FR2851382A1 - Systeme a module de communication bluetooth a alimentation commandee, ensemble de radiocommunication, procedes et lecteurs - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un système à module (18) de communication Bluetooth® comportant au moins une source d'alimentation (16) autonome et le module de communication Bluetooth®. Selon l'invention, le module est à alimentation commandée, le système comportant en outre un circuit commandé (15) de commutation d'alimentation dudit module de communication avec une entrée de commande et une unité (10) de réception et détection d'ondes électromagnétiques émises par un générateur électromagnétique externe, l'unité étant indépendante du module et comportant une sortie de détection, la sortie de détection étant reliée à l'entrée de commande du circuit commandé de commutation d'alimentation afin que lorsque l'onde électromagnétique est détectée par l'unité, le module de communication Bluetooth® soit alimenté. L'invention est notamment applicable aux enregistreurs et capteurs autonomes. Un procédé de fonctionnement, un ensemble avec le système et le générateur et son procédé de mise en "oeuvre sont également considérés.
Description
L'invention concerne un système à module de communication
Bluetooth à alimentation commandée ainsi qu'un ensemble de radiocommunication, des procédés de fonctionnement et de mise en oeuvre correspondants et des lecteurs d'étiquettes 5 électroniques. Elle est destinée à donner une fonctionnalité Bluetooth à des équipements autonomes du point de vue alimentation électrique et sur une longue durée de temps. Elle peut notamment être appliquée dans des enregistreurs autonomes et des capteurs sans fils.
On connaît des équipements de mesures autonomes destinés à enregistrer sur de longues périodes de temps, des mois ou des années, certains paramètres mesurés régulièrement et notamment des paramètres environnementaux du type température, choc ou autres. Les mesures enregistrées sont 15 ensuite transférées dans un système informatique o elles peuvent être exploitées. Ces équipements sont notamment employés pour assurer la traçabilité et le suivi de matières dont la conservation peut dépendre des conditions environnementales.
On connaît en particulier et à titre d'exemple un circuit intégré 20 DS1615 de la société MAXIM /DALLAS qui comporte de la mémoire, un thermomètre électronique et une horloge et qui permet d'effectuer des enregistrements de température régulièrement puis de les transférer par liaison filaire à un appareil informatique extérieur. La consommation de ce circuit est 25 très faible par l'emploi de composants type CMOS et d'une fréquence d'horloge basse, quelques kilohertz.
D'autres équipements de mesures mettent en ouivre des moyens de transfert radio. Cependant ces derniers équipements ne peuvent pas bénéficier de l'autonomie et/ou de la taille réduite 30 des premiers car leur consommation est bien plus importante, l'équipement, pour être réactif, devant être en réception permanente pour être prêt à transférer les données à chaque demande.
D'autre part, on connaît par la demande de brevet 35 FR01/04659 ou son extension PCT/FR02/01202 au nom du présent demandeur un module radio Bluetooth avec capacités logicielles étendues. Ce module présente une consommation réduite par mise en oeivre d'interruptions réveillant régulièrement les circuits de communication ou autres spécifiques d'une tâche donnée à un 5 moment donné. Toutefois, même avec ces moyens la consommation du module est trop importante pour pouvoir espérer une autonomie suffisante dans un équipement autonome de taille réduite.
La présente invention a pour but de pouvoir incorporer une 10 fonctionnalité Bluetooth àun équipement autonome àalimentation incorporée et qui fonctionne avec une autonomie de plusieurs mois à plusieurs années tout en étant de taille réduite, c'est-à-dire ne nécessitant par une alimentation volumineuse. Or un simple ajout d'un module Bluetooth à un équipement ne permet 15 d'atteindre ces objectifs car le module en mode écoute présente une consommation de plusieurs mA et il faudrait donc une source d'alimentation avec une capacité de plusieurs dizaines d'ampères heure, en supposant que l'équipement a lui-même une consommation électrique négligeable, pour avoir une autonomie 20 juste suffisante. Une telle source d'alimentation, outre son cot propre, présente un volume relativement important qui s'oppose à une miniaturisation de l'équipement, les circuits électroniques pouvant, eux, être réduits àdes tailles extrêmement faibles.
Il est donc proposé de commander l'alimentation du module 25 Bluetooth en fonction de la réception et détection par une unité indépendante de réception et détection d'ondes électromagnétiques qui sont émises par un générateur électromagnétique externe. La fonctionnalité Bluetooth est apportée par un module radio Bluetooth , de préférence du type à 30 capacités logicielles étendues du type de demandes précédemment listées. L'unité comporte un récepteur et un détecteur à consommation réduite par rapport aux moyens radio du module et est en réception permanente. La consommation typique de l'unité est de l'ordre de quelques dizaines de 35 microampères, voire moins ou nulle en fonction du degré de sophistication de ladite unité L'unité est de préférence du type étiquette électronique radio qui détecte le générateur seulement à courte distance. Le module dans le système étant habituellement non alimenté, l'unité en écoute permanente étant à très faible 5 consommation et le circuit commandé de commutation d'alimentation dudit module étant essentiellement statique, la consommation du système est extrêmement réduite. L'ajout du système à un équipement de mesure autonome n'en réduit donc que de très peu l'autonomie. On comprend que le module 10 comporte au moins une entrée, éventuellement au moins une sortie, pour être relié à l'équipement auquel on souhaite ajouter une fonctionnalité Bluetooth(D. Le système étant en écoute permanente par l'intermédiaire de l'unité de réception et détection, la réactivité du système est pratiquement instantanée 15 pour l'utilisateur, les temps d'initialisation du module BluetoothD étant relativement faible de l'ordre de quelques dizaines à centaines de millisecondes. L'invention peut être mise en ouvre avec tout type de générateur adapté à l'unité et on verra qu'il est même possible d'utiliser des signaux radio Bluetooth pour 20 activer le système, l'unité recevant et détectant lesdits signaux, ce qui évite d'avoir recours à un générateur spécifique.
L'invention concerne donc un système à module de communication Bluetoothe comportant au moins - une source d'alimentation autonome, - le module de communication Bluetooth .
Selon l'invention le module est à alimentation commandée, le système comportant en outre: - un circuit commandé de commutation d'alimentation dudit module de communication avec une entrée de commande, - une unité de réception et détection d'ondes électromagnétiques émises par un générateur électromagnétique externe, l'unité étant indépendante du module et comportant une sortie de détection, la sortie de détection étant reliée à l'entrée de commande du circuit commandé de commutation d'alimentation afin que lorsque l'onde électromagnétique est détectée par l'unité, le module de communication BluetoothOE) soit alimenté.
Dans divers modes de mise en coEuvre de l'invention, les moyens suivants pouvant être utilisés seuls ou selon toutes les combinaisons techniquement envisageables, sont employés: - le circuit commandé de commutation d'alimentation comporte au moins un dispositif passif pour assurer la commutation de l'alimentation, - le dispositif passif est un relais électromagnétique, - le circuit commandé de commutation d'alimentation comporte au moins un dispositif actif pour assurer la commutation de l'alimentation, - le circuit de commande de commutation comporte en outre des moyes de régulation de tension, - le dispositif actif est un transistor de puissance, - le circuit commandé de commutation d'alimentation comporte au moins un transistor MOS de puissance avec grille (gate) de commande assurant la commutation de l'alimentation, l'unité de réception et détection d'ondes électromagnétiques 20 détecte dans une gamme de réception étendue toute onde dont le niveau du champ électromagnétique est supérieur à un niveau prédéterminé, (le terme étendu correspond à une bande de réception non spécifique d'une norme et est à opposer à une réception dans une 25 bande spécifique d'une norme) l'unité de réception et détection d'ondes électromagnétiques détecte dans une gamme de réception spécifique toute onde dont le niveau du champ électromagnétique est supérieur à un niveau prédéterminé, (le terme spécifique correspond à une bande de réception selon une norme particulière) - l'unité de réception et détection d'ondes électromagnétiques comporte en outre un moyen de détection d'une onde électromagnétique particulière, - l'onde électromagnétique particulière est une onde selon la norme Bluetooth , - l'unité de réception et détection d'ondes électromagnétiques comporte en outre un moyen de détection d'une onde 5 électromagnétique particulière, l'onde électromagnétique particulière étant une onde selon la norme Bluetoothc et modulation tout ou rien paquet d'identité (ID- Packet) de type DAC ou IAC, - le moyen de détection de l'onde électromagnétique particulière à 10 modulation tout ou rien par paquet d'identité (ID-Packet) de type DAC ou IAC selon la norme Bluetooth comporte un compteur de modulation et un circuit de remise à zéro retardée du compteur dont le retard est réinitialisé par une modulation, afin que la sortie de détection ne bascule qu'après réception d'un nombre 15 prédéterminée de modulations tout ou rien de paquet d'identité (ID-Packet), chacune séparée de la suivante par un temps inférieur au retard, - l'unité de réception et détection est du type étiquette électronique radio (" TAG ") avec sortie de détection, - l'étiquette électronique est passive, l'alimentation de l'unité étant assurée par le générateur électromagnétique externe, les ondes électromagnétiques du générateur étant utilisées pour l'alimentation de l'étiquette, - l'étiquette électronique est active, l'alimentation de l'unité étant 25 assurée par la source d'alimentation, - le circuit commandé de commutation d'alimentation comporte en outre un moyen de temporisation activable par l'entrée de commande et permettant de maintenir pendant un temps de maintien prédéterminé l'alimentation dudit module après une fin de 30 détection de l'onde électromagnétique, l'alimentation du module étant coupée à la fin du temps de maintien prédéterminé qu'il y ait eu ou non de nouvelles détections pendant le temps de maintien, - le circuit commandé de commutation d'alimentation comporte en outre un moyen de temporisation activable par l'entrée de 35 commande et permettant de maintenir pendant un temps de maintien initial prédéterminé l'alimentation dudit module après une fin de détection de l'onde électromagnétique, l'alimentation du module étant coupée à la fin du temps de maintien prédéterminé en l'absence de nouvelle détection pendant le maintien, la 5 détection de l'onde électromagnétique pendant le maintien provoquant la poursuite du maintien pendant la détection et le maintien pendant le temps de maintien prédéterminé à la fin de la détection, - le moyen de temporisation est une capacité disposée sur la 10 grille de commande d'un transistor MOS de puissance assurant la commutation (ou régulation) de l'alimentation, - le moyen de temporisation est un circuit monostable temporisé, - le nouveau temps de maintien prédéterminé est égal au temps de maintien initial prédéterminé, - le nouveau temps de maintien prédéterminé est supérieur au temps de maintien initial prédéterminé, - le nouveau temps de maintien prédéterminé est inférieur au temps de maintien initial prédéterminé, - le module comporte une sortie de contrôle d'alimentation (ou 20 forçage) connectée à une seconde entrée de commande du circuit commandé de commutation d'alimentation, le module pouvant ainsi contrôler directement son alimentation une fois alimenté suite à la détection d'ondes électromagnétiques, - le circuit commandé de commutation d'alimentation comporte un 25 moyen de temporisation activable par la seconde entrée de commande, - le circuit commandé de commutation d'alimentation comporte un seul moyen de temporisation activable, - le système comporte un chien de garde pour surveillance de 30 l'alimentation, le circuit commandé de commutation d'alimentation comportant le moyen de temporisation activable par l'entrée de commande avec détection de l'onde électromagnétique pendant le temps de maintien provoquant la poursuite du maintient pendant un nouveau temps de maintien prédéterminé, le moyen de 35 temporisation est en outre activable par la seconde entrée de commande du circuit commandé de commutation d'alimentation, ladite seconde entrée étant active sur une transition, le module devant régulièrement envoyer lesdites transitions sur sa sortie de contrôle d'alimentation afin de maintenir son alimentation, - le moyen de temporisation activable est remplacé par une bascule logique avec au moins une fonction RIS et avec - une entrée d'armement (S), - une entrée de désarmement (R), l'entrée d'armement étant reliée à la sortie du détecteur et 10 l'entrée de désarmement étant reliée à sortie de contrôle d'alimentation, - la source d'alimentation est électrochimique du type pile ou batterie, - le module comporte en outre une sortie d'inhibition destinée à 15 permettre l'inactivation de la sortie de détection de l'unité, - le module est relié à au moins un capteur, - le capteur est choisi parmi les capteurs de température, pression, humidité, sons, luminosité, vibrations, - le capteur comporte un moyen d'enregistrement autonome avec 20 mémorisation de mesures dans une mémoire, le module pouvant lire ladite mémoire lorsqu'il est alimenté, le module est relié à une mémoire (re)programmable électriquement, - le module comporte une sortie de commande électrique d'un 25 appareil électrique extérieur, - le module comporte une sortie de communication électronique avec un appareil électronique extérieur, - la sortie de commande ou communication pour appareil extérieur est isolée par photo-coupleur.
L'invention concerne encore un procédé de fonctionnement d'un système à module de communication BluetoothOE) avec source d'alimentation autonome dans lequel on commande l'alimentation du module et l'on met en oEuvre un système selon l'une ou
plusieurs des revendications précédentes avec:
- un circuit commandé de commutation d'alimentation dudit module de communication avec une entrée de commande, - une unité de réception et détection d'ondes électromagnétiques émises par un générateur électromagnétique externe, l'unité étant indépendante du module et comportant une sortie de détection, la sortie de détection ayant été reliée àl'entrée de commande du circuit commandé de commutation d'alimentation afin que lorsque l'onde électromagnétique est détectée, le module de communication Bluetooth ) soit alimenté.
Le procédé de l'invention peut être décliné selon toutes les modalités opérationnelles envisageables en relation avec un ou plusieurs des moyens matériels précédemment listés du système.
Le système et le procédé sont appliqués à des équipements autonomes, notamment équipements de mesure du type 15 enregistreur et/ou capteur sans fil.
L'invention concerne également un ensemble de radiocommunication.
Selon cette partie de l'invention, l'ensemble comporte - au moins un système selon l'une quelconque ou plusieurs 20 des caractéristiques précédentes et comportant une source d'alimentation autonome, un module de communication Bluetooth à alimentation commandée par un circuit de commutation d'alimentation commandé par une unité de réception et détection d'ondes électromagnétiques, - au moins un générateur électromagnétique physiquement indépendant du système permettant de générer des ondes électromagnétiques pouvant commander l'alimentation du module par l'intermédiaire de l'unité de réception et détection.
Dans divers modes de mise en ouvre de l'ensemble - l'unité de réception et détection d'ondes électromagnétiques est une étiquette électronique et en ce que le générateur est un lecteur d'étiquette électronique, et/ou: - le lecteur d'étiquette électronique comporte en outre un dispositif de radiocommunication Bluetooth(D pouvant le faire communiquer avec une station de base et le module du système.
L'invention concerne également un procédé de mise en 5 oeuvre de l'ensemble de radiocommunication précédent dans lequel dans: - une première phase, on active le lecteur d'étiquette électronique afin de générer des ondes électromagnétiques permettant à l'unité de réception et détection de commander 10 l'alimentation du module Bluetooth et alimenter ledit module, - une deuxième phase, on réalise au moins un échange de données entre le module Bluetooth ) et le dispositif de radiocommunication BluetoothO du lecteur d'étiquette 15 électronique, - une troisième phase, le module Bluetooth commande la coupure de sa propre alimentation.
L'invention concerne également un lecteur d'étiquette électronique pour génération d'ondes électromagnétiques 20 destinées à la commande d'un système selon l'une quelconque ou plusieurs des caractéristiques précédentes correspondantes et comportant une source d'alimentation autonome, un module de communication Bluetooth( à alimentation commandée par un circuit de commutation d'alimentation commandé par une unité de 25 réception et détection d'ondes électromagnétiques, ladite unité étant une étiquette électronique, ledit lecteur comportant en outre du générateur un dispositif de radiocommunication Bluetooth pouvant faire communiquer le lecteur avec une station de base et le module du système.
L'invention concerne enfin un lecteur d'étiquette électronique pour génération d'ondes électromagnétiques destinées à la commande d'un système selon l'une quelconque ou plusieurs des caractéristiques précédentes correspondantes et comportant une source d'alimentation autonome, un module de communication 35 Bluetooth( à alimentation commandée par un circuit de commutation d'alimentation commandé par une unité de réception et détection d'ondes électromagnétiques, ladite unité étant une étiquette électronique destinée à recevoir et détecter des ondes électromagnétiques selon le protocole Bluetooth , le générateur 5 dudit lecteur étant un dispositif de radiocommunication Bluetooth(D pouvant faire communiquer le lecteur avec une station de base et le module du système.
L'invention, par l'ajout d'une unité de réception et détection d'ondes électromagnétiques et d'un circuit commandé de 10 commutation d'alimentation dont les cots peuvent être faibles et l'emprise physique réduite, permet de bénéficier d'une fonctionnalité Bluetooth ) dans un équipement à longue autonomie sans pour autant avoir à employer une source d'alimentation volumineuse et coteuse.
L'avantage d'une unité à type d'étiquette active par rapport aux étiquettes passives est l'augmentation de portée. En tout état de cause, la consommation électrique d'une étiquette radio reste bien inférieure à la consommation du module Bluetooth ) en mode d'écoute.
La présente invention va maintenant être exemplifiée sans pour autant en être limitée avec la description qui suit en relation avec les figures suivantes: la Figure 1 qui représente un système selon l'invention, la Figure 2 qui représente un schéma opérationnel de 25 fonctionnement d'une application mettant en oevre le système de l'invention, la Figure 3 qui représente un exemple de schéma électronique du système.
Le système de la Figure 1 comporte une unité de réception 30 et détection d'ondes électromagnétiques qui est une étiquette électronique radio 10 (" TAG "), une source d'alimentation électrique 16, un module Bluetooth 18 et des moyens permettant de commuter l'alimentation du module Bluetooth 18. L'étiquette électronique radio 10 comporte une antenne 11 destinée à capter 35 des ondes d'un générateur externe non représenté et un circuit de il réception et détection 12 comportant un circuit intégré (" RF IC ") produisant un signal de commande 13 sur une sortie de détection lorsque le générateur adapté à l'étiquette est en fonctionnement. Classiquement, dans le cas d'une étiquette, le 5 circuit intégré de l'étiquette effectue le décodage, respectivement le codage, de l'information reçue, respectivement envoyée.
L'étiquette échange donc des informations avec le générateur extérieur. Le circuit intégré peut enregistrer dans une mémoire non-volatilité reprogrammable (de type EEPROM) un identifiant. 10 Cet identifiant est une chaîne de caractère de quelques octets à quelques kilo octets. La taille des informations contenues dans la puce est limitée par la capacité mémoire et par la vitesse de transmission radio. Un module Bluetoothe n'a aucune limitation de ce type, il peut stocker des informations de type image, vidéo ou 15 enregistrement sonore. Dans une version simplifiée, l'étiquette est simplement réceptrice. Toutefois, une étiquette- à identifiant permet de réaliser une activation spécifique du module selon un identifiant.
On a représenté en pointillés la liaison 17 d'alimentation de 20 l'étiquette car cette dernière peut être passive, ne nécessitant pas d'alimentation propre, ou, comme représentée, active, nécessitant une alimentation propre. L'étiquette électronique comporte donc un circuit intégré et d'une antenne. Cette antenne dans le cas d'une étiquette passive a un rôle, à la fois 25 d'inductance permettant de générer un courant induit d'alimentation à partir d'une onde électromagnétique incidente et d'antenne permettant la réception du signal radio. Dans le cas d'une étiquette dite passive, le circuit intégré est alimenté par le courant induit. Ce courant induit est en général assez faible et 30 l'énergie disponible pour l'émission de l'étiquette est en conséquence réduite ce qui entraîne une portée de lecture réduite à quelques centimètres, voire plus en fonction de la fréquence.
L'étiquette électronique active quant à elle fonctionne selon les mêmes principes sauf qu'elle comporte une source d'alimentation. 35 Cela permet d'augmenter sa puissance et donc la distance de lecture. Néanmoins, on reste encore limité en débit et capacité mémoire ainsi que distance de lecture comparée à une version Classe 1 de Bluetooth avec une puissance d'émission de 1 00mW.
On peut également mettre en oeivre des solutions hybrides dans lesquelles l'étiquette comporte une batterie rechargeable.
La batterie peut, par exemple, être rechargée par induction, étiquette posée sur un générateur de recharge pendant un temps prolongé. Elle peut également être rechargée par des piles 10 solaires pendant les périodes d'éclairage de l'étiquette à pile solaire. Bien que le courant de charge soit faible, la batterie est rechargée pendant un temps prolongé et accumule une énergie importante qui peut être restituée quasi instantanément lors de l'activation de l'étiquette ce qui peut permettre une plus grande 15 portée (fonctionnement de type actif). Dans un tel modèle hybride, un système de gestion de l'énergie peut faire repasser l'étiquette en mode à faible portée ne fonctionnant qu'avec le courant induit (fonctionnement de type passif) par le générateur lorsque la charge de la batterie est insuffisante afin que 20 l'étiquette soit toujours activable quel que soit le niveau de charge de la batterie.
Le module BluetoothOE) 18 est relié à une antenne 19 pour des échanges selon la norme Bluetooth et à un équipement non représenté par des entrées sorties 9, par exemple un capteur de 25 température ou de position. Le module 18 a en outre une sortie de commande d'alimentation 14 qui agit concurremment du signal de commande 13 de la sortie de détection de l'étiquette, sur les moyens permettant de commuter l'alimentation. Ces derniers comportent essentiellement, dans cet exemple, un régulateur 15 30 commandé par les deux sorties précédemment indiquées, du module et de l'étiquette afin de rendre fonctionnel le régulateur lors d'une détection pour alimenter le module 18, de maintenir l'alimentation ou de couper l'alimentation selon les ordres du module 18. Le régulateur est relié en amont à la batterie par une liaison 20 alimentée en permanence et en aval au module par une liaison 21 alimentée ou non selon commande.
Sur la Figure 2 le système de l'invention est incorporé dans un équipement 7 autonome, le capteur " BluetoothTAG ", qui 5 comporte un capteur, par exemple de température. Un appareil 6 indépendant comporte un générateur, lecteur de " TAG ", destiné à activer le module par l'intermédiaire d'une détection de son signal par l'étiquette électronique radio. L'appareil 6 comporte en outre un module Bluetooth permettant des échanges radio 10 notamment avec l'équipement 7 comportant le système de l'invention et avec une station de base 8 à distance. Des interfaces utilisateurs, notamment un écran de visualisation, complètent l'appareil 6. L'appareil 6 est notamment ce que l'on appelle classiquement " un lecteur d'étiquette électronique " 15 (lecteur simple ou lecteur/programmeur d'étiquette) tel qu'utilisé pour la gestion de stocks mais qui comporte en plus des moyens de liaison radio selon le protocole Bluetooth pour permettre des échanges à distance (sans " fil à la patte ") avec une station de base, classiquement un serveur informatique de gestion de 20 stocks. Cet appareil 6 peut donc aussi bien être utilisé pour la lecture simple ou lecture/programmation d'étiquettes électroniques classiques et des échanges avec la station de base, que pour l'activation du capteur " BluetoothTAG " de l'invention et des échanges avec celui-ci par l'intermédiaire de la liaison 25 Bluetoothe.
Le scénario d'utilisation de cet ensemble de la Figure 2 est le suivant. Initialement le module Bluetooth du capteur " BluetoothTAG " 7 (l'équipement) est éteint (le régulateur de tension/transistor de commande agit comme un interrupteur 30 bloquant). Un opérateur cherche àéchanger des informations avec le capteur 7 via une liaison Bluetooth et il active le générateur, lecteur de " TAG ", de l'appareil 6 afin de, par exemple, effectuer une écriture dans une mémoire non volatile de l'étiquette électronique via une onde radio. Cette activation qui provoque une 35 détection par l'étiquette et l'alimentation du module de l'équipement 7 correspond à la référence 1. Le module Bluetooth( de l'équipement 7 est maintenant alimenté et passe en mode d'écoute. Un échange de données peut alors avoir lieu entre l'appareil 6 de l'opérateur et le module BluetoothO) de 5 l'équipement 7, ce qui est référencé par 2 et 3. Une fois l'échange de données effectué, le module Bluetooth de l'équipement 7 commande au régulateur de tension de basculer en mode bloquant ce qui éteint le module Bluetooth de l'équipement 7. On a enfin représenté sur la Figure 2 la possibilité d'échanges 10 de données par les références 4 et 5 entre l'appareil 6 et une station de base 8. On comprend qu'une fois alimenté le module de l'équipement 7 peut également communiquer avec tout autre moyen de communication radio Bluetooth de son environnement et, par exemple, directement avec le station de base. Dès lors, 15 des échanges de données entre le capteur " BluetoothTAG " et un autre équipement informatique peut donc se faire soit par l'intermédiaire de l'appareil 6 puis de la station de base 8 elle même reliée audit équipement, soit par le seul intermédiaire de la station de base 8 elle même reliée audit équipement, soit 20 directement sur cet autre équipement informatique si ce dernier se trouve dans l'environnement de radiocommunication du capteur " BluetoothTAG " et possède des moyens radio Bluetooth .
Dans un premier cas, l'appareil de lecture 6 possède, comme représenté Figure 2, deux émetteurs/récepteurs, un pour 25 le lecteur de " TAG " (son récepteur peut éventuellement être omis) et un pour le module Bluetooth(D.
Dans un second cas non représenté, l'appareil de lecture 6 possède un seul émetteur/récepteur, le module Bluetooth seulement, et ceci au cas o le capteur " BluetoothTAG " peut 30 directement être activé et alimenté suite à la réception par l'unité de réception de l'équipement 7 de signaux radio Bluetooth . Le premier cas est celui o le codage utilisé par l'étiquette électronique
est dissocié du codage utilisé par le protocole Bluetooth du module du capteur " Bluetooth( TAG " 7. Dans ce cas, la partie étiquette de l'équipement 7 peut comporter des moyens de programmation propre.
Le second cas est celui o l'étiquette électronique de l'équipement 7 utilise la fréquence de 2,4GHz qui correspond à la 5 fréquence de la norme Bluetooth et, de préférence, dans ce cas, l'étiquette détecte le signal ou paquet d'identité (ID-Packet) tel que défini dans la version 1. 1 (specl.1) de la norme Bluetooth ,page 55, chapitre " 4.4.1.1 ID Packet ". Cette identification (IDPacket) correspond selon cette norme au code 10 d'accès du dispositif (" Device Access Code " ou DAC) ou code de recherche d'accès (" Inquiry Access Code " ou IAC) formant un paquet de données d'une longueur de 68 bits. Ce type de paquet est utilisé pour effectuer des recherches de périphériques Bluetooth ) distants. Il se présente sous forme d'une séquence 15 alternée de 68ps ou " burst " avec une amplitude radiofréquence non nulle sur une porteuse de 2.4GHz et suivi de 244,5 ps sans émission. Ce " burst " d'émission de 68 ps suivi de 244,5 ps sans émission, formant une période du paquet d'identité, est répété et correspond à une modulation temporelle.
On peut noter que bien que la norme Bluetooth) utilise une communication radio à sauts de fréquences, la sélectivité en fréquence de l'étiquette est telle que les sauts en fréquence de l'émission Bluetooth ne sont pas détectables par l'étiquette et qu'elle reçoit tout le signal BluetoothOEl à l'intérieur de sa bande de 25 réception, l'étiquette électronique ne " voit " qu'une seule porteuse à 2.4GHz. En pratique la bande de réception de l'étiquette est au moins de la largeur de la bande fréquence incluant les sauts selon la norme Bluetooth .
A lm de distance, avec un émetteur BluetoothOE) Classe 2 30 (+4dBm = 2, 5mW environ), le signal reçu au niveau de l'étiquette est de -5OdBm. Pour assurer une détection et un éventuel décodage de cette modulation temporelle (68ps d'émission, 244,5 ps sans émission) il est souhaitable d'utiliser une antenne résonnante sur la fréquence 2,4GHz avec un coefficient de 35 surtension élevé mais, toutefois, une sélectivité permettant de recevoir le signal malgré les sauts en fréquence. On dispose en outre un circuit d'amplification du signal dans l'étiquette. De préférence, le circuit d'amplification est commutable afin de ne l'activer que périodiquement afin de réduire la consommation 5 moyenne du système. Ainsi, par exemple, on peut faire fonctionner l'amplificateur pendant 1 ms à 10 ms toutes 5 secondes, ce qui permet d'avoir un niveau d'amplification satisfaisant en moyenne avec une réduction substantielle de la consommation moyenne. Les valeurs indiquées ne sont que des 10 exemples.
La commutation du circuit d'amplification, en plus de tout ou rien, peut également jouer sur le niveau d'amplification afin d'adapter l'amplification à l'environnement (émetteur proche ou éloigné). Ainsi, il est envisagé d'augmenter l'amplification pour 15 permettre de se connecter de plus loin seulement en cas de besoin. En effet, en général, plus l'amplification est importante, plus la consommation augmente.
En complément, il est également possible de rendre le maintien de l'amplification (ou le fonctionnement de l'étiquette, 20 plus généralement,) pendant un temps déterminé dépendant de la présence ou non d'une modulation. Il est alors possible de réduire la durée d'amplification (ou fonctionnement) à un temps minimum correspondant à une période du signal de paquet d'identité (68+244,5 ps) et en présence d'une modulation de maintenir 25 l'amplification (ou le fonctionnement) pour permettre la détection d'un certain nombre de modulations présentant des caractéristiques de paquet d'identité Bluetooth .
Le moyen de détection du paquet d'identité (ID-Packet) dans l'étiquette peut être un simple compteur binaire dont la 30 remise à zéro est retardée (le temporisateur de la remise à zéro est réinitialisé par la réception d'un signal) d'un retard supérieur (en pratique légèrement supérieur) au temps entre deux " bursts " successifs, soit supérieur à 244,5 ps, le compteur permettant ainsi de compter un certain nombre de modulations devant se répéter régulièrement avec une périodicité donnée avant qu'une sortie bascule.
Dans ce second cas, on peut donc utiliser un lecteur d'étiquette 6 utilisant Bluetooth comme interface radio vers un 5 réseau de communication avec un ou des équipements informatiques. L'interface Bluetooth du lecteur 6 peut alors servir à la fois de protocole de connexion entre le lecteur 6 et une station de base 8 ou un réseau, ainsi qu'un protocole de communication entre le lecteur 6 et un capteur 7 10 " BluetoothTAG ".
L'unité de réception et détection d'ondes électromagnétiques peut être simplifiée à l'extrême en étant quasiment passive et comporter en aval d'une éventuelle antenne, un circuit LC de sélection en fréquence suivi d'un détecteur à une 15 diode de redressement et capacité de filtrage de sortie ou d'un détecteur doubleur de tension à deux diodes et capacités. Un amplificateur de tension, par exemple un transistor, peut éventuellement être prévu en sortie de détecteur si le champ du générateur est insuffisant pour permettre de produire un niveau 20 en sortie du détecteur permettant de commander le circuit commandé de commutation d'alimentation.
On a représenté sur la Figure 3 un exemple d'un système comportant une telle unité simplifiée. L'unité correspond aux circuits du bloc 10 ou 10' dans le cas d'un filtrage en pont LC 25 additionnel. L'unité 10 comporte une antenne 11 sur un circuit LC de sélection de fréquence suivit d'une capacité attaquant un redresseur/démodulateur à doublage de tension avec deux capacités et diodes. Les diodes sont de préférence des diodes HF. Au cas o la sensibilité de l'unité est trop importante, une 30 charge résistive ou pont diviseur résistif peut être ajouté en sortie. La sortie de signal détecté dans l'unité passe à haut 1 lorsqu'un signal envoyé par un générateur externe de fréquence adaptée est détecté.
La sortie de signal détecté dans l'unité est envoyée dans 35 une première entrée d'une porte ET 25 qui, lorsque le module Bluetooth 18 n'est pas alimenté, reçoit un signal haut 1 sur sa seconde entrée, la ligne 25' d'inhibition du module étant basse 0 et passant par un inverseur 25". Lorsque le module 18 est alimenté, le signal 25' peut être passé à haut ce qui bloque la 5 sortie de la porte ET 25 à bas 0 empêchant de nouvelles activations par détection. La sortie de la porte ET est envoyée sur une première entrée d'une porte OU 24 recevant par sa seconde entrée une ligne de forçage 24' provenant du module 18 et destinée lorsqu'elle est à 1 à forcer l'alimentation du module. 10 La sortie de la porte OU 24 est envoyée sur un circuit de temporisation diode, capacité et (éventuelle) résistance permettant de maintenir à haut 1 la tension de grille d'un transistor MOS 22 pendant un temps déterminé après que la sortie de la porte OU 24 soit passée à bas 0. Le transistor MOS 15 22 est monté en interrupteur (grille à 0)/conducteur (grille à 1) de l'alimentation 16 entrant dans le transistor 22 par la ligne 20 et renvoyée au module 18 par la ligne 21. Le module 18 comporte une antenne 19 et des entrées/sorties 9 vers notamment un capteur ou autre. Le module 18 étant physiquement proche de 20 l'unité 10, 10', la ligne d'inhibition 25' permet d'éviter que des émissions du module 18 reçues et détectées par l'unité 10, 10' ne provoque une persistance involontaire de l'alimentation dans le cas d'une unité simplifiée.
Dans cet exemple de la Figure 3 on a mis en cEwvre une ligne 25 d'inhibition 25' et une ligne de forçage 24' provenant du module 18. Ces deux lignes sont reliées au potentiel bas O (masse) par des résistances afin que lorsque le module 18 n'est pas alimenté, leurs niveaux soient bien à zéro. Toutefois, afin de réduire la consommation, on évitera tant que de possible de charger (trop) 30 les lignes du module ou d'autres lignes. Dans d'autres modes de réalisation, on peut utiliser une seule ligne qui présente ces doubles fonctions: le forçage empêchant l'action d'une détection.
Au cas o le module 18 nécessiterait une tension régulée, un régulateur de tension est interposé dans la ligne d'alimentation du 35 module, soit sur la ligne 20, soit, de préférence, sur la ligne 21 ou en commun avec le transistor 22, le régulateur étant alors commandé.
Ainsi, il est préférable que ce soit le module 18 qui puisse commander le maintien et l'arrêt de l'alimentation une fois mis en activité par détection de signal par l'unité 10.
Dans des versions plus évoluées et actives, l'unité est un récepteur à conversion directe ou hétérodyne. On préfère cependant une unité dans laquelle la partie haute fréquence est réduite au minimum possible et/ou il n'y a pas d'oscillateur haute 10 fréquence. En effet, en plus de la consommation supplémentaire due au fonctionnement en haute fréquence, des problèmes de blindage (compatibilité radiofréquence) ou de stabilité peuvent se présenter. Dans le dernier cas, le système pouvant être amené à fonctionner dans des conditions environnementales extrêmes 15 (température par exemple) ou sous une tension qui varie au cours du temps, notamment en fin de vie de la source d'alimentation, une unité de réception trop sélective peut devenir non opérationnelle alors qu'une unité moins sélective aurait pu continuer à fonctionner. On choisit donc l'unité en fonction des 20 applications et de l'autonomie envisagées.
Afin de garantir un fonctionnement correct du système dans le cas o le module peut contrôler directement son alimentation, on s'assure que lorsqu'il y a coupure de l'alimentation du module, la sortie de contrôle d'alimentation reste stable (niveau 25 correspondant à la coupure). Dans le cas contraire, si le niveau de la sortie de contrôle d'alimentation varie (repasse à un niveau correspondant àalimentation), il se produira une réalimentation du module et ce dernier ne pourra jamais être pratiquement désalimenté. De préférence on prendra comme niveau 30 correspondant à la coupure le 0 (tension nulle) et pour l'alimentation le niveau 1 (tension haute). Avec un tel choix de niveaux, au cas o le niveau de la sortie de contrôle d'alimentation varierait lors de la coupure d'alimentation du module, on pourra prévoir un filtre intégrateur sur la seconde 35 entrée de commande du circuit commandé de commutation d'alimentation afin d'empêcher le passage d'une transitoire haute lors de la coupure d'alimentation.
On comprend que l'un des buts de l'invention étant de réduire la consommation du système lorsqu'il n'est pas en 5 utilisation, on peut, en alternative de la coupure de l'alimentation du module qui est la solution préférée et décrite en détail, choisir, au lieu de couper l'alimentation et au cas o le module peut être placé dans un mode à faible consommation (sommeil), de commander la mise en veille plutôt que de couper l'alimentation, 10 le circuit commandé de commutation d'alimentation au lieu d'agir sur l'alimentation du module agissant sur l'entrée de commande de mise en veille du module. Cette dernière solution présente l'avantage de ne pas nécessiter un élément de puissance dans le circuit commandé de commutation d'alimentation, l'intensité à 15 envoyer sur l'entrée de commande de mise en veille du module étant extrêmement faible.
Claims (16)
1. Système à module de communication Bluetooth comportant au moins: - une source d'alimentation autonome (16), - le module de communication Bluetooth (18), caractérisé en ce que le module est àalimentation commandée, le système comportant en outre: - un circuit commandé (15, 22) de commutation d'alimentation 10 dudit module de communication (18) avec une entrée de commande, - une unité (10) de réception et détection d'ondes électromagnétiques émises par un générateur électromagnétique (6) externe, l'unité étant indépendante du module et comportant 15 une sortie de détection, la sortie de détection étant reliée à l'entrée de commande du circuit commandé de commutation d'alimentation afin que lorsque l'onde électromagnétique est détectée par l'unité, le module de communication Bluetooth soit alimenté.
2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'unité de réception et détection d'ondes électromagnétiques comporte en outre un moyen de détection d'une onde électromagnétique particulière, l'onde électromagnétique particulière étant une onde selon la norme Bluetooth et modulation tout ou rien paquet 25 d'identité (IDPacket) de type DAC ou IAC.
3. Système selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'unité est une étiquette électronique passive, l'alimentation de l'unité étant assurée par le générateur électromagnétique externe, les ondes électromagnétiques du générateur étant 30 utilisées pour l'alimentation de l'étiquette.
4. Système selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'unité est une étiquette électronique active, l'alimentation de l'unité (10) étant assurée (17) par la source d'alimentation (16).
5. Système selon l'une quelconque des revendications 35 précédentes, caractérisé en ce que le circuit commandé de commutation d'alimentation comporte en outre un moyen de temporisation activable par l'entrée de commande et permettant de maintenir pendant un temps de maintien prédéterminé l'alimentation dudit module après une fin de détection de l'onde 5 électromagnétique, l'alimentation du module étant coupée à la fin du temps de maintien prédéterminé qu'il y ait eu ou non de nouvelles détections pendant le temps de maintien.
6. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à4, caractérisé en ce que le circuit commandé de commutation 10 d'alimentation comporte en outre un moyen de temporisation (23) activable par l'entrée de commande et permettant de maintenir pendant un temps de maintien initial prédéterminé l'alimentation dudit module après une fin de détection de l'onde électromagnétique, l'alimentation du module étant coupée à la fin 15 du temps de maintien prédéterminé en l'absence de nouvelle détection pendant le maintien, la détection de l'onde électromagnétique pendant le maintien provoquant la poursuite du maintien pendant la détection et le maintien pendant le temps de maintien prédéterminé à la fin de la détection.
7. Système selon l'une quelconque des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que le module comporte une sortie de contrôle d'alimentation (24') connectée à une seconde entrée de commande du circuit commandé de commutation d'alimentation, le module pouvant ainsi contrôler directement son alimentation une 25 fois alimenté suite à la détection d'ondes électromagnétiques.
8. Système selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte un chien de garde pour surveillance de l'alimentation, le circuit commandé de commutation d'alimentation comportant le moyen de temporisation activable par l'entrée de commande avec 30 détection de l'onde électromagnétique pendant le temps de maintien provoquant la poursuite du maintient pendant un nouveau temps de maintien prédéterminé, le moyen de temporisation est en outre activable par la seconde entrée de commande du circuit commandé de commutation d'alimentation, ladite seconde entrée 35 étant active sur une transition, le module devant régulièrement envoyer lesdites transitions sur sa sortie de contrôle d'alimentation afin de maintenir son alimentation.
9. Système selon la revendication 7, caractérisé en ce que le moyen de temporisation activable est remplacé par une bascule logique avec au moins une fonction R/S et avec - une entrée d'armement (S), - une entrée de désarmement (R) l'entrée d'armement étant reliée à la sortie du détecteur et l'entrée de désarmement étant reliée à sortie de contrôle 10 d'alimentation.
10. Procédé de fonctionnement d'un système à module (18) de communication Bluetooth avec source d'alimentation (16) autonome, caractérisé en ce que l'on commande l'alimentation du module en fonction de la réception et détection d'ondes 15 électromagnétiques émises par un générateur électromagnétique externe et que l'on met en oeuvre un système selon l'une ou
plusieurs des revendications précédentes avec:
- un circuit commandé (15) de commutation d'alimentation dudit module de communication (18) avec une entrée de commande, - une unité (10) de réception et détection d'ondes électromagnétiques, l'unité étant indépendante du module et comportant une sortie de détection, la sortie de détection ayant été reliée à l'entrée de commande du circuit commandé de commutation d'alimentation afin que lorsque 25 l'onde électromagnétique est détectée, le module de communication Bluetooth ) soit alimenté.
11. Ensemble de radiocommunication, caractérisé en ce qu'il comporte: - au moins un système selon l'une quelconque des revendications 30 1 à 9 comportant une source d'alimentation autonome (16), un module de communication Bluetooth(D (18) à alimentation commandée par un circuit (15, 22) de commutation d'alimentation commandé par une unité (10) de réception et détection d'ondes électromagnétiques, - au moins un générateur électromagnétique physiquement indépendant du système permettant de générer des ondes électromagnétiques pouvant commander l'alimentation du module par l'intermédiaire de l'unité (10) de réception et détection.
12. Ensemble de radiocommunication selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'unité (10) de réception et détection d'ondes électromagnétiques est une étiquette électronique et en ce que le générateur (10) est un lecteur (6) d'étiquette électronique.
13. Ensemble de radiocommunication selon la revendication 12, caractérisé en ce que le lecteur d'étiquette électronique comporte en outre un dispositif de radiocommunication Bluetooth) pouvant le faire communiquer avec une station de base et le module (18) du système.
14. Procédé de mise en oeuvre de l'ensemble de radiocommunication de la revendication 13 caractérisé en ce que dans: - une première phase, on active le lecteur (6) d'étiquette électronique afin de générer des ondes électromagnétiques 20 permettant à l'unité (10) de réception et détection de commander l'alimentation du module (18) Bluetooth) et alimenter ledit module (1 8), - une deuxième phase, on réalise au moins un échange de données entre le module Bluetooth( et le dispositif de 25 radiocommunication Bluetooth du lecteur d'étiquette électronique, - une troisième phase, le module (18) Bluetooth ) commande la coupure de sa propre alimentation.
15. Lecteur (6) d'étiquette électronique pour génération 30 d'ondes électromagnétiques destinées à la commande d'un système selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 correspondante comportant une source d'alimentation autonome (16), un module de communication Bluetooth (18) à alimentation commandée par un circuit (15, 22) de commutation d'alimentation 35 commandé par une unité (10) de réception et détection d'ondes électromagnétiques, ladite unité (10) étant une étiquette électronique, ledit lecteur comportant en outre du générateur un dispositif de radiocommunication BluetoothOE) pouvant faire communiquer le lecteur (6) avec une station de base et le module (18) du système.
16. Lecteur (6) d'étiquette électronique pour génération d'ondes électromagnétiques destinées à la commande d'un système selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 correspondante comportant une source d'alimentation autonome 10 (16), un module de communication Bluetooth (18) à alimentation commandée par un circuit (15, 22) de commutation d'alimentation commandé par une unité (10) de réception et détection d'ondes électromagnétiques, ladite unité (10) étant une étiquette électronique destinée à recevoir et détecter des ondes 15 électromagnétiques selon le protocole Bluetooth , le générateur dudit lecteur étant un dispositif de radiocommunication BluetoothtE pouvant faire communiquer le lecteur (6) avec une station de base et le module (18) du système.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |
Effective date: 20101029 |