ES2320853T3 - Objeto portatil sin contacto que comprende uno o varios dispositivos perifericos sin contacto. - Google Patents

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Abstract

Objeto portátil sin contacto (10) que comprende un chip principal (12) y una antena principal (14) que permite la comunicación entre dicho chip y un lector asociado a dicho objeto portátil sin contacto, y que comprende además al menos un dispositivo periférico sin contacto (16, 18) que presenta una función diferente de dicho chip principal, no conectado por contacto óhmico a este último; estando dicho objeto portátil caracterizado porque dicho dispositivo periférico sin contacto recibe energía y datos por medio de un bobinado plano (28, 32) que desempeña la función del secundario de un transformador cuyo primario está constituido por dicha antena principal, cuando esta última recibe energía y datos que proceden de un lector de dicho objeto portátil, por acoplamiento electromagnético.

Description

Objeto portátil sin contacto que comprende uno o varios dispositivos periféricos sin contacto.
Campo técnico
La presente invención se refiere a los objetos portátiles y más en particular a un objeto portátil sin contacto que comprende al menos un periférico sin contacto óhmico con el chip principal.
Estado de la técnica
Los objetos portátiles, tales como las tarjetas con chip sin contacto, se utilizan ampliamente hoy en día en numerosas aplicaciones. Se trata por lo general de tarjetas con formato ISO que se acoplan a lectores, telealimentadas a través de éstos, es decir a través de los cuales reciben la energía en forma de campo magnético y con los que se comunican. En los sectores de los transportes públicos, también se han puesto en práctica dichos medios en forma de tarjetas ISO o en forma más reducida como en tiques. Los usuarios presentan las tarjetas de abono delante de los lectores con el fin de acceder al transporte público. La comunicación que se establece entre la tarjeta y el lector permite el reconocimiento del usuario y el cargo por el viaje en la cuenta de éste.
Estos medios también se han desarrollado como medio de pago. Este es el caso por ejemplo del monedero electrónico. Este último sirve para pagar pequeñas sumas en los comercios. Está constituido por una tarjeta con chip. Esta tarjeta se carga con crédito en un distribuidor especializado. El usuario puede entonces utilizarla para pagar las compras, presentándola ante un lector. La comunicación entre la tarjeta y el lector supone el cargo de la suma correspondiente a la compra.
Numerosas empresas han desarrollado asimismo unos medios de identificación de su personal por tarjeta con chip sin contacto. Su paso por delante de un lector permite identificar al poseedor de la tarjeta autorizando o no su acceso a una zona controlada. Los empleados pueden utilizar asimismo la misma tarjeta para "fichar".
El empleo cada vez más sistemático de la tecnología de tarjetas con chip hace que surjan nuevas necesidades.
La primera de estas necesidades es la posibilidad de conocer información directamente en el objeto portátil sin contacto. En efecto, el usuario quiere poder conocer información contenida en el chip de la tarjeta y no por ello estar obligado a colocar la tarjeta en el campo de un lector y leer la información directamente en la pantalla del lector. En efecto, esta limitación se encuentra en la utilización del monedero electrónico. El usuario sólo puede conocer su saldo cuando recarga la tarjeta con dinero o cuando efectúa una transacción, es decir cuando se alimenta la tarjeta gracias al campo magnético emitido por un lector.
Existe en el mercado un medio de paliar estos inconvenientes. Este medio es un estuche para el monedero electrónico que presenta una pantalla que permite consultar el saldo de la tarjeta en cualquier momento. Deslizando esta última hasta el interior del estuche, se establece un contacto entre el chip de la tarjeta y el del estuche. La comunicación por contacto supone la visualización del saldo en la pantalla del estuche. Sin embargo, esta tecnología adolece de varios inconvenientes. El primero de estos inconvenientes es que el estuche necesita una fuente de alimentación interna que permita el funcionamiento del estuche y la comunicación entre la tarjeta y el estuche. Esta fuente de alimentación es por lo general una pila. Por tanto, hay que cambiar con regularidad esta pila cuando se gasta. El segundo inconveniente reside en el hecho de que el estuche sólo acepta las tarjetas que están configuradas para funcionar con éste. De este modo, no se pueden utilizar varias tarjetas diferentes.
Una segunda necesidad es la posibilidad de utilizar una misma tarjeta en varias aplicaciones diferentes. En efecto, puede imaginarse que una tarjeta pueda comunicarse con dos lectores diferentes. De este modo, una tarjeta puede ser susceptible de funcionar con sistemas diferentes. En efecto, una tarjeta de crédito que funciona en los cajeros automáticos puede utilizarse como monedero electrónico. Asimismo, una tarjeta de transporte sin contacto puede utilizarse para pagar pequeñas sumas. La misma tarjeta se convierte entonces en un accesorio que puede utilizarse de manera cotidiana en varias aplicaciones diferentes.
Una tercera necesidad puede ser disponer en la tarjeta sin contacto de un pequeño teclado que permita introducir datos durante una transacción entre la tarjeta y un terminal. Un teclado de este tipo se dispondrá en el cuerpo de la tarjeta con chip.
Las tarjetas actualmente en el mercado sólo disponen de un chip principal que sólo permite comunicarse con un único tipo de sistema.
Además, estas funciones secundarias necesitan una fuente de energía para funcionar cuando la tarjeta está en el campo magnético emitido por el lector con el que ésta se comunica.
Por último, la utilización de periféricos para realizar estas funciones puede suponer un fallo en el funcionamiento del chip principal y concretamente durante la comunicación entre este último y su lector asociado.
Sin embargo, el documento WO-A-96/03713 describe un objeto portátil sin contacto que comprende un chip principal y una antena principal que permiten la comunicación entre el chip y un lector asociado, y que comprende además un dispositivo periférico sin contacto que presenta una función diferente del chip principal, no conectado por contacto óhmico a este último.
Exposición de la invención
El objetivo de la invención es evitar estos inconvenientes proporcionando un objeto portátil que presenta varias funciones independientes, que puede comunicarse con varios sistemas diferentes, gracias a uno o varios periféricos independientes, necesitando sólo estos periféricos para su funcionamiento un escaso consumo de energía y presentado sólo una influencia reducida en el funcionamiento del chip principal.
La presente invención se refiere a un objeto portátil sin contacto que comprende un chip principal y una antena principal que permite la comunicación entre el chip y un lector asociado al objeto portátil sin contacto, y que comprende además al menos un dispositivo periférico sin contacto que presenta una función diferente del chip principal, no conectado por contacto óhmico a este último. El dispositivo periférico sin contacto recibe energía y datos por medio de un bobinado plano que desempeña la función de secundario de un transformador cuyo primario está constituido por la antena principal, cuando esta última recibe la energía y datos que provienen de un lector del objeto portátil, por acoplamiento electromagnético.
Según un modo de realización particular, la invención se refiere a una tarjeta con chip sin contacto que comprende un chip secundario independiente del chip principal y que se comunica con un lector diferente del lector del chip principal.
Breve descripción de las figuras
Los objetivos, objetos y características de la invención se pondrán más claramente de manifiesto a partir de la lectura de la descripción siguiente haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
La figura 1 representa un objeto portátil sin contacto que comprende una pluralidad de dispositivos periféricos.
La figura 2 representa un objeto portátil sin contacto que comprende un chip secundario y un periférico de visualización.
La figura 3 representa el esquema eléctrico de una tarjeta con chip sin contacto.
La figura 4 representa el esquema eléctrico de un dispositivo periférico.
Descripción detallada de la invención
La figura 1 representa una tarjeta con chip sin contacto en formato ISO. La tarjeta 10 comprende un chip principal 12. Este chip interactúa con un lector mediante una antena principal 14. En efecto, cuando la tarjeta se coloca en el campo magnético generado por el lector, se produce un acoplamiento electromagnético entre el chip 12 y el lector. Los datos y la energía transitan entonces entre el chip y el lector mediante su antena respectiva. La antena principal 14 está constituida por espiras circunferenciales crecientes. Cada uno de los extremos de esta antena está conectado al chip 12. La tarjeta con chip 10 comprende asimismo dos dispositivos periféricos 16 y 18. Estos dispositivos periféricos pueden ser de la misma naturaleza o de naturaleza diferente. No se conectan eléctricamente al chip principal y son independientes entre sí. Según otros modos de realización, la tarjeta puede comprender un único dispositivo periférico o más de dos, en función de las necesidades.
La figura 2 representa un ejemplo de tarjeta con chip en formato ISO que comprende dos periféricos de naturaleza diferente. La tarjeta con chip 20 comprende un chip principal 22 conectado a una antena principal 24. Esta tarjeta comprende asimismo un chip secundario 26 conectado a un bobinado plano 28. Comprende además un dispositivo periférico de visualización constituido por un chip (no visible), por una pantalla 30 y por un bobinado plano 32 que permiten que el dispositivo periférico de visualización reciba datos y energía cuyo origen es el lector o el chip principal.
El tamaño del bobinado plano varía en función de las especificidades del periférico al que está conectado. De este modo, se constata que el bobinado plano 28 es de tamaño más pequeño que el bobinado plano 32. Además, el tamaño depende asimismo de las especificidades de la tarjeta con la que funciona el periférico. Sea cual sea el periférico, se constata que no presenta ningún enlace eléctrico por cable directo ni con el chip principal 22, ni con su antena 24.
La figura 3 representa el esquema eléctrico de una tarjeta con chip sin contacto 34. El circuito eléctrico que la constituye comprende la antena principal 36 o antena de acoplamiento, al menos un condensador 38 y varias resistencias, incluyendo al menos una resistencia 40 y un conmutador electrónico 42. El cometido del condensador 40 es proporcionar una capacidad de sintonización que permita a la tarjeta con chip sin contacto entrar en resonancia con el lector cuando se coloca en el campo magnético producido por éste. La frecuencia a la que se produce la resonancia, es decir la frecuencia a la que el circuito de la tarjeta con chip y la del lector se sintonizan, es igual a 13,56 megahercios (MHz) según la norma actual. La resistencia 40 puede conmutarse mediante un conmutador electrónico 42 en el interior del chip, con el fin de generar una frecuencia subportadora de retromodulación entre la tarjeta con chip y el lector. Según un ejemplo particular que se corresponde con la norma actual, la frecuencia subportadora de retromodulación es de 847 kilohercios (kHz). Esta frecuencia subportadora de retromodulación permite que la tarjeta con chip envíe información hacia el lector.
La figura 4 representa el esquema eléctrico de un dispositivo periférico 44. Este último comprende un bobinado plano 46, varias resistencias que modelizan las cargas, incluyendo una resistencia 48 y un conmutador electrónico 50. El circuito del dispositivo periférico 44 no presenta capacidad de sintonización. No puede por tanto funcionar de manera autónoma con un rendimiento explotable a partir de la energía transmitida por el lector. Debe utilizar, por tanto, mediante acoplamiento con el circuito de antena principal, la sobretensión unida a la sintonización entre la tarjeta sin contacto y su lector. El principio es por tanto utilizar el circuito principal sintonizado de la tarjeta con chip sin contacto como el primario de un transformador. El bobinado plano 46 del dispositivo periférico constituye entonces el secundario de este transformador y recibe la energía y los datos por acoplamiento electromagnético. La resistencia 48, conmutada gracias a 50, permite modificar la impedancia del circuito con el fin de generar una frecuencia subportadora de retromodulación. En efecto, según un modo particular de funcionamiento, se puede hacer variar la impedancia del dispositivo periférico con el fin de transmitir una respuesta hacia el lector por retromodulación.
Como en el caso de cualquier transformador, la impedancia presentada por la electrónica del dispositivo periférico puede relacionarse en paralelo con la impedancia presentada del chip en la antena principal de la tarjeta sin contacto, en función de una reciprocidad m de acoplamiento entre la antena principal y el bobinado plano y de la relación n1/n2, siendo n1 el número de espiras de la antena principal de la tarjeta sin contacto y n2 el número de espiras de la antena del dispositivo periférico.
Si el dispositivo periférico presenta una impedancia grande así como una capacidad parásita muy escasa ante el rectificador, éste puede alimentarse cuando la tarjeta sin contacto está presente en el campo magnético del lector, sin por ello degradar de manera significativa el funcionamiento de esta última.
Según un modo de funcionamiento del dispositivo periférico, este último explota los datos proporcionados por el chip de la tarjeta sin contacto en forma de una instrucción específica emitida por la antena principal. Esta instrucción se genera una vez efectuada la transacción entre la tarjeta sin contacto y el lector.
Según otro modo de funcionamiento de dicho dispositivo periférico, este último puede explotar datos emitidos por el lector al mismo tiempo que la energía y transmitidos en modulación de amplitud hacia la tarjeta sin contacto y después transmitidos por la antena principal de ésta.
Según un modo de realización particular, el circuito del dispositivo periférico comprende un condensador que contribuye a la sincronización global. Esta capacidad puede acumularse entonces con la capacidad de sintonización del chip principal con el fin de ofrecer una capacidad de acoplamiento global que permite que los circuitos del chip principal, del dispositivo periférico y del lector se sintonicen con la frecuencia de trabajo del lector. Si varios dispositivos periféricos se colocan en la tarjeta con chip sin contacto, las capacidades de los dispositivos periféricos y del chip principal se acumulan con el fin de proporcionar la capacidad de sintonización global. La capacidad de sintonización del periférico es por lo general más escasa que la del chip principal de tal manera que la capacidad global se reparte al 75% en la capacidad del chip principal y al 25% en la capacidad del dispositivo periférico. La capacidad de sintonización global depende asimismo de la reciprocidad de acoplamiento y está asociada al número de vueltas de la antena principal y de las antenas de los dispositivos periféricos.
El dispositivo periférico puede funcionar con el mismo lector que el chip principal a una frecuencia idéntica a la del chip principal.
El dispositivo periférico puede funcionar con un lector específico a la misma frecuencia que la del chip principal.
Con el fin de obtener una frecuencia de acoplamiento global de 13,56 MHz, la frecuencia de resonancia propia de los diferentes circuitos presentes en la tarjeta es necesariamente más elevada que la frecuencia de trabajo.
Según otro modo de realización, el dispositivo periférico presenta una capacidad de sintonización que le permite acoplarse directamente con un lector específico. En este caso, la frecuencia de acoplamiento es diferente y más elevada que la del chip principal.
Los dispositivos periféricos pueden ser de tipos diferentes. Según un primer modo de realización, este dispositivo es un chip secundario que presenta instrucciones propias. Este chip puede interactuar con el mismo lector que el chip principal o con un lector específico.
Según un segundo modo de realización, el dispositivo periférico puede ser un dispositivo de visualización tal como se representa en la figura 2. Este dispositivo visualiza la información resultante de la interacción entre el chip principal y el lector. Este dispositivo de visualización puede visualizar concretamente la suma de dinero que queda en la tarjeta con chip sin contacto, si este último es un monedero electrónico. Puede asimismo visualizar información relativa al funcionamiento de la tarjeta. Según un modo de realización particular, la visualización se muestra de manera remanente, lo que permite que el usuario conozca la información en cualquier momento, entre dos transacciones.
Según un tercer modo de realización, el dispositivo periférico es un teclado. Se trata de manera preferida de un teclado numérico. Esta función puede ser particularmente interesante en la aplicación de la tarjeta con chip sin contacto como monedero electrónico. En efecto, un dispositivo de este tipo puede utilizarse para introducir la suma de dinero que queremos cargar en el monedero electrónico desde un distribuidor. Un teclado de este tipo puede utilizarse asimismo para introducir un código de acceso. El funcionamiento de este tipo de periférico necesita que el objeto sin contacto permanezca presente en el campo del lector durante la introducción.
El dispositivo periférico que funciona sin contacto óhmico, puede integrarse en el objeto portátil sin contacto durante su fabricación, el bobinado plano del dispositivo periférico está entonces en el mismo plano que la antena principal.
Según otro modo de realización, el dispositivo periférico puede insertarse en el objeto portátil una vez fabricado éste. En ese caso, el dispositivo periférico es disociable del objeto portátil.
En el caso en el que el dispositivo periférico sea disociable, la recepción de los datos y de la energía por este último sólo puede tener lugar en la proximidad del objeto portátil y cuando éste esté colocado en el campo magnético emitido por el lector. Asimismo, para poder emitir una respuesta en retromodulación, el dispositivo periférico debe colocarse en la proximidad del objeto portátil sin contacto.
En resumen, cada uno de los dispositivos periféricos constituyentes es independiente y no está conectado al chip principal del objeto portátil sin contacto, y no presenta por tanto incidencia ni sobre el funcionamiento del chip principal, ni sobre el funcionamiento de los demás dispositivos periféricos del objeto portátil, ni sobre las transacciones que se realizan entre el chip principal, los demás dispositivos periféricos y sus lectores. De este modo, en el caso en el que un dispositivo periférico es independiente físicamente del objeto portátil sin contacto, una disfunción de éste no repercute en la funcionalidad de los demás elementos del objeto portátil sin contacto, ya sea el chip principal o los demás dispositivos periféricos. El usuario siempre puede por tanto valerse de las funciones del chip principal y de los demás dispositivos periféricos que se encuentren eventualmente en la tarjeta. Por lo que respecta al dispositivo que falla, si éste está insertado en el objeto portátil sin contacto, puede cambiarse por un nuevo dispositivo periférico.

Claims (10)

1. Objeto portátil sin contacto (10) que comprende un chip principal (12) y una antena principal (14) que permite la comunicación entre dicho chip y un lector asociado a dicho objeto portátil sin contacto, y que comprende además al menos un dispositivo periférico sin contacto (16, 18) que presenta una función diferente de dicho chip principal, no conectado por contacto óhmico a este último;
estando dicho objeto portátil caracterizado porque dicho dispositivo periférico sin contacto recibe energía y datos por medio de un bobinado plano (28, 32) que desempeña la función del secundario de un transformador cuyo primario está constituido por dicha antena principal, cuando esta última recibe energía y datos que proceden de un lector de dicho objeto portátil, por acoplamiento electromagnético.
2. Objeto portátil (10) según la reivindicación 1, en el que dichos datos transmitidos por dicha antena principal (14) son generados por el chip principal (12) de dicho objeto portátil.
3. Objeto portátil (10) según la reivindicación 1 ó 2, en el que dicho dispositivo periférico comprende una capacidad de sintonización (38) que permite acoplar dicho dispositivo periférico a un lector.
4. Objeto portátil (10) según la reivindicación 3, en el que el acoplamiento del dispositivo se realiza mediante la combinación de las capacidades de sintonización de dicho dispositivo periférico y de dicho chip principal (12).
5. Objeto portátil (10) según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque dicho dispositivo periférico sin contacto es un dispositivo de visualización (30).
6. Objeto portátil (10) según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque dicho dispositivo periférico sin contacto es un chip secundario (26).
7. Objeto portátil (10) según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque dicho dispositivo periférico sin contacto es un teclado.
8. Objeto portátil (10) según una de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho dispositivo periférico puede enviar una respuesta a dicho lector de objeto portátil por retromodulación, mediante dicho bobinado plano (46), acoplado a la antena principal (14) de dicho objeto portátil.
9. Objeto portátil (10) según una de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho dispositivo periférico está integrado en dicho objeto portátil, estando dicho bobinado plano en el mismo plano que dicha antena principal (14) de dicho objeto portátil.
10. Objeto portátil (10) según una de las reivindicaciones 1 a 9, en el que dicho dispositivo periférico puede disociarse de dicho objeto portátil.
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