FR2623311A1 - Systeme d'identification a interrogation sans contact d'une etiquette electronique - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un système d'identification à interrogation sans contact d'une étiquette électronique 100 par une unité d'échange d'informations à proximité de laquelle est disposée l'étiquette à interroger, dans lequel : - l'étiquette électronique est dépourvue de source d'alimentation propre et comprend des moyens formant antenne 101, des moyens redresseurs 106, 107, des moyens récepteurs et décodeurs 112-115, une mémoire d'informations 125, et des moyens répondeurs, et - l'unité d'échange comprend des moyens formant antenne, des moyens émetteurs et des moyens récepteurs. Selon l'invention, les moyens formant antenne de l'étiquette électronique sont constitués par une antenne unique, et les bornes de cette antenne sont directement et simultanément reliées : . à un circuit redresseur 106, 107 permettant de dériver la tension continue d'alimentation des circuits internes de l'étiquette électronique, . à un circuit démodulateur 112, 113, 114 permettant de dériver le signal codé d'interrogation, et . à un circuit à impédance variable commandable 117. D'autre part, les moyens récepteurs de l'unité d'échange comprennent des moyens pour détecter les perturbations du champ électromagnétique résultant des variations d'impédance du circuit à impédance variable et pour en dériver le signal de réponse produit et transmis par l'étiquette électronique.
Description
SYSTÈME D'IDENnFICA#ON A INTERROGATION SANS CONTACT
DTNE ÉnQUE'rn# ÉLECTRONIQUE
La présente invention concerne un système d'identification à interrogation sans contact d'une étiquette électronique au moyen d'un unité d'échange d'informations à proximité de laquelle est disposée l'étiquette à interroger.
DTNE ÉnQUE'rn# ÉLECTRONIQUE
La présente invention concerne un système d'identification à interrogation sans contact d'une étiquette électronique au moyen d'un unité d'échange d'informations à proximité de laquelle est disposée l'étiquette à interroger.
La présente invention concerne plus précisément des systèmes d'identification à étiquettes électroniques "passives", c'est-à-dire des systèmes dans lesquels l'étiquette électronique est dépourvue de source d'alimentation propre, et comprend essentiellement:
des moyens formant antenne, pour la réception d'un rayonnement
électromagnétique émis par l'unité d'échange,
. des moyens redresseurs, pour dériver de ce rayonnement
électromagnétique une tension continue d'alimentation des circuits
internes de l'étiquette électronique,
. des moyens récepteurs et décodeurs, pour dériver de ce
rayonnement électromagnétique un signal codé d'interrogation,
une mémoire d'informations, dont la lecture et/ou l'écriture est
activée par ce signal codé d'interrogation,
. des moyens répondeurs, pour transmettre aux moyens formant
antenne un signal codé de réponse à la suite de la détection du
signal codé d'interrogation et fonction des informations lues et/ou
écrites dans la mémoire.
des moyens formant antenne, pour la réception d'un rayonnement
électromagnétique émis par l'unité d'échange,
. des moyens redresseurs, pour dériver de ce rayonnement
électromagnétique une tension continue d'alimentation des circuits
internes de l'étiquette électronique,
. des moyens récepteurs et décodeurs, pour dériver de ce
rayonnement électromagnétique un signal codé d'interrogation,
une mémoire d'informations, dont la lecture et/ou l'écriture est
activée par ce signal codé d'interrogation,
. des moyens répondeurs, pour transmettre aux moyens formant
antenne un signal codé de réponse à la suite de la détection du
signal codé d'interrogation et fonction des informations lues et/ou
écrites dans la mémoire.
Pour sa part, l'unité d'échange comprend:
. des moyens formant antenne, pour l'émission d'un rayonnement
électromagnétique vers l'étiquette électronique et la réception d'un
rayonnement électromagnétique émis par l'étiquette électronique,
. des moyens émetteurs, pour transmettre aux moyens formant
antenne le signal codé d'interrogation,
des moyens récepteurs, pour recevoir des moyens formant antenne
le signal codé de réponse.
. des moyens formant antenne, pour l'émission d'un rayonnement
électromagnétique vers l'étiquette électronique et la réception d'un
rayonnement électromagnétique émis par l'étiquette électronique,
. des moyens émetteurs, pour transmettre aux moyens formant
antenne le signal codé d'interrogation,
des moyens récepteurs, pour recevoir des moyens formant antenne
le signal codé de réponse.
Les différents systèmes à étiquette passive proposés par l'art antérieur présentent cependant, séparément ou cumulativement, un certain nombre d'inconvénients
Le plus souvent, les antennes respectives de l'étiquette électronique et de l'unité d'échange doivent être positionnées l'une par rapport à l'autre dans une configuration bien particulière pour permettre leur couplage ceci est en particulier le cas lorsque l'étiquette et l'unité d'échange comprennent une pluralité d'antennes pour assurer d'une part l'alimentation en énergie de l'étiquette et d'autre part l'échange des signaux, voire utilisent des antennes distinctes pour la transmission du signal d'interrogation (émis par l'unité d'échange vers l'étiquette) et pour celle du signal de réponse (émis par l'étiquette vers l'unité d'échange).
Le plus souvent, les antennes respectives de l'étiquette électronique et de l'unité d'échange doivent être positionnées l'une par rapport à l'autre dans une configuration bien particulière pour permettre leur couplage ceci est en particulier le cas lorsque l'étiquette et l'unité d'échange comprennent une pluralité d'antennes pour assurer d'une part l'alimentation en énergie de l'étiquette et d'autre part l'échange des signaux, voire utilisent des antennes distinctes pour la transmission du signal d'interrogation (émis par l'unité d'échange vers l'étiquette) et pour celle du signal de réponse (émis par l'étiquette vers l'unité d'échange).
Cette contrainte selon laquelle il est nécessaire de placer l'étiquette d'une certaine manière par rapport à l'unité d'unité d'échange peut être acceptable dans certains cas, par exemple lorsque l'étiquette est insérée dans une fente de l'unité d'échange, ou lorsque les objets portant les étiquettes défilent devant l'unité d'échange en ayant tous là même orientation et la même direction de déplacement.
Cette contrainte interdit cependant toute identification "au vol" d'objets disposés de manière aléatoire par rapport à l'unité d'échange, du fait de l'impossibilité d'assurer dans toutes les situations un couplage correct entre une étiquette et l'unité d'échange.
Un autre inconvénient des dispositifs proposés par l'art antérieur est que les étiquettes électroniques passives (c'est à dire dépourvues de source d'alimentation propre) fonctionnent généralement en mode "lecture seule", sans qu'il soit possible pour l'unité d'échange de modifier les informations contenues dans la mémoire de l'étiquette; en effet, la possibilité d'inscrire des informations nouvelles dans la mémoire, ou d'y modifier les informations existantes, suppose que l'on utilise soit une mémoire volatile (RAM par exemple) qui nécessite une alimentation interne à l'étiquette pour la conservation des informations, soit une mémoire morte programmable (PROM, EPROM ou EEPROM) qui requiert généralement pour l'écriture une tension élevée ("tension de programmation") qui ne peut être transmise par l'unité d'échange que par l'intermédiaire d'un contact électrique direct ou bien, dans le cas d'une transmission d'énergie sans contact, avec un couplage très étroit entre l'étiquette et l'unité d'échange, ce qui suppose un rayon d'action très faible pour cette dernière.
Un autre inconvénient des dispositifs de l'art antérieur est leur spécificité, c'est-à-dire qu'ils sont conçus pour une application bien particulière et répondent à un problème précis, n'étant de ce fait transposables à une autre application qu'au prix de modifications très substantielles de leur circuit.
Enfin, les étiquettes électroniques pour interrogation sans contact qui ont jusqu'à présent été proposées présentent toutes une taille relativement importante (plusieurs centimètres de côté), ce qui limite leur domaine d'application à l'identification d'objets de taille relativement importante et disposant d'une surface libre pour recevoir une telle étiquette.
La présente invention a pour but de pallier l'ensemble de ces inconvénients, en proposant un système d'identification à interrogation sans contact procurant simultanément l'ensemble des caractéristiques suivantes:
- absence d'orientation spécifique de l'étiquette par rapport à l'unité
d'échange pour permettre l'échange d'informations,
- possibilité pour l'unité d'échange de modifier les informations déjà
inscrites dans la mémoire de l'étiquette, ou d'y inscrire de nouvelles
informations,
possibilité d'utiliser des mémoires PROM, EPROM ou EXPROM et de
générer, à l'intérieur de l'étiquette, une tension et une puisance
suffisantes pour y inscrire des informations sous le contrôle de
l'unité d'échange.
- absence d'orientation spécifique de l'étiquette par rapport à l'unité
d'échange pour permettre l'échange d'informations,
- possibilité pour l'unité d'échange de modifier les informations déjà
inscrites dans la mémoire de l'étiquette, ou d'y inscrire de nouvelles
informations,
possibilité d'utiliser des mémoires PROM, EPROM ou EXPROM et de
générer, à l'intérieur de l'étiquette, une tension et une puisance
suffisantes pour y inscrire des informations sous le contrôle de
l'unité d'échange.
universalité, pour permettre, sans modification de la structure de
l'étiquette ni de celle de l'unité d'échange, l'adaptation à de très
nombreux cas de figure,
taille éventuellement très réduite de l'étiquette, ce qui permet de lui
donner par exemple la forme d'une pastille ayant un diamètre de
l'ordre de 10 à 15 mm, pour une épaisseur de l'ordre de quelques
millimètres,
haut degré de fiabilité de l'échange d'informations entre l'étiquette
et l'unité d'échange, toutes les étapes du protocole étant vérifiées au
fur et à mesure du déroulement de celui-ci,
vitesse de communication élevée,
possibilité pour l'unité d'échange de fonctionner en mode
"scrutation", c'est à dire d'interroger simultanément une pluralité
d'étiquettes situées dans son rayon d'action, une seule étiquette
(celle que l'on souhaite interroger et éventuellement modifier)
répondant au signal de scrutation et déclenchant le protocole
d'échange d'informations avec l'unité d'échange,
immunité aux parasites industriels,
enfin, possibilité de noyer l'ensemble des circuits de l'étiquette
électronique dans un bloc de résine, assurant sa protection vis à vis
d'une ambiance industrielle agressive.
l'étiquette ni de celle de l'unité d'échange, l'adaptation à de très
nombreux cas de figure,
taille éventuellement très réduite de l'étiquette, ce qui permet de lui
donner par exemple la forme d'une pastille ayant un diamètre de
l'ordre de 10 à 15 mm, pour une épaisseur de l'ordre de quelques
millimètres,
haut degré de fiabilité de l'échange d'informations entre l'étiquette
et l'unité d'échange, toutes les étapes du protocole étant vérifiées au
fur et à mesure du déroulement de celui-ci,
vitesse de communication élevée,
possibilité pour l'unité d'échange de fonctionner en mode
"scrutation", c'est à dire d'interroger simultanément une pluralité
d'étiquettes situées dans son rayon d'action, une seule étiquette
(celle que l'on souhaite interroger et éventuellement modifier)
répondant au signal de scrutation et déclenchant le protocole
d'échange d'informations avec l'unité d'échange,
immunité aux parasites industriels,
enfin, possibilité de noyer l'ensemble des circuits de l'étiquette
électronique dans un bloc de résine, assurant sa protection vis à vis
d'une ambiance industrielle agressive.
A cet effet, le système de l'invention est caractérisé en ce que
les signaux électromagnétiques échangés entre l'unité d'échange et
l'étiquette électronique le sont sur une fréquence unique, l'échange
d'informations étant réalisé en mode série semi-duplex,
les moyens formant antenne de l'étiquette électronique sont
constitués par une antenne unique,
les bornes de cette antenne sont directement et simultanément
reliées
à a un circuit redresseur permettant de dériver la tension continue
d'alimentation des circuits internes de l'étiquette électronique,
à à un circuit démodulateur permettant de dériver le signal codé
d'interrogation, et à . a un circuit à impédance variable commandable,
l'étiquette électronique comprend un circuit de commande,
interposé entre le circuit démodulateur et le circuit à impédance
variable, d'une part, et la mémoire, d'autre part, pour
. décoder le signal d'interrogation reçu et commander en
conséquence la lecture et/ou l'écriture dans la mémoire, et
coder le signal de réponse en fonction du signal d'interrogation
reçu et/ou des informations lues et/ou écrites dans la mémoire et
commander en conséquence la variation d'impédance du circuit
à impédance variable, et en ce que
les moyens récepteurs de l'unité d'échange comprennent des
moyens pour détecter les perturbations du champ
électromagnétique résultant des variations d'impédance du circuit à
impédance variable et pour en dériver le signal de réponse produit et
transmis par l'étiquette électronique.
les signaux électromagnétiques échangés entre l'unité d'échange et
l'étiquette électronique le sont sur une fréquence unique, l'échange
d'informations étant réalisé en mode série semi-duplex,
les moyens formant antenne de l'étiquette électronique sont
constitués par une antenne unique,
les bornes de cette antenne sont directement et simultanément
reliées
à a un circuit redresseur permettant de dériver la tension continue
d'alimentation des circuits internes de l'étiquette électronique,
à à un circuit démodulateur permettant de dériver le signal codé
d'interrogation, et à . a un circuit à impédance variable commandable,
l'étiquette électronique comprend un circuit de commande,
interposé entre le circuit démodulateur et le circuit à impédance
variable, d'une part, et la mémoire, d'autre part, pour
. décoder le signal d'interrogation reçu et commander en
conséquence la lecture et/ou l'écriture dans la mémoire, et
coder le signal de réponse en fonction du signal d'interrogation
reçu et/ou des informations lues et/ou écrites dans la mémoire et
commander en conséquence la variation d'impédance du circuit
à impédance variable, et en ce que
les moyens récepteurs de l'unité d'échange comprennent des
moyens pour détecter les perturbations du champ
électromagnétique résultant des variations d'impédance du circuit à
impédance variable et pour en dériver le signal de réponse produit et
transmis par l'étiquette électronique.
Selon un certain nombre de caractéristiques avantageuses de l'invention
le circuit à impédance variable comprend un composant
semiconducteur relié aux bornes de l'antenne de manière à court
circuiter sélectivement celle-ci en fonction du signal de réponse
appliqué à la grille sous forme binaire par le circuit de commande,
ce composant semiconducteur pouvant notamment être un MOS
dont le drain et la source sont reliés aux bornes de l'antenne
le circuit redresseur comprend des moyens accumulateurs
d'énergie, propres à continuer à alimenter les circuits internes de
l'étiquette électronique pendant une durée correspondant au moins
à la durée de transmission d'une séquence élémentaire
d'informations de l'étiquette électronique vers l'unité d'échange
le codage du signal d'interrogation et du signal de réponse est un
codage biphase
le circuit redresseur comprend un circuit doubleur de tension
l'étiquette électronique comprend un circuit à seuil de détection de la
tension continue d'alimentation des circuits internes de l'étiquette
électronique, propre à inhiber le fonctionnement de l'étiquette tant
que cette tension n'a pas dépassé un premier seuil donné, ou dès que
cette tension est descendue en-dessous d'un second seuil donné,
inférieur ou égal au premier seuil
les moyens de l'unité d'échange pour détecter les perturbations du
champ électromagnétique comprennent un démodulateur
synchrone
la mémoire de l'étiquette électronique est une E2PROM à transfert
d'informations série en technologie CMOS
l'étiquette électronique comprend des moyens pour extraire du
signal d'interrogation reçu un code représentatif d'une étiquette
électronique particulière à sélectionner parmi plusieurs, des
moyens pour affecter à l'étiquette électronique un code
d'identification propre, et des moyens comparateurs pour comparer
le code extrait du signal d'interrogation et le code d'identification
propre et ne commander l'émission d'un signal de réponse qu'en
cas de concordance entre ces deux codes, de manière à ne
provoquer, sélectivement, l'émission d'un signal de réponse que par
une seule étiquette lorsque plusieurs étiquettes reçoivent
simultanément un signal d'interrogation commun émis par une
unité d'échange unique;
~l'antenne de l'étiquette électronique est formée d'une bobine, la fréquence des signaux électromagnétiques étant de l'ordre de quelques kilohertz à quelques centaines de mégahertz, ou bien elle est réalisée sous forme d'un réseau de microrubans, la fréquence des signaux électromagnétiques étant alors de l'ordre du gigahertz.
le circuit à impédance variable comprend un composant
semiconducteur relié aux bornes de l'antenne de manière à court
circuiter sélectivement celle-ci en fonction du signal de réponse
appliqué à la grille sous forme binaire par le circuit de commande,
ce composant semiconducteur pouvant notamment être un MOS
dont le drain et la source sont reliés aux bornes de l'antenne
le circuit redresseur comprend des moyens accumulateurs
d'énergie, propres à continuer à alimenter les circuits internes de
l'étiquette électronique pendant une durée correspondant au moins
à la durée de transmission d'une séquence élémentaire
d'informations de l'étiquette électronique vers l'unité d'échange
le codage du signal d'interrogation et du signal de réponse est un
codage biphase
le circuit redresseur comprend un circuit doubleur de tension
l'étiquette électronique comprend un circuit à seuil de détection de la
tension continue d'alimentation des circuits internes de l'étiquette
électronique, propre à inhiber le fonctionnement de l'étiquette tant
que cette tension n'a pas dépassé un premier seuil donné, ou dès que
cette tension est descendue en-dessous d'un second seuil donné,
inférieur ou égal au premier seuil
les moyens de l'unité d'échange pour détecter les perturbations du
champ électromagnétique comprennent un démodulateur
synchrone
la mémoire de l'étiquette électronique est une E2PROM à transfert
d'informations série en technologie CMOS
l'étiquette électronique comprend des moyens pour extraire du
signal d'interrogation reçu un code représentatif d'une étiquette
électronique particulière à sélectionner parmi plusieurs, des
moyens pour affecter à l'étiquette électronique un code
d'identification propre, et des moyens comparateurs pour comparer
le code extrait du signal d'interrogation et le code d'identification
propre et ne commander l'émission d'un signal de réponse qu'en
cas de concordance entre ces deux codes, de manière à ne
provoquer, sélectivement, l'émission d'un signal de réponse que par
une seule étiquette lorsque plusieurs étiquettes reçoivent
simultanément un signal d'interrogation commun émis par une
unité d'échange unique;
~l'antenne de l'étiquette électronique est formée d'une bobine, la fréquence des signaux électromagnétiques étant de l'ordre de quelques kilohertz à quelques centaines de mégahertz, ou bien elle est réalisée sous forme d'un réseau de microrubans, la fréquence des signaux électromagnétiques étant alors de l'ordre du gigahertz.
On va maintenant décrire en détail un exemple de réalisation de l'invention.
Sur les dessins
- la figure 1 représente une vue d'ensemble du système de la présente
invention, avec une étiquette électronique placée à proximité d'une
unité d'échange, cette dernière étant reliée à l'entrée de
communication d'un micro-ordinateur avec lequel elle échange des
signaux,
- la figure 2 est une coupe schématique de l'unité d'échange et de
l'étiquette électronique représentées sur la figure 1,
- la figure 3 est une vue à échelle agrandie en élévation de l'étiquette
électronique, en coupe selon la ligne III-III de la figure 4, montrant
l'implantation de ses différents composants,
- la figure 4 est une autre vue, en plan, de l'étiquette électronique
prise selon la ligne IV-IV de la figure 3,
- la figure 5 est un schéma par blocs des circuits de l'étiquette
électronique,
- la figure 6 est un schéma par blocs des circuits de l'unité d'échange,
- les figures 7 à 11 sont des chronogrammes explicitant un exemple
de protocole d'échange d'informations entre l'étiquette électronique
et l'unité d'échange,
- les figures 12 et 13 illustrent une variante de réalisation de
l'invention, fonctionnant dans la gamme des hyperfréquences, et
- la figure 14 illustre un mode de réalisation dans lequel l'unité
d'échange opère un sondage et une discrimination parmi plusieurs
étiquettes électroniques situées dans son champs d'action et
répondant toutes sur la même fréquence d'interrogation.
- la figure 1 représente une vue d'ensemble du système de la présente
invention, avec une étiquette électronique placée à proximité d'une
unité d'échange, cette dernière étant reliée à l'entrée de
communication d'un micro-ordinateur avec lequel elle échange des
signaux,
- la figure 2 est une coupe schématique de l'unité d'échange et de
l'étiquette électronique représentées sur la figure 1,
- la figure 3 est une vue à échelle agrandie en élévation de l'étiquette
électronique, en coupe selon la ligne III-III de la figure 4, montrant
l'implantation de ses différents composants,
- la figure 4 est une autre vue, en plan, de l'étiquette électronique
prise selon la ligne IV-IV de la figure 3,
- la figure 5 est un schéma par blocs des circuits de l'étiquette
électronique,
- la figure 6 est un schéma par blocs des circuits de l'unité d'échange,
- les figures 7 à 11 sont des chronogrammes explicitant un exemple
de protocole d'échange d'informations entre l'étiquette électronique
et l'unité d'échange,
- les figures 12 et 13 illustrent une variante de réalisation de
l'invention, fonctionnant dans la gamme des hyperfréquences, et
- la figure 14 illustre un mode de réalisation dans lequel l'unité
d'échange opère un sondage et une discrimination parmi plusieurs
étiquettes électroniques situées dans son champs d'action et
répondant toutes sur la même fréquence d'interrogation.
CONFIGURATION GÉNÉRALE DU SYSTÈME
La figure 1 représente schématiquement le système d'identification de la présente invention, qui comporte essentiellement une étiquette électronique 100 en forme de pastille de petites dimentions fixée à un objet, et une unité d'échange 200 ayant pour tâche de reconnaître la présence d'une étiquette 100, d'identifier celle-ci et éventuellement d'y inscrire des informations. Cette unité d'échange 200 est elle-même commandée par un micro-ordinateur 300 ou tout autre organe de commande analogue (microcontrôleur, ordinateur central distant, unité électronique spécifique, etc.).La communication avec le micro-ordinateur 300 se fait de préférence par le port série 310 de celui-ci, l'unité d'échange 200 étant reliée aux broches RXD de réception de données et TXD d'émission de données de ce port série, ainsi qu'à la masse GND ; la liaison série peut être une liaison standard du type RS 232, X25, 422, JBUS, etc.
La figure 1 représente schématiquement le système d'identification de la présente invention, qui comporte essentiellement une étiquette électronique 100 en forme de pastille de petites dimentions fixée à un objet, et une unité d'échange 200 ayant pour tâche de reconnaître la présence d'une étiquette 100, d'identifier celle-ci et éventuellement d'y inscrire des informations. Cette unité d'échange 200 est elle-même commandée par un micro-ordinateur 300 ou tout autre organe de commande analogue (microcontrôleur, ordinateur central distant, unité électronique spécifique, etc.).La communication avec le micro-ordinateur 300 se fait de préférence par le port série 310 de celui-ci, l'unité d'échange 200 étant reliée aux broches RXD de réception de données et TXD d'émission de données de ce port série, ainsi qu'à la masse GND ; la liaison série peut être une liaison standard du type RS 232, X25, 422, JBUS, etc.
Enfin, l'unité d'échange 200 est alimentée en énergie par une tension continue externe +V.
La figure 2 représente plus en détail, en coupe, l'étiquette électronique 100, fixée à un objet 10 à identifier, et l'unité d'échange 200 placée en vis à vis.
Le couplage de ces deux organes est réalisé essentiellement par un bobinage unique 101 de l'étiquette électronique placé en vis à vis de deux bobines 201 (pour l'émission des données) et 202 (pour la réception des données) de l'unité d'échange, bobines qui sont de préférence coaxiales et bobinées sur une ferrite commune 203, formant ainsi une tête de lecture/écriture de forme compacte.
L'unité d'échange comprend essentiellement deux cartes électroniques, à savoir une carte analogique 204 et une carte logique 205, dont on décrira les circuits en détail par la suite.
La carte analogique 204 est reliée aux bobines 201 et 202 pour l'émission et la réception des signaux, assure la numérisation de ceux-ci, les transmet à la carte logique 205 par la nappe de conducteurs 206 et traite les signaux retournés par cette carte logique 205 en assurant l'interfaçage avec le micro-ordinateur 300 (adaptations de niveau et d'impédance compatibles avec la liaison RS 232) via le connecteur 207 comportant les quatres broches +V, GND, TXD et RXD mentionnées plus haut.
Inversement, la carte analogique 204 adapte le niveau des signaux émis par le micro-ordinateur 300 sur la ligne TXD, les transmet à la carte logique 205 et émet des signaux haute fréquence fonction des informations numériques retournées par la carte logique 205.
Enfin, des témoins de fonctionnement 208 et 209 (diodes électroluminescentes) permettent de contrôler visuellement le fonctionnement de l'unité d'échange (détection d'une étiquette, émission d'un signal, etc.).
L'unité d'échange 200 est reliée mécaniquement à un support 20 par tout moyen approprié, par exemple au moyen de vis 210. Le support 20 est généralement fixe, l'objet à identifier 10 étant mobile, mais la configuration inverse peut bien entendu être envisagée.
Dans une application à la reconnaissance d'outils pour un centre d'usinage automatisé, les étiquettes 100 sont placées sur chacun des outils 10 du centre d'usinage (fraise, forets, piges, etc.) montés sur un carrousel, tandis que l'unité d'échange 200 est solidaire du bâti du centre d'usinage et situé à proximité de ce carrousel, les différents outils défilant devant l'unité d'échange, ce qui permet à cette dernière d'identifier automatiquement chacun de ces outils et éventuellement de mettre à jour des informations dans l'étiquette électronique, par exemple la durée d'utilisation et/ou les conditions dans lesquelles cet outil a été utilisé.
On notera - et cette remarque est importante, car elle met en lumière l'un des principaux avantages de l'invention - que, bien que sur la figure 2 l'étiquette électronique 100 ait été représentée en vis à vis de la tête de lecture/écriture 201, 202 de l'unité d'échange, l'identification de l'étiquette et l'échange d'informations entre les deux organes peut être obtenu pratiquement quellè que soit la position relative de l'étiquette électronique par rapport à l'unité d'échange, dès lors que les deux organes se trouvent suffisamment proches l'un de l'autre pour autoriser un couplage suffisant entre leur bobine respectives.
Ainsi, l'étiquette électronique peut occuper une position quelconque en rotation autour de son axe central A (pas de phénomène de polarisation obligeant à conserver une orientation privilégiée), les deux axes A et ' (axe central de la tête de lecture/écriture 201, 202) peuvent être décalés axialement et/ou angulairement, et enfin l'identification de l'étiquette 100 peut se faire sans qu'il soit nécessaire d'immobiliser l'objet 10 devant la tête de lecture/écriture 201, 202.
Bien entendu, la position où les axes A et t' sont confondus est celle qui assure le couplage maximum entre les bobines des organes respectifs et donc permet d assurer ce couplage pour la portée maximale du système.
STRUCTURE DE L'ÉTIQUETTE ÉLECTRONIQUE
Les figures 3 et 4 représentent plus en détail l'étiquette électronique 100.
Les figures 3 et 4 représentent plus en détail l'étiquette électronique 100.
Celle-ci peut par exemple, comme représenté sur ces figures, se présenter sous la forme d'un disque plat, ayant un diamètre de l'ordre de 15 mm à quelques centimètres, et une épaisseur inférieure à 10 mm ; les grandes dimensions d'étiquette correspondent en général à des systèmes pour lesquels une portée de fonctionnement importante est nécessaire (par exemple une portée de l'ordre de 1 m pour une taille d'étiquette électronique de l'ordre de 50 à 90 mm de diamètre), l'identification à faible distance permettant en revanche de miniaturiser au maximum l'étiquette (par exemple un diamètre de l'ordre de 15 mm pour une portée de l'ordre de 10 mm).
Bien entendu, ces chiffres ne sont donnés qu'à titre indicatif et dépendent de nombreux paramètres tels que la sensibilité des circuits électroniques de réception, le nombre de spires de la bobine, la qualité du rapport signal / bruit (notamment en milieu industriel), etc.
L'étiquette électronique 100 est essentiellement constituée d'un bobinage (unique) 101 qui forme sa région périphérique et de circuits électroniques montés à l'intérieur de ce bobinage sur une plaquette 102 fixée à l'intérieur du bobinage, approximativement à mi-hauteur, par tout moyen approprié, par exemple par collage.
On notera que, bien que l'on décrive une étiquette ayant une forme circulaire, cette forme n'est pas limitative, et l'étiquette électronique pourrait aussi bien être réalisée à partir d'un bobinage 101 de forme prismatique, bobinée sur un mandrin de forme carrée ou rectangulaire par exemple.
La plaquette 102 porte sur l'une de ses faces les composants actifs 103, qui sont des circuits intégrés que l'on décrira par la suite, enrobés d'une résine 104 assurant leur protection.
Le verso de la plaquette 102 porte les composants passifs 105 (condensateur, résistance, quartz), qui sont de préférence des composants à montage en surface;
L'interconnexion entre composants actifs et passifs est assurée par des vias d'interconnexion réalisés dans l'épaisseur de la plaquette 102.
L'interconnexion entre composants actifs et passifs est assurée par des vias d'interconnexion réalisés dans l'épaisseur de la plaquette 102.
La figure 5 montre le schéma électronique des circuits de l'étiquette électronique, avec une partie logique (à droite du trait mixte de la figure), et une partie analogique (à gauche de ce trait mixte).
Circuits analogiques
La partie analogique comporte essentiellement les circuits associés à la bobine 101.
La partie analogique comporte essentiellement les circuits associés à la bobine 101.
Comme on l'exposera mieux en décrivant en détail le fonctionnement du système de l'invention, cette bobine doit assurer trois fonctions
- captation d'énergie pour l'alimentation des circuits internes de
l'étiquette (celle-ci, en effet, ne renferme pas de source d'énergie
propre),
- réception des signaux émis par l'unité d'échange et captés par la
bobine,
~perturbation commandée du champ électromagnétique par
variation d'impédance de la bobine, ces perturbations étant détectées
par l'unité d'échange qui les interprète pour en dériver l'image des
signaux propres émis par l'étiquette électronique.
- captation d'énergie pour l'alimentation des circuits internes de
l'étiquette (celle-ci, en effet, ne renferme pas de source d'énergie
propre),
- réception des signaux émis par l'unité d'échange et captés par la
bobine,
~perturbation commandée du champ électromagnétique par
variation d'impédance de la bobine, ces perturbations étant détectées
par l'unité d'échange qui les interprète pour en dériver l'image des
signaux propres émis par l'étiquette électronique.
A ces trois fonctions correspondent trois séries de circuits
- la captation d'énergie est assurée par deux diodes redresseuses 106
et 107 montées en opposition sur l'une des bornes A de la bobine de
manière à opérer un redressement en double alternance ; la borne
opposée B de la bobine est, quant à elle, reliée à deux condensateurs
de forte capacité 108, 109 permettant d'assurer le filtrage de la
tension redlsessée par les diodes 106 et 107. L'ensemble de ces quatre
éléments est monté en doubleur de tension, ce qui permet d'avoir
entre les points C et D une tension suffisante pour alimenter les
différents circuits logiques de l'étiquette électronique.Si, par
convention, le point D correspond à la masse GND de l'alimentation,
on retrouvera au point C une tension d'alimentation VD D
sensiblement continue de l'ordre du double de la différence de
potentiel produite entre les bornes A et B de la bobine, cette tension
VDD étant de préférence stabilisée par une diode Zener 110 reliée
entre les points C et D.
- la captation d'énergie est assurée par deux diodes redresseuses 106
et 107 montées en opposition sur l'une des bornes A de la bobine de
manière à opérer un redressement en double alternance ; la borne
opposée B de la bobine est, quant à elle, reliée à deux condensateurs
de forte capacité 108, 109 permettant d'assurer le filtrage de la
tension redlsessée par les diodes 106 et 107. L'ensemble de ces quatre
éléments est monté en doubleur de tension, ce qui permet d'avoir
entre les points C et D une tension suffisante pour alimenter les
différents circuits logiques de l'étiquette électronique.Si, par
convention, le point D correspond à la masse GND de l'alimentation,
on retrouvera au point C une tension d'alimentation VD D
sensiblement continue de l'ordre du double de la différence de
potentiel produite entre les bornes A et B de la bobine, cette tension
VDD étant de préférence stabilisée par une diode Zener 110 reliée
entre les points C et D.
~le traitement des informations modulées envoyées par l'unité
d'échange et reçues par la bobine est effectué, après passage du
signal par un condensateur d'isolement 111 éliminant la
composante continue ou quasi-continue du signal, au moyen d'une
diode de détection 112 et d'un circuit RC de démodulation 113, 114.
d'échange et reçues par la bobine est effectué, après passage du
signal par un condensateur d'isolement 111 éliminant la
composante continue ou quasi-continue du signal, au moyen d'une
diode de détection 112 et d'un circuit RC de démodulation 113, 114.
La constante de temps de ce circuit RC 113, 114 est supérieure à la
période de la porteuse du signal modulé (généralement une porteuse
à une fréquence de l'ordre de 250 kHz) mais est inférieure à la
fréquence de modulation des informations (de l'ordre de 8 kHz). On
obtiet ainsi au point E, en sortie de ce circuit classique de détection et
démodulation d'amplitude, un signal modulé qui sera appliqué à
l'entrée BFI du décodeur 115.
période de la porteuse du signal modulé (généralement une porteuse
à une fréquence de l'ordre de 250 kHz) mais est inférieure à la
fréquence de modulation des informations (de l'ordre de 8 kHz). On
obtiet ainsi au point E, en sortie de ce circuit classique de détection et
démodulation d'amplitude, un signal modulé qui sera appliqué à
l'entrée BFI du décodeur 115.
La constante de temps du circuit constitué par la bobine 101 et les
condensateurs 108 et 109 est très supérieure à la période de
modulation du signal haute fréquence modulé émis par l'unité
d'échange, de manière que l'alimentation des circuits de l'étiquette
électronique ne soit pas perturbée par la modulation de ce signal (en
d'autres termes, le circuit agit en détection d'enveloppe à constante
très longue, les condensateurs 108 ou 109, selon l'alternance
considérée, assurant une accumulation d'énergie suffisante
pendant la durée où, du fait des impulsions de modulation,
l'amplitude instantanée du signal envoyé par l'unité d'échange est
faible ou nulle).
condensateurs 108 et 109 est très supérieure à la période de
modulation du signal haute fréquence modulé émis par l'unité
d'échange, de manière que l'alimentation des circuits de l'étiquette
électronique ne soit pas perturbée par la modulation de ce signal (en
d'autres termes, le circuit agit en détection d'enveloppe à constante
très longue, les condensateurs 108 ou 109, selon l'alternance
considérée, assurant une accumulation d'énergie suffisante
pendant la durée où, du fait des impulsions de modulation,
l'amplitude instantanée du signal envoyé par l'unité d'échange est
faible ou nulle).
- en troisième lieu, la variation d'impédance, commandée par des
impulsions délivrées à la sortie BFO d'un circuit codeur 116 (c'est à
dire au point F), est réalisée grâce à un transistor 117, de préférence
un VMOS dont le drain est relié à la borne A de la bobine (via le
condensateur 111 d'isolement, dont la capacité est suffisante pour
qu'on puisse l'assimiler, compte tenu de la fréquence des
impulsions, à une liaison directe), et dont la source est reliée à la
masse, et donc à la borne B de la bobine 101 via le condensateur 109
(que l'on peut également assimiler à une liaison directe, pour les
mêmes raisons), la grille du VMOS étant reliée à la sortie BFO du
codeur.
impulsions délivrées à la sortie BFO d'un circuit codeur 116 (c'est à
dire au point F), est réalisée grâce à un transistor 117, de préférence
un VMOS dont le drain est relié à la borne A de la bobine (via le
condensateur 111 d'isolement, dont la capacité est suffisante pour
qu'on puisse l'assimiler, compte tenu de la fréquence des
impulsions, à une liaison directe), et dont la source est reliée à la
masse, et donc à la borne B de la bobine 101 via le condensateur 109
(que l'on peut également assimiler à une liaison directe, pour les
mêmes raisons), la grille du VMOS étant reliée à la sortie BFO du
codeur.
Ainsi, lorsqu'une impulsion est appliquée à la grille du VMOS 117,
la bobine est pratiquement mise en court-circuit, ce qui réduit
fortement son impédance tandis que, dans le cas contraire, son
impédance reste élevée puisqu'elle est elle-même reliée à des
circuits à relativement forte impédance, essentiellement le circuit
détecteur et démodulateur 112, 113, 114, le VMOS 117 présentant à
l'état bloqué une impédance extrêmement élevée entre drain et
source.
la bobine est pratiquement mise en court-circuit, ce qui réduit
fortement son impédance tandis que, dans le cas contraire, son
impédance reste élevée puisqu'elle est elle-même reliée à des
circuits à relativement forte impédance, essentiellement le circuit
détecteur et démodulateur 112, 113, 114, le VMOS 117 présentant à
l'état bloqué une impédance extrêmement élevée entre drain et
source.
La partie analogique comporte également un circuit 130 permettant de ne faire fonctionner l'étiquette électronique que lorsque le champ électromagnétique reçu par la bobine 101 est suffisant pour produire une tension VDD permettant d'alimenter correctement l'ensemble des circuits.
A cet effet, ce circuit 130 est formé essentiellement d'un amplificateur opérationnel 132 formant circuit à seuil et d'un transistor à effet de champ 131 combiné à une résistance 133 pour former une source de tension de référence (le transistor, fonctionnant à courant constant, provoque aux bornes de la résistance une chute de tension constante).
Le transistor 131 a sa grille et sa source en court-circuit et reliés au potentiel de la masse, tandis que son drain est relié au potentiel VDD via la résistance 133, le point commun du drain et de la résistance 133 étant relié à l'entrée directe de l'amplificateur opérationnel 132 de manière à porter celle-ci à un potentiel constant de référence. Une résistance 134 relie l'entrée directe à la sortie de l'amplificateur opérationnel 132 pour assurer un effet d'hystérésis dans le basculement du circuit à seuil.
L'entrée inverseuse de l'amplificateur opérationnel 132 est relié au point B de la bobine, c'est à dire au point de potentiel VDD/2.
La sortie de l'amplificateur opérationnel 132 produit un signal binaire "1" ou "0" qui est appliqué aux entrées de remise à zéro RST/ du décodeur 115 et du codeur 116. De la sorte, lorsque la sortie de l'amplificateur opérationnel 132 est au niveau bas, les entrées RST/ sont activées en permanence, ce qui a pour effet d'inhiber le fonctionnement du décodeur 115 et du codeur 116, bloquant ainsi le fonctionnement de l'ensemble des circuits logiques de l'étiquette électronique. Ce n'est que lorsque la sortie de l'amplificateur opérationnel 132 sera à l'état haut que le fonctionnement de ces circuits sera permis, jusqu'à ce que le signal de sortie de l'amplificateur opérationnel 132 change à nouveau d'état.
Plus précisement, quand l'étiquette s'approche de l'unité d'échange, la tension d'alimentation VDD générée à l'intérieur de l'étiquette monte progressivement de 0 à 5 V.
Pour éviter un fonctionnement erroné -de l'électronique de l'étiquette avant que cette tension n'ait atteint une valeur suffisante, on compare, au moyen de l'amplificateur opérationnel 132, la tension VDD/2 présente à la borne B à la tension de référence fixée par la source de tension constante 131 et, si le niveau de VDD/2 est inférieur à une valeur de seuil prédéterminée, la sortie de l'amplificateur opérationnel 132 reste à l'état bas, inhibant le fonctionnement des circuits logiques par application continue d'un signal "0" aux entrées RST/ de remise à zéro du décodeur 115 et du codeur 116.
Dès que l'alimentation dépasse la valeur de seuil correspondant au basculement du comparateur, le signal RST/ passe à l'état "1", de sorte que les circuits de l'étiquette commencent à fonctionner.
Quand l'étiquette électronique s'éloigne de l'unité d'échange, l'abaissement de la tension VDD/2 au dessous d'un seuil prédéterminé fait à nouveau basculer le comparateur 132 et fait repasser le signal RST/ à l'état "0", mettant fin au fonctionnement de l'étiquette électronique.
Les différents éléments du circuit 130, notamment les résistances 133 et 134, sont choisis de manière que l'amplificateur opérationnel 132 fonctionne en comparateur à double seuil (c'est à dire en comparateur à hystérésis), de manière à éviter une oscillation du signal RST/ au voisinage des transitions du comparateur 132.
Circuits logiques
On va maintenant décrire les circuits logiques de l'étiquette électronique, c'est à dire les circuits situés à droite du trait mixte de la figure 5.
On va maintenant décrire les circuits logiques de l'étiquette électronique, c'est à dire les circuits situés à droite du trait mixte de la figure 5.
Ces circuits logiques comprennent essentiellement un décodeur 115 et un codeur 116 déjà mentionnés, un oscillateur 118 assurant le fonctionnement synchrone des différents circuits (cet oscillateur 118 étant piloté par un quartz 119 combiné aux condensateurs 120 et 121 et aux résistances série et parallèle 122 et 123), un registre à. décalage 124, une mémoire 125, du type E@ROM à transfert série des informations, située en sortie de ce registre à décalage 124, une logique d'émission d'écho 126, un multiplexeur 127 et une porte OU 128.
Le décodeur 115 reçoit un signal démodulé, codé en biphase comme on l'expliquera plus loin, sur son entrée de signal biphase BFI. Il décode ces signaux codés en biphase et produit en sortie des données série sur la borne SDO, reliée à l'entrée de données DI du registre à décalage 124. Ces impulsions sont délivrées en synchronisme avec un signal CKD d'horloge de données appliqué, via la porte OU 128, à l'entrée d'horloge CKR du registre à décalage 124, ce qui permet de synchroniser ensemble le décodeur 115 et le registre à décalage 124. Les informations ainsi chargées dans le registre à décalage se retrouvent à la sortie de données DO de celui-ci et sont appliquées directement à l'entrée de données DI de l'EtPROM série 125.
Les mémoires du type EEPROM série sont des mémoires recevant en entrée une trame de données comportant par exemple
- 4 bits indiquant le type d'opération à effectuer (lecture, écriture,
effacement, etc.),
- 6 bits indiquant l'adresse où cette opération devra être effectuée,
- 16 bits de données, dans le cas où l'on doit écrire des données dans
un emplacement de la mémoire.
- 4 bits indiquant le type d'opération à effectuer (lecture, écriture,
effacement, etc.),
- 6 bits indiquant l'adresse où cette opération devra être effectuée,
- 16 bits de données, dans le cas où l'on doit écrire des données dans
un emplacement de la mémoire.
Ces composants reconnaissent donc d'eux-mêmes le type d'opération à effectuer en fonction des informations contenues dans la trame de données qui leur est envoyée. Un tel type de mémoire est par exemple la
NM 9346 de National Semiconductor.
NM 9346 de National Semiconductor.
Un circuit multiplexeur 127 reçoit sur chacune de ses entrées respectives les signaux de sortie de données DO du registre à décalage 124 et de 1' EtPROM 125, et applique l'un de ces signaux à l'entrée de données série SDI du codeur 116, le choix entre l'un ou l'autre signal étant opéré par une commande produite à la borne CMD de ce même codeur.
Les signaux appliqués à l'entrée SDI du codeur sont codés en biphase par celui-ci et se retrouvent à la sortie de signal biphase BFO où ils sont directement appliqués à la grille du VMOS 117.
La logique d'émission d'écho 126 permet d'autoriser ou d'inhiber sélectivement l'émission d'un signal de réponse en fonction d'un code propre à l'étiquette, et sera décrite plus en détail à propos de la figure 14.
Si l'on fait pour le moment, abstraction de cette fonction de commande sélective, on peut considérer que le signal produit à la borne DV (données valides) du décodeur 115 lorsque celui-ci trouve que les données qui lui sont appliquées sont formellement correctes (codage correct, parité exacte, etc.) est directement appliqué à l'entrée EE du codeur 116.
Celui-ci envoie alors, par sa borne CKE via la porte 128, une série d'impulsions réalisant la circulation du registre à décalage et donc la lecture des informations qu'il contient, leur transfert à l'entrée de données DI de la mémoire 125 (qui reçoit également les impulsions CKE sur son entrée d'horloge) le codage par le circuit 116 des informations multiplexées en sortie du circuit 127 (qui se positionne sélectivement sur l'une ou l'autre entrée en fonction du signal CMD du codeur), et enfin la modulation correspondante par le VMOS 117.
STRUCTURE DE L'UNITÉ D'ÉCHANGE
La figure 6 représente schématiquement la structure des circuits de l'unité d'échange 200.
La figure 6 représente schématiquement la structure des circuits de l'unité d'échange 200.
Cette unité d'échange 200 comporte une carte de circuits logiques 205, déjà indiquée sur la figure 2, le reste des circuits étant ceux de la carte analogique 204.
Circuits logiques
La carte logique 205 comprend un microprocesseur 214 émettant des signaux vers un codeur 215 relié à un modulateur 216 et recevant des signaux d'un décodeur 217 relié au récepteur 213. L'ensemble des circuits logiques est synchronisé par un oscillateur 218 piloté par un quartz 219 émettant une première fréquence d'horloge CLK1, par exemple à 2 MHz.
La carte logique 205 comprend un microprocesseur 214 émettant des signaux vers un codeur 215 relié à un modulateur 216 et recevant des signaux d'un décodeur 217 relié au récepteur 213. L'ensemble des circuits logiques est synchronisé par un oscillateur 218 piloté par un quartz 219 émettant une première fréquence d'horloge CLK1, par exemple à 2 MHz.
Cet oscillateur 218 est relié en cascade à deux diviseurs de fréquence 220 et 221, respectivement par huit et par trente-deux, de manière à produire des fréquences d'horloge plus lente CLK2 à 250 kHz et CLK3 à 7,8 kHz.
Circuits analogiques
Les circuits analogiques comprennent essentiellement une interface 211 de liaison au micro-ordinateur 300 (principalement pour l'adaptation des niveaux et des impédances), un circuit émetteur 211 relié à la bobine d'émission 201 et un circuit récepteur à démodulateur synchrone, relié à la bobine de réception 202 bobinée sur la même ferrite 203 que la bobine d'émission 201.
Les circuits analogiques comprennent essentiellement une interface 211 de liaison au micro-ordinateur 300 (principalement pour l'adaptation des niveaux et des impédances), un circuit émetteur 211 relié à la bobine d'émission 201 et un circuit récepteur à démodulateur synchrone, relié à la bobine de réception 202 bobinée sur la même ferrite 203 que la bobine d'émission 201.
a) circuit émetteur
Le circuit émetteur 212 reçoit le signal numérique série produit par le modulateur 216 via un transformateur 223 assurant l'isolation galvanique entre circuits logiques et circuits analogiques ainsi que l'adaptation des niveaux. On a placé en parallèle sur le primaire de ce transformateur 223 une résistance 224 qui forme avec un condensateur 222 un filtre passehaut (circuit RC différentiateur) et une diode anti-retour 225. Les deux bornes du secondaire du transformateur 223 sont reliées respectivement aux grilles et aux sources de deux transistors 226, 227 du type transistor
VMOS pour commutation rapide, montés en opposition.Les drains respectifs de ces deux transistors 226 et 227 sont reliés aux deux bornes d'un circuit LC résonnant constitué par la bobine d'émission 201 montée en parallèle avec un condensateur 228 de valeur appropriée telle que le circuit LC ainsi constitué résonne à une fréquence donnée, 250 kHz par exemple, fréquence qui sera celle de la porteuse du signal modulé émis en direction de l'étiquette électronique et qui est égale à la fréquence d'horloge CLK2 en sortie du diviseur 220.
Le circuit émetteur 212 reçoit le signal numérique série produit par le modulateur 216 via un transformateur 223 assurant l'isolation galvanique entre circuits logiques et circuits analogiques ainsi que l'adaptation des niveaux. On a placé en parallèle sur le primaire de ce transformateur 223 une résistance 224 qui forme avec un condensateur 222 un filtre passehaut (circuit RC différentiateur) et une diode anti-retour 225. Les deux bornes du secondaire du transformateur 223 sont reliées respectivement aux grilles et aux sources de deux transistors 226, 227 du type transistor
VMOS pour commutation rapide, montés en opposition.Les drains respectifs de ces deux transistors 226 et 227 sont reliés aux deux bornes d'un circuit LC résonnant constitué par la bobine d'émission 201 montée en parallèle avec un condensateur 228 de valeur appropriée telle que le circuit LC ainsi constitué résonne à une fréquence donnée, 250 kHz par exemple, fréquence qui sera celle de la porteuse du signal modulé émis en direction de l'étiquette électronique et qui est égale à la fréquence d'horloge CLK2 en sortie du diviseur 220.
Le circuit résonnant LC 201, 228 est par ailleurs relié à l'une de ses bornes à une tension d'alimentation continue Vcc de l'ordre de +5 V à +24 V, la borne opposée étant reliée à la masse par l'intermédiaire d'un transistor VMOS 229, du même type que les transistors 226 et 227, dont la grille est commandée par un signal spécifique S2 délivré par le modulateur 216.
On va maintenant expliquer le fonctionnement de ce circuit émetteur en référence au chronogramme de la figure 10.
On convient que, à l'état de repos, c'est à dire en l'absence de modulation, le circuit émetteur 212 va produire une porteuse pure, correspondant à l'état logique "0", tandis que l'interruption de cette porteuse correspondra à un état logique "1".
A cet effet, à l'état de repos, c'est à dire pour un signal de modulation Si au niveau logique bas, le modulateur 216 produit à la sortie S2 des impulsions très brèves synchronisées sur le signal d'horloge CLK2, c'est à dire avec une fréquence de récurrence de 250 kHz. Ce signal impulsionnel
S2 va mettre le transistor 229 à l'état passant, ce qui revient à mettre au potentiel de la masse la borne du circuit résonnant LC 201, 228 opposée à celle reliée à la tension d'alimentation Vcc.
S2 va mettre le transistor 229 à l'état passant, ce qui revient à mettre au potentiel de la masse la borne du circuit résonnant LC 201, 228 opposée à celle reliée à la tension d'alimentation Vcc.
Par ailleurs, le signal Si à l'état bas produit également un signal S3 à l'état bas, de sorte que les transistors 226 et 227 ne sont pas excités et donc pas conducteurs puisque leurs grilles sont mises en court-circuit avec leurs sources par le secondaire, de faible impédance, du transformateur 223 ; de la sorte, à l'état de repos, tout se passe comme si ces deux transistors 226, 227 étaient retirés du circuit.
De la sorte, la mise en conduction répétée du transistor 229, à une fréquence de récurrence correspondant à la fréquence de résonance du circuit LC 201, 228, va induire dans la bobine 201 une oscillation continue (signal S5), émettant ainsi une onde électromagnétique constituée par une porteuse pure à 250 kHz.
Si l'on souhaite émettre un "1" logique, correspondant à un état haut du signal de modulation Si (et également du signal S3), les petites impulsions du signal S2 sont interrompues pendant la durée de l'état haut du signal
S1, faisant passer le transistor 229 à l'état bloqué, ce qui revient à déconnecter de la masse la borne correspondante du circuit résonnant LC 201, 228. L'oscillation continue de ce circuit résonnant va donc s'interrompre ; pour éviter les phénomènes d'oscillations amorties (dissipation de l'énergie accumulée dans le circuit LC, fonctionnant désormais fermé sur lui-même, dans l'élément résistif du bobinage 201), on va mettre en court-circuit les deux bornes de ce circuit LC.A cet effet, on fait basculer les transistors 226 et 227 à l'état passant (chacun fonctionnant pendant l'une des alternances de l'oscillation à étouffer), ce changement d'état étant produit par le signal Sa qui, après passage dans le circuit différentiateur RC 224, 222, produit une impulsion de tension S4 appliquée par le transformateur 223 aux grilles respectives des deux transistors 226 et 227.
S1, faisant passer le transistor 229 à l'état bloqué, ce qui revient à déconnecter de la masse la borne correspondante du circuit résonnant LC 201, 228. L'oscillation continue de ce circuit résonnant va donc s'interrompre ; pour éviter les phénomènes d'oscillations amorties (dissipation de l'énergie accumulée dans le circuit LC, fonctionnant désormais fermé sur lui-même, dans l'élément résistif du bobinage 201), on va mettre en court-circuit les deux bornes de ce circuit LC.A cet effet, on fait basculer les transistors 226 et 227 à l'état passant (chacun fonctionnant pendant l'une des alternances de l'oscillation à étouffer), ce changement d'état étant produit par le signal Sa qui, après passage dans le circuit différentiateur RC 224, 222, produit une impulsion de tension S4 appliquée par le transformateur 223 aux grilles respectives des deux transistors 226 et 227.
On obtient ainsi une interruption quasi-instantanée (cf. chronogramme S5 de la figure 10) de la porteuse, réalisant ainsi une modulation en "tout ou rien" au rythme du signal Si.
b) circuit récepteur
On va maintenant décrire le circuit récepteur 213, qui est de préférence un circuit récepteur du type à démodulation synchrone.
On va maintenant décrire le circuit récepteur 213, qui est de préférence un circuit récepteur du type à démodulation synchrone.
Le signal capté par la bobine de réception 202 est amplifié par l'amplificateur 230 pour donner un signal Se.
Ce signal Se comporte les composantes suivantes
- le signal de porteuse pure émis par le circuit émetteur 212 (pendant
la séquence de réception, l'émetteur 212 est à l'état "de repos
explicité plus haut, c'est à dire qu'il émet une onde pure non
modulée)
- les perturbations introduites par les variations d'inductance
commandées de l'étiquette électronique, qui modifient le champ
électromagnétique environnant l'unité d'échange ; ce sont ces
perturbations qu'il y a lieu de détecter, et qui constituent le signal
émis par l'étiquette électronique en direction de l'unité d'échange
- des déphasages introduits par l'environnement, notamment si
l'étiquette se trouve à proximité d'un objet métallique.
- le signal de porteuse pure émis par le circuit émetteur 212 (pendant
la séquence de réception, l'émetteur 212 est à l'état "de repos
explicité plus haut, c'est à dire qu'il émet une onde pure non
modulée)
- les perturbations introduites par les variations d'inductance
commandées de l'étiquette électronique, qui modifient le champ
électromagnétique environnant l'unité d'échange ; ce sont ces
perturbations qu'il y a lieu de détecter, et qui constituent le signal
émis par l'étiquette électronique en direction de l'unité d'échange
- des déphasages introduits par l'environnement, notamment si
l'étiquette se trouve à proximité d'un objet métallique.
Dans le cas où les déphasages introduits par l'environnement sont faibles (par exemple inférieurs à + 450), on peut se contenter d'une détection synchrone simple dite "détection cohérente". Dans ce cas, le signal Se est appliqué à l'une des entrées d'un multiplicateur 231 dont l'autre entrée reçoit un signal Fi constitué par les impulsions d'horloge
CLK2 à 250 kHz, c'est à dire à la même fréquence que la porteuse.
CLK2 à 250 kHz, c'est à dire à la même fréquence que la porteuse.
Le signal en sortie du multiplicateur 231 est ensuite appliqué à un filtre passe-bas 232 de manière à éliminer les composantes à haute fréquence (autour de 250 kHz) résultant de la composition des signaux S6 et Fi et ne conserver que la composante à basse fréquence, qui est la composante modulée correspondant au signal modulé par l'étiquette.
Ce signal résultant Pi est alors appliqué directement (par la ligne 233 représentée en tiretés) à l'entrée du décodeur 217 qui transformera la modulation biphase en modulation binaire simple (signal El) pour l'appliquer au microprocesseur qui le retransmettra au micro-ordinateur 300.
En revanche, si le déphasage introduit par l'environnement est élevé, la détection synchrone cohérente ne suffit pas, et il y a lieu de démoduler le signal par détection synchrone "à quadrature de phase".
A cet effet, le multiplicateur 231 et le filtre 232 sont dédoublés en 231' et 232', le multiplicateur 231' recevant sur l'une de ses entrées le même signal S6 que le multiplicateur 231 et sur l'autre entrée un signal Fl produit en sortie du diviseur 220, semblable au signal Fi mais déphasé par rapport à celui-ci de 900.
Conformément aux principes de la détection synchrone à quadrature de phase, il y a lieu d'effectuer l'opération mathématique permettant d'obtenir le signal:
Po=(lPl12+ IPi12)112
où : Pi = ((Ko.Kl)/2).m(t).cos(Q), et
P'i = ((Ko.KiY2).m(t).sin("),
avec: Fi=Ko.coscût,
F'1 = Ko. sinco t, et
S1 = Klcoscot
m(t) étant le signal modulé à détecter et étant le déphasage parasite introduit par l'environnement.
Po=(lPl12+ IPi12)112
où : Pi = ((Ko.Kl)/2).m(t).cos(Q), et
P'i = ((Ko.KiY2).m(t).sin("),
avec: Fi=Ko.coscût,
F'1 = Ko. sinco t, et
S1 = Klcoscot
m(t) étant le signal modulé à détecter et étant le déphasage parasite introduit par l'environnement.
Comme m(t) est un signal binaire avec deux états "0" et "1", on peut faire en pratique l'approximation suivante:
~ si I Pl l < 0,5, alors Pi = 0 (et de même pour P'1), et
~si I Pi > 0,5, alors Pi = 1 (et de même pour P'1).
~ si I Pl l < 0,5, alors Pi = 0 (et de même pour P'1), et
~si I Pi > 0,5, alors Pi = 1 (et de même pour P'1).
Il suit
Po= Pi + IN'ICI
Ces diverses opérations logiques sont effectuées sur chacun des signaux
Pi et P'l respectivement par les circuits 233, 233' (redresseurs) et 234, 234' (comparateurs à seuil). Les sorties des comparateurs 234 et 234' sont appliquées aux deux entrées d'une porte OU 235 dont la sortie P2 est appliquée à l'entrée du décodeur 217, de la même manière que l'était le signal Pl dans le cas d'une simple détection synchrone cohérente.
Po= Pi + IN'ICI
Ces diverses opérations logiques sont effectuées sur chacun des signaux
Pi et P'l respectivement par les circuits 233, 233' (redresseurs) et 234, 234' (comparateurs à seuil). Les sorties des comparateurs 234 et 234' sont appliquées aux deux entrées d'une porte OU 235 dont la sortie P2 est appliquée à l'entrée du décodeur 217, de la même manière que l'était le signal Pl dans le cas d'une simple détection synchrone cohérente.
FONCTIONNEMENT D'ENSEMBLE DU SYSTÈME
On va maintenant décrire le fonctionnement d'ensemble du système d'identification de la présente invention.
On va maintenant décrire le fonctionnement d'ensemble du système d'identification de la présente invention.
Les figures 7 et 8 illustrent schématiquement le protocole des échanges d'informations entre le micro-ordinateur 300 (PC), l'unité d'échange 200 (UE) et l'étiquette électronique 100 (ET).
La figure 7 illustre le cas où l'on souhaite simplement lire une information dans l'étiquette sans modifier le contenu de la mémoire de celle-ci, comme cela serait le cas pour une opération de pure identification de l'objet portant l'étiquette.
Tout d'abord, le micro-ordinateur forme une demande en émettant un message DMD sur la ligne d'émission de données TXD reliée à l'unité d'échange, afin de déclencher une scrutation par cette dernière pour déterminer si une étiquette électronique est présente ou non dans son environnement et, dans l'affirmative, pour identifier celle-ci en lisant le code contenu dans sa mémoire.
Après réception de ce message DMD et vérification par son microprocesseur, l'unité d'échange renvoie au micro-ordinateur un accusé de réception ACKi, prépare un message de commande CMD destiné à l'étiquette et émet ce message en direction de celle-ci.
Si l'étiquette est présente à proximité de l'unité d'échange et si le couplage entre les deux organes est suffisant pour permettre l'échange d'informations, l'étiquette reçoit ce message CMD, le détecte et le décode, vérifie que sa réception a été correcte (nombre de bits, parité, codage, etc.) puis prépare et émet en direction de l'unité d'échange un écho ECH. Cet écho ECH, outre l'image en retour du message CMD, comporte les données DATA qui ont été lues dans la mémoire de l'étiquette électronique et codées.
L'unité d'échange vérifie la conformité de l'écho (identité de l'image du message CMD renvoyée, parité, nombre de bits, etc. des données DATA retournées par l'étiquette) et, en cas d'échange avéré correct, envoie vers le micro-ordinateur un accusé de réception ACK2 suivi du message de données DATA(préalablement décodé) provenant de la mémoire de l'étiquette électronique.
Au cas où une erreur de transmission serait détectée (absence d'écho ou écho incorrect, erreur de parité, etc.), l'unité d'échange envoie vers le micro-ordinateur un accusé de réception négatif NACK informant celui-ci que la demande DMD n'a pas abouti).
La figure 8 est homologue de la figure 7, pour une opération d'écriture dans la mémoire de l'étiquette électronique.
Dans ce cas, outre la demande DMD, le micro-ordinateur envoie à l'unité d'échange les données DATA à inscrire dans la mémoire de l'étiquette électronique, données qui sont émises par l'unité d'échange vers l'étiquette électronique en même temps que la commande CMD.
Selon que l'opération d'écriture a réussi ou non, l'unité d'échange envoye en retour vers le micro-ordinateur un accusé de réception positif
ACK2 ou négatif NACK.
ACK2 ou négatif NACK.
La figure 11 montre plus en détail une trame de communication entre l'unité d'échange et l'étiquette électronique (message CMD + DATA des figures 7 et 8).
Cette trame de communication comporte un code opération CODOP (lecture, écriture, effacement, etc.) sur quatre bits, une adresse de données ADDR sur six bits, une donnée d'information DATA sur seize bits ainsi qu'un bit de parité P.
Sur cette figure 11, la trame d'information a été représenté sous forme binaire simple série, non codée (correspondant au signal So de l'unité d'échange 200 ou aux signaux SDO et SDI de l'étiquette électronique 100) ainsi que sous forme codée en biphase (correspondant aux signaux Si de l'unité d'échange 200, et BFI et BFO de l'étiquette électronique 100); on a également représenté sur cette figure 11 le signal de synchronisation Eo produit par le microprocesseur de l'unité d'échange 200 ainsi que le signal d'horloge à 7,8 kHz (CLK3 et CLK3' pour l'unité d'échange 200 et
CK2D et CK2C pour l'étiquette électronique 100).
CK2D et CK2C pour l'étiquette électronique 100).
On notera que le codeur biphase rajoute, juste avant la trame de données, un signal de synchronisation SS dont la longueur totale correspond à trois périodes du signal d'horloge.
La figure 9 illustre les différents signaux produits à la fois dans l'unité d'échange et dans l'étiquette électronique lors d'une séquence d'émission/réception, la phase d'émission (par l'unité d'échange) étant représentée à gauche du trait mixte vertical divisant la figure et la phase de réception (par l'unité d'échange, ce qui correspond à une émission par l'étiquette électronique) à droite de ce trait mixte.
Sur cette figure ont été représentés les chronogrammes des signaux suivants:
- signal d'horloge CLK3 à 7,8 kHz appliqué au codeur 215 de l'unité
d'échange,
- signal de synchronisation Eo émis par le microprocesseur 214 après
réception et vérification d'une demande en provenance du micro
ordinateur 300 ; c'est ce signal Eo qui va déclencher le cycle de
lecture/écriture permettant l'échange d'informations entre l'unité
d'échange et l'étiquette électronique.
- signal d'horloge CLK3 à 7,8 kHz appliqué au codeur 215 de l'unité
d'échange,
- signal de synchronisation Eo émis par le microprocesseur 214 après
réception et vérification d'une demande en provenance du micro
ordinateur 300 ; c'est ce signal Eo qui va déclencher le cycle de
lecture/écriture permettant l'échange d'informations entre l'unité
d'échange et l'étiquette électronique.
signal So correspondant à l'information série en binaire simple à
transmettre à l'étiquette, ce signal étant une trame d'informations
ayant la structure indiquée plus haut sur la dernière ligne de la
figure 11.
transmettre à l'étiquette, ce signal étant une trame d'informations
ayant la structure indiquée plus haut sur la dernière ligne de la
figure 11.
signal Si en sortie du codeur biphase, correspondant à l'avant
dernière ligne de la figure 11, signal S5 produit par le modulateur 216 et le circuit émetteur 212 aux
bornes de la bobine d'émission 201 ; ce signal consiste en une
porteuse à 250 kHz modulée en "tout ou rien" à 7,8 kHz au rythme
du signal Si ; ce signal 55 correspond à celui illustré en dernière
ligne de la figure 10 explicitée plus haut à propos du fonctionnement
des circuits de l'émetteur 212.
dernière ligne de la figure 11, signal S5 produit par le modulateur 216 et le circuit émetteur 212 aux
bornes de la bobine d'émission 201 ; ce signal consiste en une
porteuse à 250 kHz modulée en "tout ou rien" à 7,8 kHz au rythme
du signal Si ; ce signal 55 correspond à celui illustré en dernière
ligne de la figure 10 explicitée plus haut à propos du fonctionnement
des circuits de l'émetteur 212.
signal S6 reçu par la bobine de réception 202 de l'unité d'échange
dans la phase d'émission de l'unité d'échange vers l'étiquette
électronique (à gauche du trait mixte vertical), ce signal est
semblable au signal Ss; en revanche, en phase de réception (à droite
du trait mixte), ce signal n'est plus identique à la porteuse pure que
l'unité d'échange continue d'émettre, mais il est modulé par
l'étiquette électronique du fait des perturbations du champ électro
magnétique environnant apportées par le court-circuit commandé
de la bobine de l'étiquette électronique, qui a pour effet de modifier le
couplage entre les deux bobines 201 et 202 de l'unité d'échange.
dans la phase d'émission de l'unité d'échange vers l'étiquette
électronique (à gauche du trait mixte vertical), ce signal est
semblable au signal Ss; en revanche, en phase de réception (à droite
du trait mixte), ce signal n'est plus identique à la porteuse pure que
l'unité d'échange continue d'émettre, mais il est modulé par
l'étiquette électronique du fait des perturbations du champ électro
magnétique environnant apportées par le court-circuit commandé
de la bobine de l'étiquette électronique, qui a pour effet de modifier le
couplage entre les deux bobines 201 et 202 de l'unité d'échange.
signal Pi ou P2, c'est à dire signal en sortie du récepteur 213,
correspondant au signal S6 démodulé de la manière indiquée plus
haut à propos de la description détaillée de ce circuit 213 ; dans la
phase de réception, ce signal numérique représente l'information
ECH des figures 7 et 8 retournée par l'étiquette après interrogation
par l'unité d'échange, information codée en biphase qui sera
décodée par le circuit 217 et traité par le microprocesseur 214.
correspondant au signal S6 démodulé de la manière indiquée plus
haut à propos de la description détaillée de ce circuit 213 ; dans la
phase de réception, ce signal numérique représente l'information
ECH des figures 7 et 8 retournée par l'étiquette après interrogation
par l'unité d'échange, information codée en biphase qui sera
décodée par le circuit 217 et traité par le microprocesseur 214.
différence de potentiel VA-VB présente aux bornes de la bobine : en
phase d'émission, il s'agit d'un signal semblable au signal Ss émis
par l'unité d'échange, tandis qu'en phase de réception le court
circuit commandé de la bobine va provoquer des brusques variations
de potentiel, qui se retrouveront identiquement sur le signal S6 capté
par l'unité d'échange.
phase d'émission, il s'agit d'un signal semblable au signal Ss émis
par l'unité d'échange, tandis qu'en phase de réception le court
circuit commandé de la bobine va provoquer des brusques variations
de potentiel, qui se retrouveront identiquement sur le signal S6 capté
par l'unité d'échange.
différences de potentiel Vc-Vn et V > VB correspondant à la tension
induite dans la bobine après redressement et filtrage ; Vo-V B et
V > VB sont de signe opposé, ce qui permet d'opérer simplement un
doublage de tension. On remarquera que les condensateurs de
filtrage 108 et 109 assurent une accumulation d'énergie suffisante
pour que la tension d'alimentation de l'étiquette reste sensiblement
constante en dépit de la modulation en "tout ou rien" de la porteuse
émise par l'unité d'échange ; à cet effet, on prévoit des
condensateurs de filtrage ayant une valeur permettant d'assurer
une détection d'enveloppe du signal VA-VB avec une constante de
temps longue, typiquement de l'ordre d'au moins trois ou quatre bits
de modulation.
induite dans la bobine après redressement et filtrage ; Vo-V B et
V > VB sont de signe opposé, ce qui permet d'opérer simplement un
doublage de tension. On remarquera que les condensateurs de
filtrage 108 et 109 assurent une accumulation d'énergie suffisante
pour que la tension d'alimentation de l'étiquette reste sensiblement
constante en dépit de la modulation en "tout ou rien" de la porteuse
émise par l'unité d'échange ; à cet effet, on prévoit des
condensateurs de filtrage ayant une valeur permettant d'assurer
une détection d'enveloppe du signal VA-VB avec une constante de
temps longue, typiquement de l'ordre d'au moins trois ou quatre bits
de modulation.
~différence de potentiel VE-VD correspondant à la modulation
détectée du signal aux bornes de la bobine (détection d'enveloppe à
constante de temps courte), ce signal codé étant semblable au signal
Si appliqué au modulateur 216 de l'unité d'échange.
détectée du signal aux bornes de la bobine (détection d'enveloppe à
constante de temps courte), ce signal codé étant semblable au signal
Si appliqué au modulateur 216 de l'unité d'échange.
~différence de potentiel VF-VD correspondant au signal en sortie du
codeur biphase 116 émis par l'étiquette et appliqué sur la grille du
VMOS 117 pour commander le court-circuit de la bobine 101 ; ce
signal se retrouvera, après réception et démodulation par l'unité
d'échange, en Pi ou
Les figures 12 et 13 montrent une variante de réalisation dans laquelle, au lieu d'une antenne formée d'une bobine, on utilise une antenne sous forme d'un réseau de microrubans (technologie dite microstrip), la fréquence des signaux électromagnétiques échangés entre l'unité d'échange et l'étiquette électronique étant alors de l'ordre du gigahertz.
codeur biphase 116 émis par l'étiquette et appliqué sur la grille du
VMOS 117 pour commander le court-circuit de la bobine 101 ; ce
signal se retrouvera, après réception et démodulation par l'unité
d'échange, en Pi ou
Les figures 12 et 13 montrent une variante de réalisation dans laquelle, au lieu d'une antenne formée d'une bobine, on utilise une antenne sous forme d'un réseau de microrubans (technologie dite microstrip), la fréquence des signaux électromagnétiques échangés entre l'unité d'échange et l'étiquette électronique étant alors de l'ordre du gigahertz.
L'étiquette électronique 100 et l'unité d'échange 200 comportent alors à leur surface des réseaux respectifs 140 et 240 d'antennes microstrip plaquées, formés à la surface d'un substrat respectif 141 ou 241 portant tous les circuits micro-ondes, les composants micro-ondes 142 ou 242 étant séparés des réseaux d'antennes microstrip 140 ou 240 par des plans de masse 143 ou 243, respectivement.
Les circuits basse fréquence sont groupés en une région 150 ou 250 distincte des circuits micro-ondes 141 ou 241, respectivement.
Enfin, la figure 14 illustre l'une des possibilités du système d'identification de la présente invention, dans laquelle l'unité d'échange fonctionne en mode "scrutation", c'est à dire interroge simultanément une pluralité d'étiquettes situées dans son rayon d'action, une seule étiquette (celle que l'on souhaite interroger et éventuellement modifier) répondant au signal de scrutation et déclenchant le protocole d'échange d'informations avec l'unité d'échange.
A cet effet, une unité d'échange 200, unique, interroge simultanément une pluralité d'étiquettes électroniques 100, 100', 100" se trouvant dans son champ d'action par émission d'un signal commun en direction de chacune des étiquettes électroniques, dont une seule va "répondre" à l'unité d'échange en lui retournant un signal d'écho, les autres restant "muettes".
Pour réaliser cette fonction, le circuit 126 d'émission d'écho de l'étiquette électronique (figure 5) est un circuit qui, outre la gestion du signal DV indiquant que les données reçues sont formellement correctes, effectue une comparaison entre un code d'identification propre programmé à l'intérieur de l'étiquette et un code représentatif d'une étiquette électronique particulière à sélectionner qui spécifie, parmi plusieurs étiquettes possibles interrogées simultanément, quelle est celle que l'on souhaite interroger, à l'exclusion des autres.
Le code représentatif de l'étiquette à sélectionner est extrait du signal d'interrogation, et se retrouve par exemple aux sorties IDO du registre à décalage 124 (dans l'exemple illustré, il s'agit d'un code sur deux bits, mais des codes plus complexes pourraient bien entendu être prévus, en fonction des besoins); pour sa part, l'identifiant propre à l'étiquette est par exemple codé en binaire au moyen d'un jeu de commutateurs 129 (par exemple des interrupteurs DIP), au nombre de deux dans l'exemple illustré.
Ce circuit 126 analyse ainsi, en aval du décodeur 115, le signal d'interrogation envoyé par l'unité d'échange 200 et, selon que ce signal d'interrogation s'adresse ou non à l'étiquette électronique considérée, autorise ou inhibe le fonctionnement des circuits logiques associés ; ceci est obtenu par envoi d'un signal sur l'entrée d'activation d'écho EE du codeur 116 en cas de concordance des deux codes et de données formellement valides (signal DV), et par non-envoi de ce signal dans le cas contraire.
De cette manière, on ne provoque l'émission d'un signal de réponse que par une seule étiquette lorsque plusieurs étiquettes présentes dans le champ d'action de l'unité d'échange reçoivent simultanément un signal d'interrogation commun émis par celle-ci.
Claims (13)
1. Un système d'identification à interrogation sans contact d'une étiquette électronique (100) par une unité d'échange d'informations (200) à proximité de laquelle est disposée l'étiquette à interroger, dans lequel:
~l'étiquette électronique est dépourvue de source d'alimentation
propre et comprend
des moyens formant antenne (101), pour la réception d'un
rayonnement électromagnétique émis par l'unité d'échange,
des moyens redresseurs (106,107), pour dériver de ce
rayonnement électromagnétique une tension continue
d'alimentation des circuits internes de l'étiquette électronique,
des moyens récepteurs et décodeurs (112-115), pour dériver de ce
rayonnement électromagnétique un signal codé d'interrogation,
une mémoire d'informations (125), dont la lecture et/ou l'écriture
est activée par ce signal codé d'interrogation,
des moyens répondeurs, pour transmettre aux moyens formant
antenne un signal codé de réponse à la suite de la détection du
signal codé d'interrogation et fonction des informations lues et/ou
écrites dans la mémoire, et
~l'unité d'échange comprend
des moyens formant antenne (201-203), pour l'émission d'un
rayonnement électromagnétique vers l'étiquette électronique et la
réception d'un rayonnement électromagnétique émis par
l'étiquette électronique,
. des moyens émetteurs (212), pour transmettre aux moyens
formant antenne le signal codé d'interrogation,
des moyens récepteurs (213), pour recevoir des moyens formant
antenne le signal codé de réponse,
s y s t è m e c a r a c t é r i s é en ce qu e
- les signaux électromagnétiques échangés entre l'unité d'échange et
l'étiquette électronique le sont sur une fréquence unique, l'échange
d'informations étant réalisé en mode série semi-duplex,
- les moyens formant antenne de l'étiquette électronique sont
constitués par une antenne unique,
- les bornes de cette antenne sont directement et simultanément
reliées
à à un circuit redresseur (106,107) permettant de dériver la tension
continue d'alimentation des circuits internes de l'étiquette
électronique,
à à un circuit démodulateur (112,113,114) permettant de dériver le
signal codé d'interrogation, et
à a un circuit à impédance variable commandable (117),
- l'étiquette électronique comprend un circuit de commande,
interposé entre le circuit démodulateur et le circuit à impédance
variable, d'une part, et la mémoire, d'autre part, pour
. décoder le signal d'interrogation reçu et commander en
conséquence la lecture et/ou l'écriture dans la mémoire, et
coder le signal de réponse en fonction du signal d'interrogation
reçu et/ou des informations lues et/ou écrites dans la mémoire et
commander en conséquence la variation d'impédance du circuit
à impédance variable, et en ce que
- les moyens récepteurs de l'unité d'échange comprennent des
moyens pour détecter les perturbations du champ électro
magnétique résultant des variations d'impédance du circuit à
impédance variable et pour en dériver le signal de réponse produit et
transmis par l'étiquette électronique.
2. Le système d'identification de la revendication 1, dans lequel le circuit à impédance variable comprend un composant semiconducteur (117) relié aux bornes de l'antenne de manière à court-circuiter sélectivement celleci en fonction du signal de réponse appliqué à la grille sous forme binaire par le circuit de commande.
3. Le système d'identification de la revendication 2, dans lequel ledit composant semiconducteur (117) est un MOS dont le drain et la source sont reliés aux bornes de l'antenne.
4. Le système d'identification de la revendication 2, dans lequel le circuit redresseur comprend des moyens accumulateurs d'énergie (108,109), propres à continuer à alimenter les circuits internes de l'étiquette électronique pendant une durée correspondant au moins à la durée de transmission d'une séquence élémentaire d'informations de l'étiquette électronique vers l'unité d'échange.
5. Le système d'identification de l'une des revendications précédentes, dans lequel le codage du signal d'interrogation et du signal de réponse est un codage biphase.
6. Le système d'identification de l'une des revendications précédentes, dans lequel le circuit redresseur comprend un circuit doubleur de tension (106-109).
7. Le système d'identification de l'une des revendications précédentes, dans lequel l'étiquette électronique comprend un circuit à seuil (130) de détection de la tension continue d'alimentation des circuits internes de l'étiquette électronique, propre à inhiber le fonctionnement de l'étiquette tant que cette tension n'a pas dépassé un premier seuil donné, ou dès que cette tension est descendue en-dessous d'un second seuil donné, inférieur ou égal au premier seuil.
8. Le système d'identification de l'une des revendications précédentes, dans lequel les moyens de l'unité d'échange pour détecter. les perturbations du champ électromagnétique comprennent un démodulateur synchrone (213).
9. Le système d'identification de l'une des revendications précédentes, dans lequel la mémoire de l'étiquette électronique (125) est une E4 > ROM à transfert d'informations série en technologie CMOS.
10. Le système d'identification de l'une des revendications précédentes, dans lequel l'étiquette électronique comprend
- des moyens (124) pour extraire du signal d'interrogation reçu un
code représentatif d'une étiquette électronique particulière à
sélectionner parmi plusieurs,
- des moyens (129) pour affecter à l'étiquette électronique un code
d'identification propre, et
- des moyens comparateurs (126) pour comparer le code extrait du
signal d'interrogation et le code d'identification propre et ne
commander l'émission d'un signal de réponse qu'en cas de
concordance entre ces deux codes,
de manière à ne provoquer, sélectivement, l'émission d'un signal de réponse que par une seule étiquette lorsque plusieurs étiquettes reçoivent simultanément un signal d'interrogation commun émis par une unité d'échange unique.
il. Le système d'identification de l'une des revendications précédentes, dans lequel l'antenne de l'étiquette électronique est formée d'une bobine (101), la fréquence des signaux électromagnétiques étant de l'ordre de quelques kilohertz à quelques centaines de mégahertz.
12. Le système d'identification de l'une des revendications 1 à 10, dans lequel l'antenne de l'étiquette électronique est réalisée sous forme d'un réseau de microrubans, la fréquence des signaux électromagnétiques étant de l'ordre du gigahertz.
13. Une étiquette électronique, pour le système d'identification de l'une des reven#dications 1 à 12.
14. Une unité d'échange, pour le système d'identification de l'une des revendications 1 à 12.
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|---|---|---|---|
| FR8715921A FR2623311B1 (fr) | 1987-11-18 | 1987-11-18 | Systeme d'identification a interrogation sans contact d'une etiquette electronique |
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