EP1104496B1 - 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 Download PDF

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EP1104496B1
EP1104496B1 EP99936707A EP99936707A EP1104496B1 EP 1104496 B1 EP1104496 B1 EP 1104496B1 EP 99936707 A EP99936707 A EP 99936707A EP 99936707 A EP99936707 A EP 99936707A EP 1104496 B1 EP1104496 B1 EP 1104496B1
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EP
European Patent Office
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lock
key
access control
electronic
signal
Prior art date
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EP99936707A
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EP1104496A1 (fr
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Patrick Langlet
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LA POSTE
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LA POSTE
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Publication date
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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
    • 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
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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
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    • 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 a device for access control between an electronic key and lock, or, more generally, between a portable object and a fixed object, provided with control functions access and playing the role of a key and a lock e.
  • Enclosure access control systems closed to protect and protect fiduciary values have given rise to many developments to date. This is particularly the case with regard to concerns mailboxes for which systems opening - mechanical closing then, more recently, electronic, for speakers protected, have been implemented.
  • the aforementioned mechanical systems do not allow to provide a satisfactory level of security.
  • the degree of security relies, in this case, on the degree of complexity manufacturing the key, which is likely to be reproduced. In addition, if such a key is stolen, invalidation of the latter, or a reproduction of this can only be achieved by a modification adequate set of locks associated with this key.
  • the remote key supply process by the lock poses maintenance constraints, change or recharging electrical energy resources, or of implementation, integration of an electrical energy source at the lock level, in particular, when the number of locks is important as in the case of boxes urban letter writing, for example.
  • the object of the present invention is to remedy the aforementioned drawbacks of mechanical and electronic systems of the prior art by the implementation of a device of access control between a key and a lock electronic in which any presence of a source electrical energy at the electronic lock, if necessary the fixed base of the support for this lock electronic, can be deleted.
  • Another object of the present invention is, in consequence, the implementation of a control system of access between an electronic key and lock in which any periodic change or intervention recharging of 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 link with the energy supply process of the device, the implementation of control protocols high security access.
  • 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 key and the lock electronic, 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 supply of electrical energy to the device is implemented in the absence of electrical contact between the electronic key and lock.
  • this electronic key comprising at least one electrical energy source, a logical unit of calculation of key, a module of emission - reception of signals of key access control and this electronic lock comprising at least one logical unit for calculating a lock and a transmission module - reception of control signals lock access for the implementation of a security protocol access control between this electronic key and lock
  • the key electronics also includes a generator module power signal supplied by the electric power source and controlled by the logical key calculation unit and a key transfer module for control signals key and lock access and power signal
  • the electronic lock comprises additionally a signal lock transfer module key and lock access control and signal power and an energy storage module carried by the power signal, which provides unidirectional energy transfer electric carried by the power signal of the key electronic to electronic lock and transfer bidirectional key access control signals and between the electronic key and the electronic lock.
  • the access control device between a key and an electronic lock finds application in the production industry and the management of fiduciary security vaults, in particular mailboxes, and access control high security in general.
  • the electronic key 1 comprises at least one source of electrical energy 1 0 , this source consisting for example of a storage battery with which is associated a battery management module, this module management can present, in a manner known as such, more or less elaborate functions for managing the energy contained in the storage battery. For this reason, the storage battery management module will not be described in detail in the present description.
  • the electronic key 1 also includes a module for transmitting - receiving 1 2 of key access control signals.
  • 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 1 1 , 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 1 , and a transmission / reception module 2 2 of lock access control signals.
  • the logic unit for calculating the lock 2 1 also makes it possible to control all of the operating operations of the electronic lock 2.
  • the transmission module - reception 1 2 of the key access control signals, the transmission module - reception 2 2 of the lock access control signals allow the implementation of an access control protocol between the key and the electronic lock 1, 2 above.
  • 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 electrical energy source 1 0 and being able, of course, to be controlled by the logical key calculation unit 1 1 .
  • a module generating a power signal bearing the reference 1 3
  • this generator module being supplied by the electrical energy source 1 0 and being able, of course, to be controlled by the logical key calculation unit 1 1 .
  • 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 logical calculation unit. 1 1 key and controlled by the latter.
  • 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 generator module 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 of 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 the lock of the access control signals from 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 2 5 allowing 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 1 .
  • 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, d on the other hand, to the module 2 5 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.
  • control device access object of the present invention, allows the implementation work of an access control protocol in which are carried out, on the one hand, a unidirectional transfer of the electrical energy carried by the power signal from the electronic key to the electronic lock, and, on the other hand, the bidirectional transfer of signals from key and lock access control between the electronic key 1 and the electronic lock 2, 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 L 1 , and secondary, denoted L 2 are then electromagnetically coupled when the electronic key and the electronic lock are brought into contact, this bringing together being carried out to make an attempt access.
  • the operating mode of the access control device, object of the present invention, as shown in FIG. 1a, can be illustrated, by way of nonlimiting example, as shown in Figure 1b.
  • the lock 2 does not has no permanent source of electrical energy, the entire transfer of electrical energy from the key electronic with electronic lock to provide the necessary electrical energy needs, so to conduct the access control protocol in accordance to the subject of the present invention.
  • the unidirectional transfer electrical energy carried by the power signal from the electronic key to the electronic lock this power signal being noted PS, can be performed prior to bidirectional signal transfer key and lock access control between the electronic key 1 and electronic lock 2.
  • a more elaborate embodiment of the access control device, object of the present invention can consist in providing, at the level of lock 2, a source of auxiliary electrical energy, carrying the reference 2 0 .
  • 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 0 is adapted so as to allow, at least, the supply of the logic unit for calculating the lock 2 1 as well as the reception part of the transmission - reception module 2 2 , to enable the standby function to be carried out under the authority of the lock calculation logic unit 2 1 .
  • FIG. 2b shows a sequential diagram of an access control protocol implemented by the access control device, object of this invention, represented in FIG. 2a, in the case of the existence of a watch function at the lock 2.
  • the transfer bidirectional key access control signals and lock, or at least part of it, between the electronic key 1 and the electronic lock 2 is made prior to the unidirectional transfer of the electrical energy carried by the power signal PS from electronic key 1 to electronic lock 2.
  • lock 2 can thus transmit to the electronic key 1 an identification request message, noted RID.
  • the electronic key 1 can transmit a MID identification message to lock 2 and, on identification criterion satisfied with this identification message, lock 2 transmits in response a message from identification response to electronic key 1, this message being denoted ACKID in Figure 2b.
  • This accused message can then allow the conduct of the unidirectional energy transfer process via of the PS signal between the electronic key 1 and the electronic lock 2. Under these conditions, the transfer unidirectional energy is achieved conditionally at least two-way transfer success partial data during the standby function.
  • the control protocol access in accordance with the object of the present invention, can then be chased between the lock electronic 2 and electronic key 1 according to a process specific access control consisting of a succession to exchange messages, encrypted or not, the key electronic 1 and the electronic lock 2 can be provided with encryption means - decryption, as well that it will be described in more detail later in the description.
  • the signal PS power in this embodiment advantageous, consisting of an asymmetrical periodic signal and therefore comprising substantially a half period of high amplitude, amplitude denoted M, and a half period of low amplitude, noted m.
  • the transfer unidirectional energy between the key and the lock electronic can advantageously be performed on a plurality of half periods of high signal amplitude PS power, one-way transfer step energy key / lock bearing the reference 1 in the figure 3a.
  • the number of successive half amplitude periods high during which the unidirectional transfer of energy between the electronic key 1 and the electronic lock 2 is performed can then be calculated based of the total energy required to drive the Bidirectional data transfer between the electronic key 1 and the electronic lock 2 for implementation of the access control protocol itself by transfer bidirectional key / lock data, as shown in figure 1b this step bearing the reference 2 in Figure 3a.
  • the unidirectional transfer electrical energy carried by the signal PS power and bidirectional signal transfer key and lock access control can be alternately performed over substantially half a period of high amplitude and substantially half a period of low amplitude respectively.
  • step 1 of unidirectional energy transfer key / lock is sort of distributed on all half periods of high amplitude of the power signal PS
  • step 2 of bidirectional transfer from key / lock data is itself distributed over the half periods of low amplitude, the stages of transfer unidirectional key / lock energy and bidirectional transfer of key / lock 2 data then being nested as shown in Figure 3b, and performed alternately.
  • An access control protocol corresponding will be described in more detail later in the description.
  • the electronic key can be produced in the form of a block of molded material, bearing the reference B 1 , the block of molded material being for example injected around a printed circuit board, denoted PIC. 1 , 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 well as the printed circuit board, in dotted lines.
  • the block B 1 constituting the body of the electronic key can then be provided for example with an on / off switch, noted ON / OFF, as well as with a serial or parallel interface, noted PI, this interface serial or parallel being connected, by a link by BUS, to the logical unit for calculating key 1 1 , 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.
  • the logic unit key of track 1 consisting for example a microcontroller, associated with conventional elements such as RAM and ROM, 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 1 1 .
  • 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 calculation unit of key 1 1 , 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 B 1 , which ensures a suitable 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 the key transmission-reception module 1 2 is produced by a wired link, which is also embedded in the injected block B 1 .
  • the housing B 1 can be provided with an inspection hatch, denoted TV, allowing access to the accumulator battery constituting the electrical energy source 1 0 .
  • the winding 140 is itself formed 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 housing B 2 made of molded injected plastic material, this housing B 2 being integrated into the letter box or to the BL enclosure, access to which is reserved.
  • the housing B 2 can, in the same manner as in the case of FIG. 4a, be injected around a printed circuit board PIC 2 comprising all of the functional modules represented in FIGS. 1a or 2a, 2 1 , 2 2 , 2 3 and 2 5 , if applicable 2 4 and 2 0 .
  • 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 4 is mounted.
  • 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.
  • the injection of the housing B 2 then makes it possible to obtain a compact block and a cylindrical cavity 241 can then be produced by suitable bore, subject to the usual precautions, in order to produce a suitable cylindrical cavity.
  • 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 electronic key and lock can be considered.
  • 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 can have a section of revolution, circular, or polygonal.
  • the electrically insulated copper wire making it possible to carry out 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 B 1 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 With regard to the cavity 241, this being provided with the hollow tube 242 as shown in FIG. 4b, this cavity had an inside diameter dimension 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 perform the injection of 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 perform an access attempt.
  • the windings 140 and 240 constituting the key transfer circuits, respectively of the 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 transmission-reception module 2 2 , these two modules being then completely separated.
  • 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 button ON / OFF has the effect of powering the circuits other than any circuits that are continuously powered, such as a real-time clock for example.
  • Another solution may be to implements an automatic start / stop following automatic detection of a lock by the key.
  • a such function can be realized, by electromagnetic detection the presence of the key and a lock for example.
  • the module of battery management represented in FIG. 1a or 2a, can incorporate such a detection system in order to proceed when the battery is switched on / off for ensure the supply of the whole.
  • the above function can also be implemented by detecting a significant variation in electrical impedance seen at terminals of the winding of the key, when contacting electronic key and lock.
  • the logical key calculation unit 11 As regards the logical key calculation unit 11 , it is indicated that this is constituted by 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.
  • this comprises a current amplifier device constituted by two bipolar transistors Q 1 and Q 2 connected in follower 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 key calculation logic unit 1 1 and delivers a signal amplified in current, which corresponds substantially to a square signal at the frequency of 250 kHz.
  • the power module 1 3 also comprises a MOS transistor of the FET type, referenced M 1 , connected between the reference voltage and the winding 140, denoted L 1 , of the transfer circuit 1 4 of the power signal PS and the control signal access key and lock.
  • the MOSFET transistor M 1 is connected in series with the above-mentioned winding L 1 and the gate of the transistor M 1 is connected to the amplified carrier signal delivered by the bipolar transistors Q 1 and Q 2 .
  • the drain electrode of the MOSFET transistor M 1 is thus connected in series with the winding constituting the inductance L 1 , which itself is connected in series with a load resistance R 1 of low value connected to the supply voltage. Vdc.
  • the resistor R 1 as represented in FIG. Sa constitutes a load resistor for the MOSFET transistor M 1 constituting an element of the transmission part of the transmission-reception module 1 2 of the key electronic, as will be described in more detail later in the description.
  • the command applied to the gate electrode of the MOSFET transistor M 1 ensures alternating switching of the latter, this transistor causing the passage of a current in the inductance L 1 , which, when it is in the presence of the 240 corresponding winding of the lock, in fact constitutes a transformer therewith.
  • the blocking of the transistor M 1 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 M 1 is chosen so as to have a series resistance in conduction of 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 d '' ensure correct operation of the switching transients.
  • the transistor M 1 MOSFET When the transistor M 1 MOSFET is conductive, the voltage across the primary of the transformer, that is to say of the inductance L 1 , is close to the supply voltage Vcc whereas, when the conduction, the overvoltage that appears on the same inductor L 1 is transmitted to the inductor L 2 formed by the coil 240 at the lock.
  • the aforementioned received voltage, at the lock, is therefore asymmetrical and the amplitude generated during the blocked alternation of the MOSFET transistor M 1 is greater than that generated during its alternation in conduction.
  • the bidirectional transmission of 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, by virtue of the transmission part and 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 R 1 already mentioned, a MOSFET transistor, referenced M 2 , including the drain and source electrodes are connected in parallel on the aforementioned resistor R 1 .
  • the gate electrode of the MOSFET transistor M 2 is controlled by a current amplifier, of structure similar to that described above, and constituted by the bipolar transistors Q 3 and Q 4 , the common base electrode of which is controlled by the output of the logical calculation unit 11 , 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 4 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 4 , 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 R 1 , seen by the inductance L 1 .
  • the aforementioned inductance constituting the primary circuit of the transformer is then charged by a variable impedance according to 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 M 2 may have characteristics similar to those of the MOSFET M 1 , 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 bit rate of the information then being 4,800 baud.
  • the reception part of the transceiver module 1 2 it is indicated that this part is directly connected to the common point of the resistor R 1 and the inductor L 1 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 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 carried out at the level of the key previously. described in the description.
  • the reception part of the transceiver module 1 2 is connected via a capacitor C 1 to the aforementioned common point R 1 L 1 and an inhibition circuit Q 5 , Q 6 and R 2 , R 3 .
  • a resistance bridge R 4 , R 6 , R 7 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 C 1 / 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 A 1 constituting, with the resistors R 5 , R 8 and capacitors C 3 and C 4 , 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 R 9 and R 10 , a capacitor C 5 being connected in parallel on the resistor R 10 .
  • 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 bit stream at the reception input of the microcontroller, that is to say of the logical key calculation unit 1 1 .
  • the rest state is fixed by a voltage offset generated by the resistive bridge R 11 , R 12 .
  • the input impedance of the filtering stage is taken high enough 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 cutoff frequency of 50 kHz.
  • Resistors R 11 and R 12 ensure a shift of the signal to the reference voltage.
  • Comparator A 3 is chosen so as to require a low supply voltage, 3 V, and 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 1 1 , the resistor R 12a constituting a bias resistance 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 As shown in the aforementioned FIG. 5b, the energy is restored from the secondary winding L 2 via a diode bridge, denoted D 1 , D 2 , D 3 and D 4 , mounted symmetrically.
  • the diode bridge is referenced 250.
  • the common point of the diodes D 1 , 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 common point of the diodes D 1 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 M 1 on the primary winding L 1 .
  • 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 8 , which is at rest non-conductive. At rest, the blocking of transistor Q 7 causes that of transistor Q 8 .
  • 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 15a 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 power to the 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 enabling energy storage at the input and the stabilization of the voltage at the output of the voltage regulator 251.
  • the two half-waves of the signal are then used.
  • the conducting state of the MOSFET transistor M 1 generates a voltage of the order of 8V across the terminals of the secondary L 2 , this voltage source having a low output impedance.
  • the blocked state of the MOSFET transistor M 1 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 being able to be carried out at 80% within 10% of the start of the duration of the high amplitude half period due to the phenomenon of transient overvoltage generated by the switching of the MOSFET transistor M 1 .
  • FIG. 5c represents the voltage developed on the drain of the MOSFET transistor M 1 , at the common point of the coil L 1 and of the aforementioned MOSFET transistor 1
  • the power signal PS can be represented from FIG. 5c by anamorphosis graph, taking into account the DC voltage Vcc and temporal axis affinity due to the presence of the resistor R 1 .
  • 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 voltage and impedance and the other to a source. amplitude voltage and low 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 further comprises 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 14 connected to the reference voltage.
  • the base of the bipolar transistor Q 7 then receives, via a resistor R 13 the binary signal delivered by the logic unit for calculating the lock 2 1 , this binary signal being representative of the data, that is to say say of the lock access control signal delivered by the electronic lock 2.
  • the logic unit for calculating the lock 2 1 can be constituted by a microprocessor.
  • the bit stream delivered on the base electrode of the transistor Q 7 then ensures, through the latter, the switching of the load resistor R 15 on a midpoint of the diode bridge 250, that is to say tell 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 1 of the electronic key 1 via the transformer. This current variation is transformed into a voltage variation on the resistance R 1 of the load of the winding L 1 above, 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 D 1 .
  • 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 D 1 , D 4 of the diode bridge 250, because this signal is distorted by the filtering and regulation capacities associated with the regulator. 251, namely capacities C 7 and C 8 .
  • the received signal is taken at the midpoint of the aforementioned diode bridge 250 and in particular on the branch of the diode bridge 250 which rectifies the alternation of lower amplitude, c ' i.e. the branch D 1 , D 3 or D 2 , D 4 .
  • This alternation corresponds to the conductive state of the MOSFET switching transistor M 1 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 power supply to the lock. Under these conditions, the alternation supplying the lowest voltage can then be used to receive the information delivered by the winding L 1 of the transformer primary, that is to say the key access control signal. .
  • the second branch of the bridge of diodes 250 then supplies current. Operation mode aforementioned may then no longer allow separation to be ensured of energy supply and information by use of signal amplitude asymmetry PS power.
  • the processing chain comprises a demodulation stage formed by the resistor R 16 , the capacitor C 9 and the resistor R 17 .
  • This demodulation stage performs an amplitude demodulation at the cutoff frequency of 50 kHz and plays the role of a low-pass filter.
  • C 10 is a bonding 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. Sa can also be inserted between the capacitor C 10 and the common point of the resistance R 16 of the capacitance C 9 and of the resistance R 17 , as will be described in more detail later in the description.
  • a bias bridge formed by the resistors R 18 , R 20 , R 21 and the decoupling capacity C 11 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 bond 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 R 19 and capacitors C 12 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 BUTTERWORTH filter.
  • the aforementioned 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-capacitance filter formed by resistors R 25 , R 26 and capacitance C 14 makes it possible to provide a voltage offset making it possible to assign to a comparison stage, constituted by comparator A 6 , a stable state 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 6 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 calculation unit 2 1 of 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 logical calculation unit 2 1 . 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 delete the quartz oscillator normally associated with the logic calculation unit, that is to say tell the microcontroller or microprocessor 2 1 .
  • the embodiment of the key circuits and lock as shown in FIGS. 5a and 5b have enabled, thanks to the adapted choice of physical parameters of components, optimum power transfer and of electrical energy, between the key and the lock, for a impedance brought back 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. Power values higher transmissions can be obtained.
  • inhibitor circuits can be introduced in order to make the reception part of the key and the lock insensitive, the signals transmitted by the key not being perceived by the latter, and vice versa for the lock, in order to reduce the time of turnaround.
  • the turnaround time is defined as the minimum duration of rests 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 6 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 Q 5 controlling the conduction respectively the non-conduction of the transistor Q 6 to ensure, from a command signal of inhibition circuit SCD respectively of the command signal of the inhibition circuit SCD *, at the time of transmission / reception or reversal switching time, 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.
  • the key electronic 1 allows to generate and transmit in a way unidirectional to electronic lock 2 signal of power such as the PS signal including a period is shown in the right part of FIG. 6a.
  • This signal consists of an asymmetrical periodic signal as shown in Figure 5c.
  • the protocol, object of the present invention is to transmit in a step 1000, referenced a), the key electronic 1 to electronic lock 2, the signal of PS power so as to supply over at least a half high amplitude period at electronic lock 2 the electrical energy carried by the power signal during this half period of high amplitude.
  • the power transfer takes place especially in the specific embodiment of figure 5a at 80% during the 10% of the start time of the aforementioned half high amplitude period.
  • step 1000 Associated with step 1000 is a step 1001 also bearing the reference b), for storing the electrical energy carried by the power signal PS, this storage occurring at the level of the electronic lock 2.
  • steps 1000 and 1001 of FIG. 6a can be concomitant, the transmission of electrical energy and storage of this energy at the lock, especially by through the input capabilities of the regulator voltage delivering the regulated voltage Vreg in the case of embodiment of FIG. 5b are substantially concomitant for the duration of the half amplitude period high considered.
  • the steps a) and b), i.e. 1000 and 1001 are shown successive.
  • step 1002 can consist of, either in a complete access control process between the electronic key and the electronic lock, either at a slice of rank r of a control process full access. This process is thus distributed over several successive slices of corresponding rank r and performed for half periods of low amplitude PS power signal.
  • the access control protocol in accordance with the subject of the present invention, comprises in in addition to the steps of memorizing at the electronic key and lock calculation results intermediaries corresponding to the part of the process access control, i.e. to the implementation part for the Tr tranche of access control signals of key and lock.
  • the step of memorizing the results of intermediate calculations is not shown in the figure 6a because it is a classic step in terms of data processing.
  • steps a), b), c), i.e. 1000, 1001, 1002 shown in figure 6a are then repeated on a succession of pairs of half periods of high amplitude and low amplitude of the PS power signal to actually ensure completeness the conduct of the access control protocol.
  • this step or this criterion of test bears the reference 1003.
  • the access control protocol in accordance with the object of the present invention is then terminated by an end step consisting of a referenced access refusal 1004. Indeed, it is thus possible to make access conditional to the enclosure confined to the success of all tranches successive bidirectional transfer of signals from electronic key and lock access control.
  • test 1003 can then be followed of a test 1005 relating to the completeness of the conduct of the access control protocol and achieving this last successfully.
  • the 1005 test is of course performed on positive response to the previous test 1003.
  • the access control protocol object of the present invention
  • the access control process described in the aforementioned document consists, by way of nonlimiting example, in performing in a first tranche, denoted T 1 , a transmission step by the electronic key, noted 1 kj , of an identification request message, noted A ki . This identification request message is transmitted to the lock marked 2 i .
  • the above-mentioned tranche T 1 is followed by a tranche T 2 consisting for example of the transmission of a random variable message, noted a ij , by the electronic lock 2 i to the electronic key 1 kj .
  • This transmission is carried out from the electronic key 1 kj to the electronic lock 2 i .
  • the slice T 3 can then be followed by a slice T 4 , which is then carried out at the level of the electronic lock 2 i from initial validation data V i , this slice T 4 then consisting in a verification of the authenticity the signature value based on specific authentication data.
  • references k and j correspond respectively 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 aforementioned French patent application.
  • the index i of each electronic lock 2 i corresponds to a physical address assigned to the corresponding electronic lock.
  • signature calculation operations C i and signature calculation verification are carried out for example using private keys K'S and public keys KP, K'P, under the conditions mentioned in the aforementioned French patent application. .
  • an access control device between an electronic key and lock implements a particularly access control protocol efficient insofar as complex operations of encryption - decryption of data can be associated and made conditional on prior operations energy transfer allowing alone empowerment to conduct calculation operations for aforementioned signature and verification.
  • the access control device between a key and an electronic lock and control protocol of access, objects of the present invention appear particularly well suited to managing a number very important electronic locks from a set reduced electronic keys programmed for this purpose. They appear particularly well suited to the mailbox management, especially in rural areas, where mailboxes can be moved away from sources power supply.
  • the access control device between a key and an electronic lock and control protocol access, objects of the present invention can be put implemented to manage reserved access enclosures requiring high security control.

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Description

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 boítes aux lettres pour lesquelles des systèmes d'ouverture - fermeture mécaniques puis, plus récemment, électroniques, pour ce qui concerne les enceintes protégées, ont été mis en oeuvre.
Parmi les systèmes électroniques, certains développements ont en particulier proposé un processus de télé-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 tels que ceux décrits notamment dans EP-0 505 084 et EP-0 288 791, 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 oeuvre, 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 boítes aux lettres 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 oeuvre 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 oeuvre 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 oeuvre 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 oeuvre de protocoles de contrôle d'accès de haute sécurité.
Un autre objet de la présente invention est également la mise en oeuvre d'un dispositif de contrôle d'accès entre une clef et une serrure électroniques permettant la mise en oeuvre 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 oeuvre 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 oeuvre 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 oeuvre 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 signaux 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 boítes 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 1b représente, à titre de premier exemple non limitatif, un diagramme séquentiel du processus 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 oeuvre du dispositif de contrôle d'accès entre une clef et une serrure électroniques, conforme à l'objet de la présente 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 1b ;
  • 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 oeuvre 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 présente 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 serrure 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 électronique 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 illustratif, un mode de mise en oeuvre 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 électroniques, conforme à l'objet de la présente invention, sera maintenant donnée en liaison avec les figures 1a et 1b.
Ainsi que représenté sur la figure la, la clef électronique 1 comporte au moins une source d'énergie électrique 10, 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 sera 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 11, cette unité logique étant chargée de contrôler l'ensemble des opérations de fonctionnement de la clef électronique.
Ainsi que représenté en outre en figure 1a, la serrure électronique 2 comporte au moins une unité logique de calcul de serrure, portant la référence 21, et un module d'émission - réception 22 de signaux de contrôle d'accès de serrure. De manière classique, l'unité logique de calcul de serrure 21 permet également de contrôler toutes les opérations de fonctionnement de la serrure électronique 2. Ainsi, sous le contrôle respectif de l'unité logique de calcul 11 et de l'unité logique de calcul 21 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 oeuvre d'un protocole de contrôle d'accès entre la clef et la serrure électroniques 1, 2 précitées.
En référence à la même figure 1a, 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 10 et pouvant, bien entendu être piloté par l'unité logique de calcul de clef 11. 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 11 et piloté par cette dernière.
En outre, ainsi que représenté sur la même figure 1a, 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 générateur 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 signaux 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 25 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 21. En ce qui concerne 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 25 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 oeuvre 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 L1, et secondaire, noté L2, sont alors couplés électromagnétiquement 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'accès, objet de la présente invention, tel que représenté en figure 1a, peut être illustré, à titre d'exemple non limitatif, ainsi que représenté en figure 1b. On note en particulier que dans le cas de la mise en oeuvre 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 1b, 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 oeuvre du processus de contrôle d'accès proprement dit, conduit lors du transfert bidirectionnel de données, apparaít alors comme une condition nécessaire à la mise en oeuvre de l'ensemble du protocole de contrôle d'accès conforme à l'objet de la présente invention. En conséquence, sur la figure 1b 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 1b 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 niveau de la serrure 2, permet d'assurer une fonction de veille de cette dernière. A cet effet, la source d'énergie électrique auxiliaire 20 est adaptée de façon à permettre, au moins, l'alimentation de l'unité logique de calcul de serrure 21 ainsi que la partie réception du module d'émission - réception 22, afin de permettre la conduite de la fonction de veille sous l'autorité de l'unité logique de calcul de serrure 21.
Sur la figure 2b, on a représenté un diagramme séquentiel d'un protocole de contrôle d'accès mis en oeuvre 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'identification, 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 message 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 transfert unidirectionnel d'énergie est réalisé conditionnellement 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 invention, 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 maintenant 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 oeuvre.
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 1a, ce mode opératoire correspondant à celui représenté en figure 1b, 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'amplitudes 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 électronique 1 et la serrure électronique 2 pour la mise en oeuvre du protocole de contrôle d'accès proprement dit par transfert bidirectionnel de données clef/serrure, ainsi que représenté en figure 1b 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'écrêtage 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 oeuvre 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 oeuvre, 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 demies périodes d'amplitude basse, les étapes de transfert unidirectionnel d'énergie clef/serrure et de transfert bidirectionnel 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 ultérieurement dans la description.
Une description plus détaillée d'une clef et d'une serrure électroniques permettant la mise en oeuvre 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 B1, le bloc de matériau moulé étant par exemple injecté autour d'une plaquette à circuit imprimé, notée PIC1, sur laquelle sont montés les différents modules fonctionnels précédemment mentionnés dans la description en liaison avec les figures 1a ou 2a, ces modules fonctionnels portant pour cette raison les mêmes références et étant représentés, de même que la plaquette à circuit imprimé, en pointillés.
On note en particulier que le bloc B1 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 11, 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 11, 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 programmes 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 11. En ce qui concerne le mode opératoire de l'ensemble et la notion de pilotage par l'unité logique de calcul de clef 11, on indique que la mise en oeuvre du protocole de contrôle d'accès du dispositif, objet 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 ensuite être libre, c'est-à-dire en l'absence de contrôle effectif de l'unité logique de calcul de clef 11, 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 B1, 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 B1.
Enfin, et de manière non limitative, le boítier B1 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 boítier B2 en matériau plastique injecté moulé, ce boítier B2 étant intégré à la boíte à lettres ou à l'enceinte BL dont l'accès est réservé. Le boítier 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, 21, 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 24 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 boítier 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 optionnellement 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 boítier B1 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 oeuvre de la cavité 241 n'est pas limitée à une mise en oeuvre 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'accès. 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 oeuvre 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 1a ou 2a, peut incorporer un tel système de détection afin de procéder à l'enclenchement/déclenchement de la batterie pour assurer l'alimentation de l'ensemble. La fonction précitée peut également être mise en oeuvre 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 11, 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 Q1 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 11 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 M1, connecté entre la tension de référence et le bobinage 140, dénoté L1, du circuit de transfert 14 du signal de puissance PS et du signal de contrôle d'accès de clef et de serrure. Le transistor MOSFET M1 est connecté en série avec le bobinage L1 précité et la grille du transistor M1 est reliée au signal de porteuse amplifié délivré par les transistors bipolaires Q1 et Q2. L'électrode de drain du transistor MOSFET M1 est ainsi connectée en série avec le bobinage constituant l'inductance L1, laquelle elle-même est connectée en série avec une résistance de charge R1 de faible valeur reliée à la tension d'alimentation Vcc.
D'une manière plus spécifique, on indique que la résistance R1 telle que représentée en figure Sa constitue une résistance de charge pour le transistor MOSFET M1 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 M1 permet d'assurer la commutation alternative de ce dernier, ce transistor provoquant le passage d'un courant dans l'inductance L1, 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 M1 provoque alors l'apparition d'une surtension sur l'électrode de drain de ce dernier et, en conséquence, sur les enroulements du transformateur précédemment cité. Le transistor MOSFET M1 est choisi de façon à présenter une résistance série en conduction 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 M1 MOSFET est conducteur, la tension aux bornes du primaire du transformateur, c'est-à-dire de l'inductance L1, est voisine de la tension d'alimentation Vcc alors que, lors de la rupture de la conduction, la surtension qui apparaít sur cette même inductance L1 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 M1 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 R1 déjà mentionnée, un transistor MOSFET, référencé M2, dont les électrodes de drain et de source sont connectées en parallèle sur la résistance R1 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 bipolaires Q3 et Q4 dont l'électrode de base commune est pilotée par la sortie de l'unité logique de calcul 11, 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 Q4 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 Q4, 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 R1, vue par l'inductance L1. L'inductance précitée constituant le circuit primaire du transformateur est alors chargée par une impédance variable 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 présenter des caractéristiques semblables à celles du transistor MOSFET M1, 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 R1 et de l'inductance L1 précédemment mentionnées. Ce point commun délivre 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 semblable 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 C1 au point commun R1L1 précité et d'un circuit d'inhibition Q5, Q6 et R2, R3. Un pont de résistances R4, R6, 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 C1 / 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 A1 constituant, avec les résistances R5, R8 et les capacités C3 et C4, 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 R10, une capacité C5 étant connectée en parallèle sur la résistance R10. Enfin, 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 11. L'état de repos est fixé par un décalage de tension engendré par le pont résistif R11, R12.
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 R11 et R12 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'alimentation, 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 11, la résistance R12a 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 secondaire L2 par l'intermédiaire d'un pont de diodes, notées D1, D2, D3 et D4, montées symétriquement. Le pont de diodes est référencé 250. Le point commun des diodes D1, 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 D1 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 M1 sur l'enroulement primaire L1.
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 Q8, lequel est au repos non conducteur. Au repos, le blocage du transistor Q7 entraíne celui du transistor Q8. 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 R15a destinée à fixer le potentiel de l'enroulement L2 lorsque le transistor Q8 est bloqué.
Enfin, le point commun des diodes D1 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'alimentation 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 stabilisation 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 L1 et L2, les deux alternances du signal sont alors exploitées. L'état conducteur du transistor MOSFET M1 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 M1 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 récupération 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 M1. Alors que la figure 5c représente la tension développée sur le drain du transistor MOSFET M1, au point commun de la bobine L1 et du transistor MOSFET M1 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 présence de la résistance R1. 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 résistances de charge R15 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 R14 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 21, 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 21 peut être constituée par un microprocesseur. Le train binaire délivré sur l'électrode de base du transistor 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 L1 de la clef électronique 1 par l'intermédiaire du transformateur. Cette variation de courant est transformée en une variation de tension sur la résistance R1 de charge de l'enroulement L1 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 l'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 D1.
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 D1, 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 capacités 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 D1, D3 ou D2, D4. Cette alternance correspond à l'état conducteur du transistor de commutation MOSFET M1 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. Ainsi, 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'alimentation 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 L1 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 séparation de la fourniture d'énergie et des informations par utilisation de la disymétrie 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 chaíne de traitement. La chaíne de traitement, ainsi que représenté en figure 5b, comprend un étage de démodulation formé par la résistance R16, la capacité C9 et la résistance R17. 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. C10 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 Sa 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 R17, ainsi qu'il sera décrit de manière plus détaillée ultérieurement dans la description.
Un pont de polarisation constitué par les résistances R18, R20, R21 et la capacité C11 de découplage à la tension de référence permet d'ajuster la valeur moyenne du signal à la valeur moitié de la tension régulée d'alimentation Vreg. En liaison avec la capacité C10, 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 chaíne 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 C12 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 BUTTERWORTH.
L'étage de filtrage précité est suivi d'un amplificateur 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 C14, permet d'apporter un décalage en tension permettant d'assigner à un étage de comparaison, constitué par le comparateur A6, 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 A6 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 21 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 21. 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 21.
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 L1, 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 introduits 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 émission 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 Q6 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 Q6 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 physique mis en oeuvre 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 oeuvre 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 oeuvre 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 complétude 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 intermédiaires, peut alors être rendue conditionnelle à la satisfaction d'un critère de test de complétude 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 complétude 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'accès 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 complétude 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 oeuvre par exemple conformément au processus de contrôle d'accès décrit dans le document FR-2 774 833 auquel l'homme du métier peut se référer pour obtenir des détails quant à sa mise en oeuvre. On rappelle en particulier, en référence avec la figure 6b, que le processus de contrôle d'accès décrit dans le document précité consiste, à titre d'exemple non limitatif, à effectuer dans une première tranche, notée T1, une étape de transmission par la clef électronique, notée 1kj, d'un message de demande d'identification, noté Aki. Ce message de demande d'identification est transmis à la serrure notée 2i.
La tranche T1 précitée est suivie d'une tranche T2 consistant par exemple en la transmission d'un message variable aléatoire, noté aij, par la serrure électronique 2i vers la clef électronique 1kj.
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 1kj, à effectuer un calcul de la signature du message variable aléatoire, cette signature étant notée Ci = Sk's (aij), puis de transmission de cette signature Ci et de données d'authentification spécifiques DAj. Cette transmission est effectuée de la clef électronique 1kj vers la serrure électronique 2i.
La tranche T3 peut ensuite être suivie d'une tranche T4, laquelle est alors réalisée au niveau de la serrure électronique 2i à partir de données de validation initiale Vi, cette tranche T4 consistant alors en une vérification de l'authenticité de la valeur de signature en fonction de données spécifiques d'authentification.
En référence à la demande de brevet français FR-2 774 833 précédemment citée dans la description, on indique que les étapes de transmission de données réalisées aux tranches T1, 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 1kj à la serrure électronique 2i en fonction de cette charge de calcul nécessaire à la mise en oeuvre de chaque tranche correspondante, et en particulier du temps de calcul du microprocesseur, ou microcontrôleur, équipant l'unité logique de calcul 21 de la serrure électronique. Cette modulation peut être effectuée conformément au protocole tel que défini précédemment dans la description en liaison avec les figures 1b 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 1kj à la serrure électronique 2i de la valeur de signature Ci du message variable aléatoire d'incitation à authentification et de données d'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 2i de l'authenticité de la valeur de signature en fonction des données spécifiques d'authentification, peut être mise en oeuvre conformément aux enseignements donnés dans la demande de brevet français précitée.
On indique en effet que, pour toute clef électronique 1kj, 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 précitée. 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 oeuvre 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 boítes à lettres, notamment en milieu rural, où les boítes 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 oeuvre pour assurer la gestion d'enceintes à accès réservé nécessitant un contrôle de haute sécurité.

Claims (10)

  1. Dispositif de contrôle d'accès comprenant une clef (1) et une serrure (2) électroniques, la clef électronique comportant au moins une source d'énergie électrique (10), une unité logique de calcul de clef (11) , un module d'émission-réception (12) de signaux de contrôle d'accès de clef et la serrure électronique comportant au moins une unité logique de calcul de serrure (21) et un module d'émission-réception (22) de signaux de contrôle d'accès de serrure pour la mise en oeuvre 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 (13), 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 (14) 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 (24) de serrure desdits signaux de contrôle d'accès de clef et de serrure et audit signal de puissance ; et
    des moyens de stockage (25) 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, caractérisé en ce que lesdits moyens de transfert (14) de clef et lesdits moyens de transfert (24) 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 électromagnétiquement lors de la mise en présence de la clef électronique et de la serrure électronique.
  3. Clef électronique (1) comportant au moins une source d'énergie électrique (10), une unité logique de calcul de clef (11), un module d'émission-réception (12) de signaux de contrôle d'accès de clef pour la mise en oeuvre 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 (13) alimentés par ladite source d'énergie électrique et pilotés par ladite unité de calcul de clef ; et
    des moyens de transfert (14) 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, 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.
  4. Serrure électronique (2) comportant au moins une unité logique de calcul de serrure (21) et un module d'émission-réception (22) de signaux de contrôle d'accès de serrure pour la mise en oeuvre 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 (24) de serrure desdits signaux 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 (25) de l'énergie électrique véhiculée par ledit signal de puissance, interconnectés audit bobinage, 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.
  5. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que celui-ci comporte une clef électronique (1) selon la revendication 3 et une serrure électronique (2) selon la revendication 4, le manchon et la cavité constitutifs des moyens de transfert de la clef respectivement de la serrure étant constitués par un matériau magnétique.
  6. Protocole de contrôle d'accès entre une clef électronique (1) selon la revendication 3 et une serrure électronique (2) selon la revendication 4, la clef électronique permettant d'engendrer et de transmettre de manière unidirectionnelle à la serrure électronique un signal de puissance 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 (1000) 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 (1001) 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 (1002) un transfert bidirectionnel de signaux de contrôle d'accès entre la clef et la serrure électroniques, 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.
  7. Protocole de contrôle d'accès selon la revendication 6, 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 complétude de conduite dudit protocole de contrôle d'accès.
  8. Protocole de contrôle d'accès selon la revendication 7, 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 complétude de ladite partie du processus de contrôle d'accès.
  9. Protocole selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que, en l'absence de source d'énergie électrique au niveau de la serrure, le transfert unidirectionnel 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 électronique.
  10. Protocole selon l'une des revendications 6 à 8, 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 électronique 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.
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