivré par l'unité logique de calcul de serrure 2ι, ce signal binaire étant représentatif des données, c'est-à- dire du signal de contrôle d'accès de serrure délivré par la serrure électronique 2. L'unité logique de calcul de serrure 2ι peut être constituée par un microprocesseur. Le train binaire délivré sur l'électrode de base du transis- tor Q7 assure alors, par l'intermédiaire de ce dernier, la commutation de la résistance de charge R15 sur un point milieu du pont de diodes 250, c'est-à-dire le point de connexion des diodes D4 et D3. Lorsque la résistance de charge R15 est commutée, une variation de courant est alors induite dans l'enroulement Lx de la clef électronique 1 par l'intermédiaire du transformateur. Cette varia- tion de courant est transformée en une variation de tension sur la résistance Rx de charge de l'enroulement Li précité, c'est-à-dire à l'entrée de la partie réception 12 du module d'émission-réception 12, ainsi que représenté en figure 5a.
En ce qui concerne enfin la partie réception du module d'émission-réception 22 de la serrure, on indique que cette partie est connectée au point commun de 1 ' enroulement secondaire L2 et du point commun des diodes D3 et D4 du pont de diodes 250 par l'intermédiaire d'une diode D5, laquelle présente des caractéristiques semblables à celles de la diode Di.
En effet, les informations transmises par la clef électronique 1 sont perçues par la serrure électronique 2 comme un signal modulé en amplitude. En conséquence, le signal utile n'est pas pris à la sortie du pont de diodes, point commun des diodes Di, D4 du pont de diodes 250, car ce signal est déformé par les capacités de filtrage et de régulation associées au régulateur 251, à savoir les capa- cités C7 et C8.
Au contraire, ainsi que représenté sur la figure 5b, le signal reçu est pris sur le point milieu du pont de diodes 250 précédemment cité et en particulier sur la branche du pont de diodes 250 qui redresse l'alternance de plus faible amplitude, c'est-à-dire la branche Dx, D3 ou D2, D4. Cette alternance correspond à l'état conducteur du transistor de commutation MOSFET Mi de la clef électronique 1. Cette alternance est choisie car elle n'est pas écrêtée par les capacités de redressement de la serrure, les capacités C7 et C8. Dans ces conditions, l'alternance d'amplitude supérieure fournit l'énergie en priorité. Ain- si, les deux alternances asymétriques sont redressées, mais tant qu'une consommation trop forte de courant par la serrure 2 n'intervient pas, seule l'alternance fournissant la tension la plus forte est utilisée pour fournir l'ali- mentation à la serrure. Dans ces conditions, l'alternance fournissant la tension la plus faible peut alors être utilisée pour recevoir l'information délivrée par l'enroulement Li du primaire du transformateur, c'est-à-dire le signal de contrôle d'accès de clef. Toutefois, lorsque la demande en courant par la serrure ne peut plus être satisfaite par la branche fournissant la plus forte tension, la deuxième branche du pont de diodes 250 fournit alors du courant. Le mode opératoire précité peut alors ne plus permettre d'assurer la sépara- tion de la fourniture d'énergie et des informations par utilisation de la disymetrie de l'amplitude du signal de puissance PS.
En ce qui concerne le signal reçu, celui-ci est transmis par la diode D5 à une chaîne de traitement. La chaîne de traitement, ainsi que représenté en figure 5b, comprend un étage de démodulation formé par la résistance Ri6, la capacité C9 et la résistance Ri7. Cet étage de démodulation réalise une démodulation d'amplitude à la fréquence de coupure de 50 kHz et joue le rôle d'un filtre passe-bas. Cχo est une capacité de liaison. Un circuit d'inhibition formé par les transistors Q5, Q6 et les résistances R2, R3, semblable au circuit d'inhibition de la figure 5a peut en outre être intercalé entre la capacité C10 et le point commun de la résistance R16 de la capacité C9 et de la résistance Rι7, ainsi qu'il sera décrit de manière plus détaillée ultérieurement dans la description. Un pont de polarisation constitué par les résistances Rie, R20, R21 et la capacité Cn de découplage à la tension de référence permet d'ajuster la valeur moyenne du signal à la valeur moitié de la tension régulée d'alimen- tation Vreg. En liaison avec la capacité Cι0, l'étage précité introduit une liaison capacitive et constitue un filtre passe-haut. Pour cette raison, il est nécessaire de respecter dans le message binaire une alternance de niveau haut et bas, le codage de type codage Manchester étant alors utilisé.
La chaîne de traitement précitée comporte en outre un étage de filtrage de type passe-bas à 50 kHz du second ordre réalisé au moyen de l'amplificateur opérationnel A4, des résistances R22 et R19 et des capacités Ci2 et C13. Ce filtrage permet d'assurer une réjection de la porteuse à 250 kHz tout en maintenant la forme du signal carré. L'étage de filtrage réalisé constitue un filtre de BUT- TERWORTH.
L'étage de filtrage précité est suivi d'un ampli- ficateur inverseur constitué par un amplificateur opérationnel A5 et par les résistances R23, R24, la capacité C15. Un filtre à résistance-capacité formé par les résistances R25, R26 et la capacité Cι4, permet d'apporter un décalage en tension permettant d'assigner à un étage de comparai- son, constitué par le comparateur Aβ, un état stable en l'absence de signal, du fait du décalage de tension introduit par le pont résistif précité. Au repos, la tension appliquée sur l'entrée positive du comparateur Aβ est sensiblement égale à la moitié de la tension d'alimentation, c'est-à-dire la tension régulée Vreg. L'étage de décalage et de comparaison délivre en sa sortie au microcontrôleur constituant l'unité logique de calcul 2ι de la serrure, le signal de contrôle d'accès de clef reçu par la serrure.
En ce qui concerne le module de récupération d'horloge 23, on indique que celui-ci peut être introduit dans la serrure afin de permettre d'engendrer une base de temps rythmant le travail du microcontrôleur constitutif de l'unité logique de calcul 2ι. On comprend en particulier que cette base de temps est obtenue par détection de la porteuse, c'est-à-dire du signal de puissance PS. Ce module peut être réalisé à partir d'une boucle à verrouillage de phase asservie sur la fréquence fondamentale du signal de puissance engendré par la clef électronique 1 afin d'engendrer une fréquence multiple de cette dernière. Dans le cas de l'intégration d'un module de récupération d'horloge 23 dans la serrure 2, il est alors possible de supprimer l'oscillateur à quartz normalement associé à l'unité logique de calcul, c'est-à-dire au microcontrôleur ou au microprocesseur 2ι.
Le mode de réalisation des circuits de clef et de serrure, tels que représenté en figures 5a et 5b ont permis, grâce au choix adapté des paramètres physiques des composants, un optimum de transfert de puissance et d'énergie électrique, entre la clé et la serrure, pour une impédance ramenée par le transformateur constitué par les bobinages Ll, L2 comprise entre 100 Ω et 200 Ω. Le rendement obtenu était, dans ces conditions, égal à 0,76 pour une puissance transmise de 370 mW. Des valeurs de puissance transmise plus élevées peuvent être obtenues.
Enfin, des circuits inhibiteurs peuvent être in- troduits afin de rendre insensible la partie réception de la clef et de la serrure, les signaux émis par la clef n'étant pas perçus par cette dernière, et réciproquement pour la serrure, afin de diminuer le temps de retournement. Le temps de retournement est défini comme la durée minimale de silences à respecter entre la fin d'une émis- sion et le début d'une réception pour ne pas provoquer de collision entre les messages correspondants. Grâce à l'introduction de circuits d'inhibition, le temps de retournement est ramené de 500 ms à 25 ms. Dans de telles conditions, un dialogue ininterrompu entre la clef et la serrure peut être effectué. Un circuit d'inhibition formé par les transistors Qβ et Q5 et les résistances R2, R3, peut ainsi être introduit en entrée de la partie réception du module d'émission-réception 12 de la clef respectivement 22 de la serrure, ainsi que mentionné précédemment. Le transistor Q5 commandant la conduction respectivement la non conduction du transistor Q& pour assurer, à partir d'un signal de commande de circuit d'inhibition SCD respectivement du signal de commande du circuit d'inhibition
SCD*, au temps de commutation d'émission-réception ou de retournement près, le blocage de l'entrée de la partie réception du module d'émission réception 12 de la clef respectivement 22 de la serrure est obtenu lorsque la partie émission du module d'émission-réception 12 de la clé respectivement la partie émission du module d'émission- réception 22 de la serrure sont actifs en émission.
La description d'un protocole de contrôle d'accès entre une clef électronique 1 et une serrure électronique 2 constitutives d'un dispositif de contrôle d'accès, conforme à l'objet de la présente invention, sera maintenant donnée dans un mode de réalisation préférentiel en liaison avec les figures 6a et 6b. D'une manière générale, on indique que la clef électronique 1 permet d'engendrer et de transmettre de manière unidirectionnelle à la serrure électronique 2 un signal de puissance tel que le signal PS dont une période est représentée en partie droite de la figure 6a. Ce signal est constitué par un signal périodique asymétrique tel que représenté en figure 5c.
Suite à une première étape d'initialisation consistant par exemple à initialiser une variable de comptage r à la valeur 1, cette variable de comptage représentant par exemple le rang de périodes successives du signal de puissance PS constitué d'une demie période de haute amplitude et d'une demie période de basse amplitude, le protocole, objet de la présente invention, consiste à transmettre en une étape 1000, référencée a), de la clef électronique 1 vers la serrure électronique 2, le signal de puissance PS de façon à fournir sur au moins une demie période de haute amplitude à la serrure électronique 2 l'énergie électrique véhiculée par le signal de puissance pendant cette demie période de haute amplitude. On rappelle que bien entendu, le transfert de puissance s'effectue en particulier dans le mode de réalisation spécifique de la figure 5a à 80% pendant les 10% du temps de début de la demie période d'amplitude haute précitée. A l'étape 1000 précitée est associée une étape
1001 portant également la référence b) , de stockage de l'énergie électrique véhiculée par le signal de puissance PS, ce stockage intervenant au niveau de la serrure électronique 2. Bien entendu, en fonction du phénomène physi- que mis en œuvre pour transférer et stocker l'énergie électrique précitée, on indique qu'en fait les étapes 1000 et 1001 de la figure 6a peuvent être concomitantes, la transmission de l'énergie électrique et le stockage de cette énergie au niveau de la serrure, en particulier par l'intermédiaire des capacités d'entrée du régulateur de tension délivrant la tension régulée Vreg dans le cas du mode de réalisation de la figure 5b sont sensiblement concomitants pendant la durée de la demie période d'amplitude haute considérée. Toutefois, pour les besoins de clarté du diagramme séquentiel représenté en figure 6a, les étapes a) et b) , c'est-à-dire 1000 et 1001, sont représentées successives .
Les étapes précitées sont alors suivies pendant la demie période suivante de basse amplitude d'un transfert bidirectionnel de signaux de contrôle d'accès de clef et de serrure entre la clef et la serrure électroniques. Bien entendu, on indique que ce transfert bidirectionnel de données est effectué selon un processus de contrôle d'accès spécifique non limitatif pour lequel le transfert 1002 bidirectionnel de signaux de contrôle d'accès correspond à tout ou partie du processus de contrôle d'accès précité. En d'autres termes, l'étape 1002, référencée c) , peut consister, soit en un processus de contrôle d'accès complet entre la clef électronique et la serrure électronique, soit à une tranche de rang r d'un processus de contrôle d'accès complet. Ce processus est ainsi distribué sur plusieurs tranches successives de rang r correspondant et exécuté pendant des demies périodes d'amplitude basse du signal de puissance PS. On comprend ainsi que le protocole de contrôle d'accès entre une clef électronique et une serrure électronique, objet de la présente invention, peut ainsi être mis en œuvre grâce à une distribution imbriquée du processus de transfert et de stockage de l'énergie électrique de la clef et la serrure, suivie de tout ou partie d'un processus de contrôle d'accès proprement dit entre la clef et la serrure électroniques. Dans le cas où le transfert bidirectionnel de signaux de contrôle d'accès de clef et de serrure correspond à une partie du processus de contrôle d'accès, ainsi que mentionné précédemment, le protocole de contrôle d'accès, conforme à l'objet de la présente invention, comporte en outre des étapes consistant à mémoriser au niveau de la clef et de la serrure électroniques les résultats de calculs intermédiaires correspondant à la partie du processus de contrôle d'accès, c'est-à-dire à la partie mise en œuvre pour la tranche Tr de signaux de contrôle d'accès de clef et de serrure. L'étape de mémorisation des résultats de calculs intermédiaires n'est pas représentée sur la figure 6a car il s'agit d'une étape classique en matière de traitement des données.
Dans le cas précédemment cité, les étapes a) , b) , c) , c'est-à-dire 1000, 1001, 1002 représentées en figure 6a, sont alors répétées sur une succession de couples de demies périodes de haute amplitude et de basse amplitude du signal de puissance PS pour assurer en fait la complé- tude de la conduite du protocole de contrôle d'accès. Afin d'introduire un haut niveau de sécurité du protocole de contrôle d'accès, conforme à l'objet de la présente invention, on indique que l'étape de répétition des étapes a) , b) , c) précédemment mentionnées, ainsi bien entendu que l'étape de mémorisation des calculs intermé- diaires, peut alors être rendue conditionnelle à la satis- faction d'un critère de test de completude de la partie du processus de contrôle d'accès.
Sur la figure 6a, cette étape ou ce critère de test porte la référence 1003. Sur réponse négative au test de completude de la partie du processus de contrôle d'accès, le protocole de contrôle d'accès, conformément à l'objet de la présente invention, est alors terminé par une étape de fin consistant en un refus d'accès référencé 1004. En effet, il est ainsi possible de subordonner l'ac- ces à l'enceinte confinée au succès de toutes les tranches successives de transfert bidirectionnel des signaux de contrôle d'accès de clef et de serrure électroniques.
Ainsi, le test 1003 précité peut alors être suivi d'un test 1005 relatif à la completude de la conduite du protocole de contrôle d'accès et de la réalisation de ce dernier avec succès. Le test 1005 est bien entendu réalisé sur réponse positive au test 1003 précédent.
Sur réponse négative au test 1005 précité, le processus de contrôle d'accès complet n'étant pas terminé et a fortiori le protocole de contrôle d'accès conforme à l'objet de la présente invention, une étape 1006 est prévue, laquelle autorise le passage à la tranche de signaux de contrôle d'accès de rang suivant par l'opération classique r = r + 1. L'étape 1006 permet le retour à l'étape 1000 précédente, pour la conduite itérative du protocole de contrôle d'accès.
Sur réponse positive au test 1005 précité, le protocole de contrôle d'accès a été mené à son terme avec succès et ce dernier introduit une étape 1007 de fin dans laquelle l'accès est accepté. A titre d'exemple non limitatif, on indique que le protocole de contrôle d'accès, objet de la présente invention, peut être mis en œuvre par exemple conformément au processus de contrôle d'accès décrit dans la demande de brevet français n° 98 01481, laquelle est introduite dans la présente demande à titre de référence. On rappelle en particulier, en référence avec la figure 6b, que le processus de contrôle d'accès décrit dans la demande de brevet précitée consiste, à titre d'exemple non limitatif, à effectuer dans une première tranche, notée Ti, une étape de transmission par la clef électronique, notée lkj, d'un message de demande d'identification, noté A_ . Ce message de demande d'identification est transmis à la serrure notée 2i. La tranche Ti précitée est suivie d'une tranche T2 consistant par exemple en la transmission d'un message variable aléatoire, noté aij, par la serrure électronique 2 vers la clef électronique l^j.
L'étape T2 précitée peut alors être suivie d'une tranche T3, laquelle consiste, à partir de données de validation initiale Vj de la clef électronique lkj, à effectuer un calcul de la signature du message variable aléatoire, cette signature étant notée Ci = SifS (aij) , puis de transmission de cette signature Ci et de données d'au- thentification spécifiques DAj . Cette transmission est effectuée de la clef électronique lkj vers la serrure électronique 2j..
La tranche T3 peut ensuite être suivie d'une tranche T4, laquelle est alors réalisée au niveau de la ser- rure électronique 2± à partir de données de validation initiale Vj., cette tranche T4 consistant alors en une vé- rification de l'authenticité de la valeur de signature en fonction de données spécifiques d' authentification.
En référence à la demande de brevet français n° 98 01481 précédemment citée dans la description, on in- dique que les étapes de transmission de données réalisées aux tranches Ti, T2, T3, T4 sont par exemple réalisées au cours de l'étape 1002, référencée c de la figure 6a, chaque étape étant bien entendu réalisée pendant la demie période de basse amplitude du signal de puissance PS et ayant été au préalable précédée d'une étape de transfert de stockage de l'énergie correspondant aux étapes a) et b) , c'est-à-dire 1000 et 1001 de la même figure 6a. On comprend en particulier que selon la charge de calcul à effectuer pour conduire le calcul de la signature Ci, il est en outre possible de moduler la quantité d'énergie transférée de la clef électronique lk à la serrure électronique 2i en fonction de cette charge de calcul nécessaire à la mise en œuvre de chaque tranche correspondante, et en particulier du temps de calcul du microprocesseur, ou microcontrôleur, équipant l'unité logique de calcul 2ι de la serrure électronique. Cette modulation peut être effectuée conformément au protocole tel que défini précédemment dans la description en liaison avec les figures lb et 2b par exemple. En référence à la demande de brevet français citée précédemment dans la description, on indique que la tranche T3 de calcul et de transmission de la clef électronique lkj à la serrure électronique 2i de la valeur de signature Ci du message variable aléatoire d'incitation à authentification et de données d1 authentification peut être réalisée pour le calcul de la signature à partir d'une clef privée de signature et de ces données spécifiques d' authentification DAj, ainsi que décrit dans la demande de brevet français précitée.
De la même manière, la tranche T4 de vérification par la serrure électronique 2 de l'authenticité de la valeur de signature en fonction des données spécifiques d' authentification, peut être mise en œuvre conformément aux enseignements donnés dans la demande de brevet français précitée. On indique en effet que, pour toute clef électronique lk, les références k et j correspondent respectivement à une adresse ou référence physique de la clef et à une adresse de validation de la clef conformément aux indications données dans la demande de brevet français pré- citée. De même, l'indice i de chaque serrure électronique 2i correspond à une adresse physique attribuée à la serrure électronique correspondante.
Enfin, les opérations de calcul de signature Ci et de vérification de calcul de signature sont effectuées par exemple à l'aide de clefs privées K'S et de clefs publiques KP, K'P, dans les conditions mentionnées dans la demande de brevet français précitée.
On a ainsi décrit un dispositif de contrôle d'accès entre une clef et une serrure électroniques mettant en œuvre un protocole de contrôle d'accès particulièrement performant dans la mesure où des opérations complexes de chiffrement - déchiffrement de données peuvent être associées et rendues conditionnelles à des opérations préalables de transfert d'énergie permettant seules l'habilitation à la conduite des opérations de calcul de signature et de vérification précitées. Le dispositif de contrôle d'accès entre une clef et une serrure électroniques et le protocole de contrôle d'accès, objets de la présente invention, apparaissent particulièrement bien adaptés à la gestion d'un nombre très important de serrures électroniques à partir d'un ensemble réduit de clefs électroniques programmées à cet effet. Ils apparaissent particulièrement bien adaptés à la gestion de boîtes à lettres, notamment en milieu rural, où les boîtes à lettres peuvent être éloignées des sources d'alimentation électrique. En outre, en fonction de la complexité des algorithmes de chiffrement - déchiffrement retenus, le dispositif de contrôle d'accès entre une clef et une serrure électroniques et le protocole de contrôle d'accès, objets de la présente invention, peuvent être mis en œuvre pour assurer la gestion d'enceintes à accès réservé nécessitant un contrôle de haute sécurité.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de contrôle d'accès entre une clef et une serrure électroniques, la clef électronique comportant au moins une source d'énergie électrique, une unité logique de calcul de clef, un module d'émission-réception de signaux de contrôle d'accès de clef et la serrure électronique comportant au moins une unité logique de calcul de serrure et un module d'émission-réception de signaux de contrôle d'accès de serrure pour la mise en œuvre d'un protocole de contrôle d'accès entre cette clef et cette serrure électroniques, caractérisé en ce que ladite clef électronique comporte en outre :
- des moyens générateurs d'un signal de puissance, alimentés par ladite source d'énergie électrique, ledit signal de puissance étant constitué par un signal périodique asymétrique, comprenant une demie période de haute amplitude et une demie période de basse amplitude ; et
- des moyens de transfert de clef desdits signaux de contrôle d'accès de clef et de serrure et dudit signal de puissance ; et en ce que ladite serrure électronique comporte en outre :
- des moyens de transfert de serrure desdits signaux de contrôle d'accès de clef et de serrure et dudit signal de puissance ; et
- des moyens de stockage de l'énergie électrique véhiculée par ledit signal de puissance, ce qui permet d'assurer le transfert unidirectionnel de l'énergie électrique véhiculée par ledit signal de puissance de la clef électronique vers la serrure électronique et le transfert bidirectionnel des signaux de contrôle d'accès de clef et de serrure entre la clef électronique et la serrure électronique, le transfert unidirectionnel de l'énergie électrique véhiculée par ledit signal de puissance et le transfert bidirectionnel des signaux de contrôle d'accès de clef et de serrure étant réalisés alternativement, sur sensiblement une demie période de haute amplitude et sensiblement une demie période de basse amplitude respectivement .
2. Dispositif selon la revendication 1, caractéri- se en ce que lesdits moyens de transfert de clef et les- dits moyens de transfert de serrure sont constitués par au moins un enroulement primaire et au moins un enroulement secondaire d'un transformateur respectivement, lesdits enroulements primaire et secondaire étant couplés électroma- gnétiquement lors de la mise en présence de la clef électronique et de la serrure électronique.
3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que, en l'absence de source d'énergie électrique au niveau de la serrure, le transfert unidirec- tionnel de l'énergie électrique véhiculée par ledit signal de puissance de la clef électronique vers la serrure électronique est effectué préalablement au transfert bidirectionnel des signaux de contrôle d'accès de clef et de serrure entre la clef électronique et la serrure électro- nique.
4. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que, en présence d'une source d'énergie électrique auxiliaire au niveau de la serrure, permettant d'assurer une fonction de veille, le transfert bidirectionnel des signaux de contrôle d'accès de clef et de serrure entre la clef électronique et la serrure élec- tronique est effectué préalablement au transfert unidirectionnel de l'énergie électrique véhiculée par ledit signal de puissance de la clef électronique vers la serrure électronique, ledit transfert unidirectionnel étant réalisé conditionnellement au succès dudit transfert bidirectionnel, constituant le protocole de contrôle d'accès.
5. Clef électronique comportant au moins une source d'énergie électrique, une unité logique de calcul de clef, un module d'émission-réception de signaux de con- trôle d'accès de clef pour la mise en œuvre d'un protocole de contrôle d'accès entre cette clef électronique et une serrure électronique à partir de signaux de contrôle d'accès de serrure engendrés par cette serrure électronique, caractérisé en ce que ladite clef électronique comporte en outre :
- des moyens générateurs d'un signal de puissance alimentés par ladite source d'énergie électrique et pilotés par ladite unité de calcul de clef ; et
- des moyens de transfert de clef desdits signaux de contrôle d'accès de clef et de serrure et dudit signal de puissance, lesdits moyens de transfert de clef comportant au moins un bobinage monté sur un manchon et interconnecté auxdits moyens générateurs d'un signal de puissance et par l'intermédiaire dudit module d'émission- réception.
6. Serrure électronique comportant au moins une unité logique de calcul de serrure et un module d'émission-réception de signaux de contrôle d'accès de serrure pour la mise en œuvre d'un protocole de contrôle d'accès entre cette serrure électronique et une clef électronique à partir de signaux de contrôle d'accès de clef et d'un signal de puissance engendrés par cette clef électronique, caractérisée en ce que ladite serrure électronique comporte en outre :
- des moyens de transfert de serrure desdits si- gnaux de contrôle d'accès de clef et de serrure et dudit signal de puissance, lesdits moyens de transfert de serrure comportant au moins un bobinage monté sur une cavité cylindrique et interconnecté audit module d'émission- réception de signaux de contrôle d'accès de serrure ; et - des moyens de stockage de l'énergie électrique véhiculée par ledit signal de puissance, interconnectés audit bobinage.
7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que celui-ci comporte une clef élec- tronique selon la revendication 5 et une serrure électronique selon la revendication 6, le manchon et la cavité constitutifs des moyens de transfert de la clef respectivement de la serrure étant constitués par un matériau magnétique.
8. Protocole de contrôle d'accès entre une clef électronique selon la revendication 5 et une serrure électronique selon la revendication 6, la clef électronique permettant d'engendrer et de transmettre de manière unidirectionnelle à la serrure électronique un signal de puis- sance constitué par un signal périodique asymétrique, comprenant une demie période de basse amplitude et une demie période de haute amplitude, caractérisé en ce que ledit protocole consiste au moins : a) à transmettre de la clef électronique vers la serrure électronique ledit signal de puissance de façon à fournir, sur une demie période de haute amplitude, à ladite serrure électronique, l'énergie électrique véhiculée par ledit signal de puissance pendant ladite demie période ; b) à stocker ladite énergie électrique véhiculée par ledit signal de puissance au niveau de ladite serrure électronique ; et pendant la demie période suivante de basse amplitude, c) à effectuer un transfert bidirectionnel de signaux de contrôle d'accès entre la clef et la serrure électroni- ques, selon un processus de contrôle d'accès spécifique, ledit transfert bidirectionnel de signaux de contrôle d'accès de clef et de serrure correspondant à tout ou partie dudit processus de contrôle d'accès.
9. Protocole de contrôle d'accès selon la revendi- cation 8, caractérisé en ce que lorsque ledit transfert bidirectionnel de signaux de contrôle d'accès de clef et de serrure correspond à une partie dudit processus de contrôle d'accès, ledit protocole de contrôle d'accès comporte en outre les étapes consistant à : d) mémoriser au niveau de la clef et de la serrure électroniques les résultats de calcul intermédiaires correspondant à ladite partie dudit processus de contrôle d'accès ; e) répéter les étapes a), b) , c) et d) sur une succession de couples de demies périodes de haute amplitude et de basse amplitude dudit signal de puissance pour assurer la completude de conduite dudit protocole de contrôle d' accès.
10. Protocole de contrôle d'accès selon la reven- dication 9, caractérisé en ce que l'étape e) consistant à répéter les étapes a) , b) , c) et d) est conditionnelle à un critère de test de completude de ladite partie du processus de contrôle d'accès.
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