FR3123765A1 - Dispositif répéteur de champ magnétique de communication en champ proche - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un dispositif répéteur de champ magnétique de communication en champ proche (100) comportant une antenne résonante accordée sur le champ magnétique de communication en champ proche. Le dispositif (100) comporte un substrat (110) muni de pistes conductrices sur au moins une de ses faces. Ledit substrat (110) comporte deux zones d’extrémité (111) séparées par une zone centrale (112). Chacune des zones d’extrémité (111) comporte au moins une spire (121, 122) réalisée par au moins une piste conductrice. La zone centrale (112), quant à elle, comporte deux pistes conductrices (130) connectant chacune des au moins une spire (121, 122) en parallèle sur l’autre. La zone centrale (112) comporte en outre un condensateur d’accord (140) connecté entre les deux pistes conductrices (130) de ladite zone centrale (112) afin de former avec les spires (121, 122) un circuit résonant accordé sur une fréquence du champ magnétique de communication. Figure pour l’abrégé : Fig.3
Description
La présente invention se rapporte à un dispositif répéteur de champ magnétique de communication en champ proche.
Arrière-Plan Technologique
La demande de brevet WO2021/038167 décrit un dispositif de localisation d’objets sur un plateau qui utilise une communication en champ proche plus connue sous l’acronyme NFC (de l’anglais Near Field Communication). Le principe mis en œuvre consiste à disposer une pluralité d’antennes NFC dans un plateau destiné à recevoir des objets munis chacun d’une étiquette électronique. Le plateau comporte un ou plusieurs lecteurs NFC connectés aux antennes afin de communiquer avec les étiquettes électroniques des objets posés sur le plateau. Une sélection successive de chaque antenne est réalisée pour interroger les étiquettes se trouvant dans le champ de l’antenne sélectionnée. En fonction des réponses obtenues des étiquettes pour chaque antenne il est possible de déterminer la position de chaque étiquette sur le plateau.
Afin de simplifier les calculs réalisés tout en conservant une grande précision pour déterminer la localisation d’une étiquette électronique, les lecteurs NFC émettent préférentiellement un champ magnétique de faible puissance. La limitation de la puissance du champ magnétique a pour effet de limiter la portée des antennes du plateau de localisation à quelques centimètres. Ainsi, seules les étiquettes électroniques situées à proximité d’une antenne d’émission sélectionnée peuvent être détectées.
Un tel système de localisation d’objet fonctionne très bien lorsque l’étiquette électronique est placée sur la partie basse de l’objet à détecter. Cependant, lorsque l’objet est un emballage d’un produit, il peut être malencontreusement placé à l’envers sur le plateau, l’étiquette électronique dudit objet étant alors située à une certaine distance du plateau correspondant à la hauteur de l’emballage. Si la hauteur de l’emballage est supérieure à la distance de rayonnement des antennes, l’étiquette électronique peut ne pas être détectée car elle est située hors de la portée des antennes du plateau de détection. Cette problématique peut aussi être rencontrée dans le cas d’un empilement d’objets les uns sur les autres. Dans ce cas, seul l’objet en contact avec le plateau peut être détecté et localisé de manière certaine, les objets empilés pouvant ne pas être détectés et localisés. Une augmentation de la puissance du champ magnétique s’avère nécessaire. Cependant l’augmentation de la puissance du champ magnétique augmente la consommation du système ainsi que la complexité des calculs à effectuer pour déterminer la position de chaque objet et peut nuire à la précision de localisation.
Par ailleurs, il est connu d’augmenter la distance de rayonnement d’un lecteur NFC en plaçant des antennes résonantes dans le champ d’un lecteur NFC pour amplifier le champ magnétique du lecteur NFC. De tels systèmes d’amplification du champ magnétique sont décrits, par exemple, dans les demandes de brevet FR 3 078 218 et FR 2 974 259. Toutefois, de tels dispositifs ne sont pas adaptés à l’utilisation attendue pour la localisation d’objet sur un plateau. En effet, de telles antennes résonantes permettent d’amplifier le champ magnétique d’un lecteur et ainsi d’augmenter sa portée dans toutes les directions, ce qui nuirait à la précision de localisation.
La présente invention cherche à améliorer la portée des antennes de lecteurs NFC d’un plateau de localisation uniquement dans la direction verticale afin de pouvoir détecter des objets empilés sans nuire à la précision de localisation.
L’invention propose un dispositif répéteur de champ magnétique d’un lecteur de communication en champ proche comprenant une antenne résonante dont la configuration et le dimensionnement spécifique permettent d’élargir la portée des antennes d’émission d’un lecteur de communication en champ proche selon une direction préférentielle.
Plus particulièrement, l’invention propose un dispositif répéteur de champ magnétique de communication en champ proche comportant une antenne résonante accordée sur le champ magnétique de communication en champ proche. Le dispositif comporte un substrat muni de pistes conductrices sur au moins une de ses faces. Ledit substrat comporte deux zones d’extrémité séparées par une zone centrale. Chacune des zones d’extrémité comporte au moins une spire réalisée par au moins une piste conductrice. La zone centrale, quant à elle, comporte deux pistes conductrices connectant chacune des au moins une spire en parallèle sur l’autre. La zone centrale comporte en outre un condensateur d’accord connecté entre les deux pistes conductrices de ladite zone centrale afin de former avec les spires un circuit résonant accordé sur une fréquence du champ magnétique de communication.
L’utilisation de deux spires espacées permet de capter le champ sur l’une des spires et de le recopier au niveau de l’autre des spires, la résonance de l’antenne permettant de compenser d’éventuelles pertes de puissance de champ liées à la présence d’une ou plusieurs étiquettes. Le positionnement dans l’espace des spires l’une par rapport à l’autre permet de translater le champ magnétique reçu par une spire dans une zone correspondant à l’autre spire.
Afin de simplifier la conception dudit dispositif répéteur de champ magnétique de communication en champ proche et de favoriser un coût de fabrication compétitif, chaque zone d’extrémité du substrat peut comporter une seule et unique spire.
Pour des considérations environnementales et économiques, le substrat peut être préférentiellement constitué de papier ou de carton.
Afin de permettre l’utilisation de moyens de production déjà existants dans une imprimerie, les pistes conductrices sont préférentiellement réalisées avec de l’encre conductrice.
Pour éviter une détérioration dudit dispositif répéteur, le condensateur d’accord peut être réalisé à l’aide des pistes conductrices au moins partiellement élargies et sur lesquelles une feuille de papier disposant d’une face recouverte de matériau conducteur a été collée.
En variante, le condensateur d’accord peut être réalisé uniquement à l’aide des pistes conductrices au moins partiellement élargies, le substrat étant replié sur lui-même afin de former le condensateur d’accord.
D’un point de vue économique et pour faciliter la conception, les deux spires peuvent être identiques et le condensateur peut être positionné dans la zone centrale à équidistance des spires.
En complément, le substrat peut une couche adhésive sur la face comportant les pistes conductrices ou sur une face opposée. Ainsi, le dispositif répéteur peut être collé sur l’extérieur ou à l’intérieur d’un objet afin de déporter le champ magnétique en le répétant entre deux faces différentes dudit objet.
Pour n’avoir à coller qu’une seule étiquette sur un produit et également pour pouvoir optimiser la fréquence de résonnance du dispositif répéteur, une étiquette électronique d’identification peut être intégrée audit dispositif répéteur. Ainsi, le dispositif répéteur peut comporter une antenne couplée à une puce de radio-identification formant une étiquette électronique, ladite antenne étant positionnée à l’intérieur de l’une des spires.
Dans un cas d’utilisation au sein d’une boite d’emballage, le substrat peut correspondre à un matériau constituant l’emballage. Ainsi, l’emballage comporte une face supérieure, une face inférieure et au moins une face latérale reliant la face supérieure et la face inférieure. Les pistes conductrices peuvent alors être imprimées à l’intérieur de l’emballage. Ainsi, les zones d’extrémité correspondent aux faces supérieure et inférieure dudit emballage et la zone centrale correspond à la au moins une face latérale.
Brève Description des figures
L’invention sera mieux comprise et d’autres caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront à la lecture de la description suivante de modes de réalisation particuliers de l’invention, donnés à titre d’exemples illustratifs et non limitatifs, et faisant référence aux dessins annexés, parmi lesquels :
Claims (10)
- Dispositif répéteur de champ magnétique de communication en champ proche (100) comportant une antenne résonante accordée sur le champ de communication en champ proche, caractérisé en ce que l’antenne résonante comporte un substrat (110) muni de pistes conductrices sur au moins une de ses faces, ledit substrat (110) comportant deux zones d’extrémité (111) séparées par une zone centrale (112), chaque zone d’extrémité (111) comportant au moins une spire (121, 122) réalisée par au moins une piste conductrice, la zone centrale (112) comportant deux pistes conductrices (130) connectant chacune des au moins une spires (121, 122) en parallèle sur l’autre, la zone centrale (112) comprenant en outre un condensateur d’accord (140) connecté entre les deux pistes conductrices (130) de ladite zone centrale (112) afin de former avec les spires (121, 122) un circuit résonant accordé sur une fréquence du champ magnétique de communication.
- Dispositif répéteur selon la revendication précédente, dans lequel chaque zone d’extrémité (111) du substrat (110) comporte une seule et unique spire (121, 122).
- Dispositif répéteur selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le substrat (110) est constitué de papier ou de carton.
- Dispositif répéteur selon l’une des revendications précédentes, dans lequel les pistes conductrices sont réalisées avec de l’encre conductrice.
- Dispositif répéteur selon les revendications 3 et 4, dans lequel le condensateur d’accord (140) est réalisé à l’aide des pistes conductrices (130) au moins partiellement élargies (150) et sur lesquelles une feuille de papier (160) disposant d’une face (160b) recouverte de matériau conducteur a été collée.
- Dispositif répéteur selon les revendications 3 et 4, dans lequel le condensateur d’accord (140) est réalisé à l’aide des pistes conductrices (130) au moins partiellement élargies (150) et dans lequel le substrat (110) est replié sur lui-même afin de former le condensateur d’accord (140).
- Dispositif répéteur selon l’une des revendications précédentes, dans lequel les deux spires (121, 122) sont identiques et le condensateur (140) est positionné dans la zone centrale (112) à équidistance des spires (121, 122).
- Dispositif répéteur selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le substrat (110) comporte une couche adhésive sur la face comportant les pistes conductrices ou sur une face opposée afin que ledit dispositif répéteur (100) puisse être collé sur l’extérieur ou à l’intérieur d’un objet afin de déporter le champ magnétique en le répétant entre deux faces différentes dudit objet.
- Dispositif répéteur selon l’une des revendications précédentes, lequel comporte une antenne (170) couplée à une puce (180) de radio-identification formant une étiquette électronique, ladite antenne (170) étant positionnée à l’intérieur de l’une des spires (122).
- Dispositif répéteur selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le substrat (110) correspond à un matériau constituant un emballage (300) comportant une face supérieure (310), une face inférieure (320) et au moins une face latérale (330) reliant la face supérieure (310) et la face inférieure (320), et dans lequel les pistes conductrices sont imprimées à l’intérieur de l’emballage (300), les zones d’extrémité (111) correspondant aux faces supérieure (310) et inférieure (320) dudit emballage (300) et la zone centrale (112) correspondant à la au moins une face latérale (330).
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