FR2665008A1

FR2665008A1 - INFRARED DEVICE COMPRISING A FEEDING FEEDING FUNCTION.

Info

Publication number: FR2665008A1
Application number: FR9009282A
Authority: FR
Inventors: Guilleman Lionel; Tullio Antoine
Original assignee: ELGELEC
Current assignee: ELGELEC
Priority date: 1990-07-20
Filing date: 1990-07-20
Publication date: 1992-01-24
Anticipated expiration: 2010-07-20
Also published as: GB2248358B; ITMI911982A1; FR2665008B1; IT1251817B; DE4123704A1; NL9101249A; JPH04313182A; ES2038073B1; ES2038073A1; GB9115346D0; GB2248358A; ITMI911982A0

Abstract

Dispositif comportant des moyens émetteur-récepteur de signaux infra-rouges, et des moyens portatifs se présentant généralement sous la forme d'un badge ou d'une carte comportant des circuits électroniques alimentés par des piles, caractérisé par des moyens (4, 4a) d'émission permanente d'un signal de réveil infra-rouge modulé à fréquence hertzienne, et en ce que le moyen portatif comporte un circuit de réveil (1-4; 6-26) répondant audit signal de réveil pour établir la connexion entre la source d'alimentation et les circuits électroniques que comprend ledit moyen portatif.Device comprising means for transmitting and receiving infrared signals, and portable means generally in the form of a badge or a card comprising electronic circuits supplied by batteries, characterized by means (4, 4a) permanent emission of an infrared alarm signal modulated at radio frequency, and in that the portable means comprises an alarm circuit (1-4; 6-26) responding to said alarm signal to establish the connection between the power source and electronic circuits that includes said portable means.

Description

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DISPOSITIF A INFRA-ROUGE COMPORTANT UNE FONCTION "REVEIL" INFRARED DEVICE COMPRISING A "WAKE-UP" FUNCTION

DE L'ALIMENTATION.FOOD.

L'invention se rapporte en particulier aux dispositifs d'identification d'un usager et des droits qu'il a acquis The invention relates in particular to devices for identifying a user and the rights he has acquired

en vue de l'accès à des lieux o il pénètre par un pas- with a view to accessing places where it enters via a

sage équipé d'un poste de contrôle émetteur-récepteur de sage equipped with a transceiver control station

signaux transmis à un moyen portatif que l'usager pré- signals transmitted to a portable means that the user pre-

sente au poste de contrôle.feel at the checkpoint.

De faaçon plus générale, elle s'applique à la monétique, aux télécommunications, aux modems optiques ou à tous autres dispositifs qui utilisent une transmission de signaux dans l'infra-rouge au moyen de diodes électroluminescentes associées à des photodétecteurs, et dans lesquels la transmission d'informations à faible distance en infra-rouge est intermittente et le moyen portatif se présente sous la forme d'un badge ou d'une carte comportant des circuits électroniques alimentés par des piles On cherche alors à augmenter la durée de vie de ces dernières en minimisant la consommation des More generally, it applies to electronic payment, telecommunications, optical modems or any other device which uses signal transmission in the infrared by means of light-emitting diodes associated with photodetectors, and in which the transmission of information at short distance in infrared is intermittent and the portable means is in the form of a badge or a card comprising electronic circuits powered by batteries. We then seek to increase the lifespan of these minimizing the consumption of

circuits en dehors des périodes brèves de transmission. circuits outside brief transmission periods.

Suivant l'invention, ce problème est principalement résolu en utilisant des moyens d'émission permanents d'un signal de réveil infra-rouge modulé à fréquence hertzienne et en faisant comporter au moyen portatif un 2 circuit de réveil répondant audit signal pour établir la connexion entre la source d'alimentation et les circuits According to the invention, this problem is mainly solved by using permanent means for transmitting an infrared alarm signal modulated at radio frequency and by making portable means include a 2 alarm circuit responding to said signal to establish the connection. between power source and circuits

électroniques que comportent ledit moyen portatif. electronic that include said portable means.

Suivant un mode d'exécution préféré, le circuit de réveil comprend un élément photo-récepteur qui fait partie d'un circuit accordé sur la fréquence de modulation du signal According to a preferred embodiment, the wake-up circuit comprises a photo-receptor element which is part of a circuit tuned to the signal modulation frequency

de réveil.wake up call.

Suivant une forme d'exécution avantageuse, les surten- According to an advantageous embodiment, the sur-

sions engendrées aux bornes de la self du circuit accordé lors de la réception du signal de réveil sont appliquées sions generated at the terminals of the inductor of the circuit tuned when the wake-up signal is received are applied

à l'électrode de commande d'un composant à semi-conduc- to the control electrode of a semiconductor component

teur normalement bloqué par une tension de polarisation permanente et provoquent la décharge progressive d'un condensateur relié à ses bornes pour assurer la commande d'un interrupteur électronique lorsque la distance entre le poste de contrôle d'accès et le moyen portatif devient normally blocked by a permanent bias voltage and cause the progressive discharge of a capacitor connected to its terminals to ensure the control of an electronic switch when the distance between the access control station and the portable means becomes

inférieure à un seuil prédéterminé. below a predetermined threshold.

Suivant une deuxième particularité de l'invention, la According to a second feature of the invention, the

connexion entre la source d'alimentation et les diffé- connection between the power source and the different

rents organes du circuit électronique du moyen portatif comprend des dispositifs à constante de temps permettant rents organs of the electronic circuit of the portable means includes time constant devices allowing

d'établir une mise en service échelonnée desdits organes. to establish a staggered commissioning of said bodies.

D'autres particularités, ainsi que les avantages de l'invention, apparaîtront clairement à la lumière de la Other features, as well as the advantages of the invention, will become apparent in light of the

description ci-après.description below.

Au dessin annexé La figure 1 représente le schéma de principe d'un circuit de réveil conforme au mode d'exécution préféré de l'invention; La figure 2 représente la forme d'onde du signal de réveil, et l'échelonnement de la mise 3 - en service des différents organes du circuit In the accompanying drawing Figure 1 shows the block diagram of a wake-up circuit according to the preferred embodiment of the invention; FIG. 2 represents the waveform of the wake-up signal, and the staggering of the commissioning of the various organs of the circuit.

électronique du badge.badge electronics.

A la figure 1, on a représenté une photodiode 1 qui fait partie d'un circuit oscillant parallèle comportant par In Figure 1, there is shown a photodiode 1 which is part of a parallel oscillating circuit comprising by

ailleurs une capacité de réglage 2 et une self 3. elsewhere an adjustment capacity 2 and a self 3.

Le signal de réveil, dont la forme d'onde est illustrée en (A) à la figure 2, est émis par un circuit 4 dont est équipé le poste de contrôle situé par exemple à une porte The wake-up signal, the waveform of which is illustrated in (A) in FIG. 2, is emitted by a circuit 4 with which the control station located for example at a door is equipped.

d' accès Le circuit 4 comporte au moins une diode émet- access circuit 4 includes at least one emitting diode

trice de lumières 4 a, ou composant équivalent. light source 4 a, or equivalent component.

Le signal de réveil, distinct du signal de transmission de l'information entre le poste de contrôle et le badge et de puissance plus grande, est émis en permanence et se présente avantageusement sous la forme d'une succession de trains de créneaux séparés par des intervalles de durée relativement longue La fréquence de modulation est hertzienne: par exemple, la fréquence de récurrence des créneaux est de 223 k Hz; chaque train a une durée de The wake-up signal, distinct from the signal for transmitting the information between the control station and the badge and of greater power, is continuously transmitted and is advantageously in the form of a succession of slot trains separated by relatively long intervals The modulation frequency is wireless: for example, the recurrence frequency of the slots is 223 k Hz; each train has a duration of

0,5 ms, la période de récurrence des trains est de 50 ms. 0.5 ms, the train recurrence period is 50 ms.

La base d'un transistor 5 dont l'émetteur est relié à une source permanente d'alimentation 6, est connectée à la self 3, tandis qu'un condensateur 7 est connecté entre son émetteur et son collecteur, ce dernier étant lui-même relié à la masse par l'intermédiaire d'un transistor à effet de champ 8 normalement conducteur et d'une The base of a transistor 5, the emitter of which is connected to a permanent power source 6, is connected to the inductor 3, while a capacitor 7 is connected between its emitter and its collector, the latter being itself connected to ground via a normally conducting field effect transistor 8 and a

résistance 9.resistance 9.

La base du transistor 5 est polarisée, par une tension continue établie au point A au moyen d'un transistor 10 The base of transistor 5 is polarized, by a direct voltage established at point A by means of a transistor 10

dont la base et le collecteur sont reliés par un conduc- whose base and collector are connected by a conduc-

teur de façon à ce qu'il remplisse la fonction d'une diode, dont la base est reliée à la source 6 et dont le collecteur est connecté au point A, et d'une résistance 4 - de fuite 11 en série avec une photodiode 12 entre le tor so that it fulfills the function of a diode, the base of which is connected to the source 6 and the collector of which is connected to point A, and of a resistor 4 - of leakage 11 in series with a photodiode 12 between

point A et la masse.point A and mass.

Un condensateur 13 est monté en parallèle sur l'ensemble série constitué par la résistance 11 et la photodiode 12. A titre d'exemple, le condensateur 13 a une capacité de p F, le condensateur 7 une capacité de 100 p F, le condensateur 2 une capacité de 100 p F, la résistance 11 une valeur de 10 MQ, la self 3 une inductance de 4 m H et la résistance 9 une valeur de 330 k Q. Le potentiel continu établi en A lorsque la photodiode 12 est éclairée est, par exemple, inférieur de 0, 2 V à la A capacitor 13 is mounted in parallel on the series assembly constituted by the resistor 11 and the photodiode 12. For example, the capacitor 13 has a capacity of p F, the capacitor 7 a capacity of 100 p F, the capacitor 2 a capacity of 100 p F, the resistor 11 a value of 10 MQ, the self 3 an inductance of 4 m H and the resistor 9 a value of 330 k Q. The continuous potential established in A when the photodiode 12 is lit is , for example, 0.2 V lower than the

tension base-émetteur du transistor 5, qui est donc nor- base-emitter voltage of transistor 5, which is therefore normal

malement bloqué mais proche du seuil de déblocage. badly blocked but close to the release threshold.

Lorsque le signal infra-rouge de réveil est reçu par les photodiodes 1 et 12, ces dernières prennent une impédance nulle et c'est donc la valeur de la résistance de fuite 11 et du courant contenu fourni par la source et redressé par le composant 10 qui déterminent le potentiel en A. La photodiode 12, qui pourrait être remplacée par une photorésistance ou toute autre composant dont l'impédance passe d'une valeur élevée lorsqu'il n'est pas éclairé à une valeur nulle lorsqu'il l'est, a pour seul rôle de réduire le courant de fuite permanent en l'absence d'éclairement On augmente ainsi la durée de vie des piles du badge en réduisant la consommation notamment When the infrared wake-up signal is received by photodiodes 1 and 12, the latter take zero impedance and this is therefore the value of the leakage resistance 11 and of the contained current supplied by the source and rectified by the component 10 which determine the potential at A. Photodiode 12, which could be replaced by a photoresistor or any other component whose impedance changes from a high value when it is not lit to a zero value when it is , has the sole role of reducing the permanent leakage current in the absence of lighting. This thus increases the life of the badge batteries by reducing consumption in particular.

pendant le stockage.during storage.

Le signal de modulation qui prend naissance aux bords de la diode 1 à chaque créneau génère, du fait de l'accord du circuit oscillant, une surtension suffisante aux The modulation signal which arises at the edges of diode 1 at each slot generates, due to the tuning of the oscillating circuit, a sufficient overvoltage at

bornes de la self pour débloquer le transistor 5 et pro- terminals of the choke to unblock transistor 5 and pro-

voquer ainsi une décharge partielle du condensateur 7 à thus evoke a partial discharge of the capacitor 7 to

travers ledit transistor Les trains de créneaux succes- through said transistor The trains of slots succeed

-5--5-

sifs provoquent ainsi la décharge progressive du conden- thus cause progressive discharge of the conden-

sateur 7 Les intervalles entre les trains sont suffisam- sator 7 Intervals between trains are sufficient

ment longs pour que les diodes photo-émissives du poste de contrôle fonctionnent dans des conditions optimales recommandées par le constructeur. Le collecteur du transistor 5 est relié à la porte d'un transistor à effet de champ 14 dont le drain est à la masse et dont la source est reliée, par l'intermédiaire d'une résistance 15, à la base d'un transistor 16 dont l'émetteur est relié à la source 6 et qui est normalement bloqué. Lorsque le condensateur 7 est suffisamment déchargé pour que le transistor 14 se débloque, le transistor 16 se débloque également Son collecteur est relié à la base d'un transistor interrupteur 17 par l'intermédiaire d'un élément à constante de temps constitué par exemple d'une résistance 18 de 10 KQ en série avec l'ensemble constitué par un condensateur 19 de 47 p F et d'une résistance 20 de 1 k Q en parallèle Ainsi, le déblocage du transistor 17 est obtenu au bout d'un délai de 50 ms long so that the photo-emitting diodes of the control station operate under optimal conditions recommended by the manufacturer. The collector of transistor 5 is connected to the gate of a field effect transistor 14 whose drain is grounded and whose source is connected, via a resistor 15, to the base of a transistor 16 whose transmitter is connected to the source 6 and which is normally blocked. When the capacitor 7 is sufficiently discharged for the transistor 14 to turn on, the transistor 16 also turns on Its collector is connected to the base of a switch transistor 17 by means of a time constant element constituted for example by '' a resistor 18 of 10 KQ in series with the assembly consisting of a capacitor 19 of 47 p F and a resistor 20 of 1 k Q in parallel Thus, the unlocking of transistor 17 is obtained after a delay of 50 ms

par exemple à partir du déblocage du transistor 16. for example from the unlocking of transistor 16.

Lorsque le transistor interrupteur 17 est débloqué, il équivaut à un interrupteur fermé lequel est inséré, de manière non figurée, dans la liaison entre la source When the switch transistor 17 is turned on, it is equivalent to a closed switch which is inserted, not shown, in the link between the source

d'alimentation (piles du badge) et les circuits électro- power supply (badge batteries) and the electro-

niques d'émission-réception des différents organes que transmission-reception nics from the various bodies that

comporte celui-ci.features this one.

Ces derniers sont ainsi "réveillés" au bout d'un délai suffisant pour permettre l'établissement d'états saturés stables dans les transistors du circuit de réveil, avant que la consommation desdits organes en faisant chuter la tension d'alimentation ne risque de compromettre ainsi le bon fonctionnement du circuit de réveil (la source 6 The latter are thus "awakened" after a sufficient time to allow the establishment of stable saturated states in the transistors of the wake-up circuit, before the consumption of said organs by causing the supply voltage to drop risks compromising thus the proper functioning of the wake-up circuit (source 6

étant prélevée sur les mêmes piles). being taken from the same batteries).

6 - Lorsque la communication est terminée, entre le poste de contrôle et le badge, un microprocesseur, incorporé à ce dernier, applique un signal de remise en sommeil de l'alimentation à la base d'un transistor 22 par 6 - When the communication is finished, between the control station and the badge, a microprocessor, incorporated in the latter, applies a signal to put the power back to sleep at the base of a transistor 22 by

l'intermédiaire d'une résistance 21 L'émetteur du tran- through a resistor 21 The transmitter of the tran-

sistor 22 est relié à la masse, tandis que son collecteur est relié, d'une part, à la source d'alimentation du badge par l'intermédiaire d'une résistance 23, d'autre part, à la porte du transistor à effet de champ 8 par sistor 22 is connected to ground, while its collector is connected, on the one hand, to the power source of the badge via a resistor 23, on the other hand, to the gate of the effect transistor 8 field

l'intermédiaire d'une diode 24 en série avec une résis- through a diode 24 in series with a resistor

tance 25.tance 25.

Le point de jonction B entre la résistance 25 et la base du transistor à effet de champ 8 est relié à la source du transistor à effet de champ 14 par l'intermédiaire d'une The junction point B between the resistor 25 and the base of the field effect transistor 8 is connected to the source of the field effect transistor 14 via a

résistance 26 de valeur élevée, par exemple 1,2 MQ. resistance 26 of high value, for example 1.2 MQ.

Lorsque le transistor 22 est débloqué par le signal de When transistor 22 is turned on by the signal

remise en sommeil de l'alimentation, son courant collec- putting food back to sleep, its current collect-

teur-base redressé par la diode 24 établit au point de base-rectifier rectified by diode 24 established at the point of

jonction B un potentiel approprié au déblocage du tran- junction B a potential suitable for unlocking the tran

sistor à effet de champ 8 Il en résulte que le condensa- Field effect sistor 8 As a result, the condensa-

teur 7 est rechargé par la source 6 à travers ledit tran- tor 7 is recharged by the source 6 through said tran-

sistor 8 Lorsqu'il est chargé, le transistor 14 se trouve rebloqué, ce qui rebloque les transistors 16 et 17, donc provoque la remise en sommeil de l'alimentation sistor 8 When loaded, transistor 14 is re-blocked, which re-blocks transistors 16 and 17, therefore causes the power supply to go back to sleep

des circuits électroniques de transmission du badge. electronic badge transmission circuits.

On notera que le circuit de réveil que l'on vient de Note that the wake-up circuit that we just

décrire est insensible aux flashes d'appareils photogra- describe is insensitive to camera flashes

phiques qui pourraient se trouver à proximité En effet, ceux-ci ne peuvent fournir à la diode photo-réceptrice 1 que des impulsions brèves d'énergie infra-rouge et ces impulsions, d'une part, ne provoquent que des surtensions relativement réduites sur la self 3 (aucune modulation ne provoquant la mise en résonance du circuit oscillant); d'autre part, même si la surtension est grande, compte 7 - tenu de la puissance reçue, la durée d'une impulsion unique ou reproduite à faible cadence est trop brève pour phiques which could be in the vicinity Indeed, these can supply to the photo-receiving diode 1 only brief pulses of infrared energy and these pulses, on the one hand, only cause relatively reduced overvoltages on self 3 (no modulation causing the oscillating circuit to resonate); on the other hand, even if the overvoltage is large, account 7 - given the power received, the duration of a single pulse or reproduced at low rate is too short to

décharger le condensateur 7.discharge the capacitor 7.

Bien que l'on ait figuré une seule photodiode 1, il sera Although only one photodiode 1 has been shown, it will be

avantageux, en pratique, d'utiliser comme élément photo- advantageous, in practice, to use as a photo-

récepteur plusieurs photodiodes montées en série (par exemple six) La capacité de l'ensemble des photodiodes montées en série devient alors négligeable devant celle du condensateur 2, si bien que la self 3 s'accorde sur une capacité totale sensiblement indépendante de la lumière ambiante Avec une seule photodiode, dans le cas o la lumière ambiante présente un niveau élevé, le circuit y devient sensible, la capacité de la photodiode receiver several photodiodes connected in series (for example six) The capacity of all the photodiodes connected in series then becomes negligible compared to that of the capacitor 2, so that the inductor 3 agrees on a total capacity substantially independent of ambient light With a single photodiode, in the case where the ambient light presents a high level, the circuit becomes sensitive to it, the capacity of the photodiode

étant fonction de ce niveau.being a function of this level.

A la figure 2, on a représenté en (B) le chronogramme de mise en service du transistor interrupteur 17 du circuit de réveil, au bout d'un délai d'environ 50 ms après la réception du signal de réveil (correspondant à par exemple la durée de 4 trains de créneaux, augmentée de la In Figure 2, there is shown in (B) the timing diagram of commissioning of the switching transistor 17 of the wake-up circuit, after a delay of approximately 50 ms after the reception of the wake-up signal (corresponding for example the duration of 4 slot trains, increased by

constante de temps de 50 ms mentionnée plus haut). time constant of 50 ms mentioned above).

Les circuits d'émission et de réception du badge sont The badge issuing and receiving circuits are

eux-mêmes mis en service (forme d'onde (C)) dès la commu- themselves put into service (waveform (C)) from the

tation de l'interrupteur 17, tandis que les circuits spé- switch 17, while the specific circuits

cialisés du badge (qui assurent la génération des hor- badge specialists (which ensure the generation of hor-

loges, les démodulations, les remises à zéro, etc) et son microprocesseur ne sont mis en service (forme d'onde boxes, demodulations, resets, etc.) and its microprocessor are not put into service (waveform

(D)) que quelques ms plus tard.(D)) until a few ms later.

Compte tenu du temps nécessaire à la remise à zéro des mémoires, l'alimentation de la carte à puce du badge ne s'effectue elle-même qu'environ 30 ms plus tard (forme d'onde (E)) La réalisation des circuits est à la portée Taking into account the time necessary for resetting the memories to zero, the power supply to the chip card of the badge itself does not take place until approximately 30 ms later (waveform (E)) The realization of the circuits is within reach

de l'homme du métier.of the skilled person.

Cet étagement des mises sous tension évite d'imposer aux piles une consommation excessive et réduit les courants This arrangement of power-ups avoids imposing excessive consumption on the batteries and reduces currents

de fuite.leak.

Il va de soi que diverses modifications pourront être apportées aux circuits décrits et représentés, sans It goes without saying that various modifications can be made to the circuits described and shown, without

s'écarter de l'esprit de l'invention. deviate from the spirit of the invention.

9 -9 -

Claims

1 Device comprising transmitter means

infrared signal receiver, and portable means generally in the form of a badge or a card comprising electronic circuits powered by batteries, characterized by means (4, 4 a) of permanent emission of '' an infrared alarm signal modulated at radio frequency, and in that the portable means comprises an alarm circuit (1-4; 6-26) responding to said alarm signal to establish the connection between the power source and the electronic circuits that includes

said portable means.

2 Device according to claim 1, characterized in that the wake-up circuit comprises a photo-receptor element (1) forming part of a circuit (2-3) tuned to the modulation frequency of the signal

awakening.

3 Device according to claim 2, characterized in that said photo-receptor element

includes several photodiodes connected in series.

4 Device according to claim 2, characterized in that the overvoltages generated at the terminals of the inductor (3) of the circuit tuned during the reception of the wake-up signal are applied to the control electrode of a semiconductor component (5 ) normally blocked by a permanent bias voltage and cause the progressive discharge of a capacitor (7) connected to the terminals of said component (5) to control an electronic switch (17) when the distance between the control station (4-5)

and the portable means becomes lower than a predefined threshold

completed. - Device according to claim 1, characterized in that the wake-up signal is in the form of a succession of slot trains

separated by time intervals of relative duration-

longer than that of trains, that the transmission power of the wake-up signal is notably higher than that of the data transmission signals, and that the wake-up signal and the transmission signals

data have different modulation frequencies.

6 Device according to claim 4, characterized in that said control electrode is polarized by a direct voltage established by means of a source (6) and a diode (10) connected to a leakage resistance (11), and determined so that said component (5) is normally polarized a little below its conduction threshold. 7 Device according to claim 6, characterized in that said leakage resistance is connected in series with a photosensitive component (12) whose impedance changes from a high value in the absence

of infrared radiation to a low value in pre-

sence of such radiation.

8 Device according to claim 4, characterized in that the connection between the capacitor (7) and the switch (17) comprises a member (18-19;

) establishing a time constant.

9 Device according to claim 4, characterized in that the portable means is arranged to generate a signal to put the power back to sleep when the communication is ended and that it further comprises means (21 to 26 and 8) d '' authorize the recharging of said capacitor (5) during

the application of said resumption signal.

he -

Device according to claims 4 or 8,

characterized in that the transmission and reception circuits of the portable means are supplied first when the switch (17) is closed, while the specialized circuits of said portable means and the microprocessor which it comprises are not switched on only after a first delay and the memories of the portable means are not themselves put into service until after a

second delay longer than the first.