PT87089B

PT87089B - Sistema electronico de comunicacao de dados

Info

Publication number: PT87089B
Application number: PT87089A
Authority: PT
Inventors: Ronnie Gilboa
Original assignee: Galil Electro Ltd
Priority date: 1987-03-27
Filing date: 1988-03-25
Publication date: 1995-03-31
Also published as: NO881341D0; DD269478A5; MX169307B; ZA882160B; FI881423A; DK167888D0; HUT49764A; JPS643787A; NO881341L; EP0289136A3; FI881423A0; DK167888A; EP0289136A2; PT87089A; US4814595A; IL82025A0; IL82025A; BR8801379A; AU1377688A

Description

EIEOTO-GADID LTD.

SISTEMA. ELEGTRONICO DE COMUNICAÇÃO DE DADOS

Fundamento da invenção

A presente invenção refere-se aos si.temas de comunicação de dados electrónicos e, em particular, a um sistema de transmissão sem contacto para a comunicação bilateral entre uma estação e um cartão de dados portátil. Os sistemas de comunicação sem con tacto não exigem que o cartão de dados portátil seja inserido na estação, mas permitem que a transferência de dados seja efectuada quando o cartão é levado à proximidade imediata da estação. Tais sistemas de comunicação de dados têm sido propostos para utilização, por exemplo, em sistemas de segurança, sistemas de transacções bapcárias e semelhantes.

Na patente de invenção norte-americana N2 3 299 424 (Vin ding) está descrito um sistema de identificação interrogador-respondedor, no qual ~> respondedor é identificado quando for acoplado indutivamente ao interrogador. 0 acoplamento indutivo é conseguido por meio de circuitos ressonantes sintonizados para a mesma frequên cia no respondedor e no interrogador, permitindo assim a comunicação sem contacto entre os dois.

Numa forma de realização preferida, o respondedor é auto-alimentado com energia eléctrica, retirando a sua tensão de alime.n tação, por recttficação, de uma porção do sinal interrogador induzido.

BAD ORICjh,, >_

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-2-/

I

Οε dados armazenados no interior do respondedor são lidos, ou identificados, pelo interrogador por meio de um circuito de des. sintonização ou de carga, acoplado ao respondedor através de um dis positivo de comutação. 0 dispositivo de comutação é activado em res. posta aos dados armazenados, de modo a carregar o circuito ressonan te do respondedor, diminuindo assim a sua interceção com o circuito ressonante do interrogador. Por consequência, o efeito de carga variável do respondedor no circuito de ressonância do interrogador pode ser interpretado em termos dos dados do respondedor. Por exemplo, un sinal correspondente aos dados do respondedor pode ser trans mitido para o interrogador fazendo a modulação de amplitude ou a mo. dulação de fase do sinal da frequência de ressonância do interrogador.

Embora Vinding descreva um sistema no qual um respondedor, autoalimentado por meio de um sinal emitido por um interrogador, emite dados para o interrogador, não se proporciona a gravação de dados do interrogador para o respondedor.

Na patente de invenção norte-americana ΝΩ 4 517 5θ3 (Diamant), descreve-se um sistema de identificação semelhante ao de Vinding (atrás referido) no qual um interrogador-respondedor activo (um lei. tor fixo) lê dados armazenados na memória de um interrogsdor-respon dedor (transpondor) passivo (um identificador portátil). A comunica ção entre o leitor e o identificador é conseguida por meio de circuitos ressonantes sintonizados, quer no leitor, quer no identificador, permitindo desse modo que a comunicação tenha lugar sem contac. to físico entre os dois. 0 identificador portátil não está equipado com o seu alimentador de energia próprio independente, mas sim opera com a energia gerada em consequência do acoplamento indutivo en09:58:04

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ί *· tre os circuitos ressonantes nos transportadores ou interrogadores -respondedores. Assim, Diamant também descreve um sistema no qual a energia é transmitida do leitor para o identificador e os dados são transmitidos do identificador para o leitor. Porém, não se pre vê a transmissão de dados do leitor para o identificador.

Na patente de invenção norte-americana N^ 4 605 844 (Haggan) está descrito um sistema de transferência de dados computadorizado no qual podem transmitir-se indutivamente quer energia, quer dados de um leitor fixo para um cartão portátil e, além disso, podem transferir-se dados do cartão para 0 leitor. A energia e os dados nos dois sentidos são transferidos entre 0 leitor e o cartão por meio de três bobinas de transformador separadas situadas quar no lei. tor, quer no cartão que estão acoplados indutivamente quando o cartão é posto na proximidade imediata do leitor. Assim, embora esta disposição permita a comunicação de dados bilateral entre um leitor e um cartão portátil, ele exige um acoplamento por transformador se. parado tanto para a transferência da energia como também para a trans. ferência de dados, em cada sentido. Além disso, devido ao acopLamen. to indutivo pobre inerente a tais sistemas, uma tal disposição apenas funcionará se 0 cartão portátil for posto extremamente próximo do leitor fixo.

Sumário da invenção

Um objecto da presente invenção consiste em proporcionar um sistema para a transmição bidireccional de dados sem contacto, entre uma estação e um cartão para transacção de d.ados portátil, que resol. ve alguns ou todos os inconvenientes associados com os sistemas pro.

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.....4 Segundo a presente invenção, proporciona-se um sistema de postos até agora.

transmissão de dados para a transmissão sem contacto de dados entre uma estação e um cartão de dados portátil, no qual a estação inclui:

um circuito ressonante da estação sintonizado para um primeiro sinal, e um desmodelador para detectar um segundo sinal sobreposto ao primeiro sinal, e no qual o cartão de transacção de dados portátil inclui:

um circuito ressonante do cartão qne responda ao circuito ressonante da estação para estabelecer um acoplamento indutivo entre os mesmos, de modo a receber energia da estação, e um circuito de transmissão de dados do cartão concebido para ser alimentado pela referida energia recebida para carregar o circuito ressonante do cartão, modulando assim o primeiro sinal com o segundo sinal em resposta a primeiros dados armazenados no circuito de comunicação de dados do cartão e, por meio do referido acoplamento indutivo, permitir que os primeiros dados sejam transmitidos do cartão para a estação;

caracterizados por se proporcionar além disso;

um circuito de comunicação de dados no interior da estação pa. ra desactivar o circuito de ressonância da estação, por meio do re. ferido acoplamento indutivo, para desactivar o circuito ressonante do cartão em resposta a segundos dados armazenados no circuito de co. municação de dados da estação, e um circuito de leitura no interior do cartão de dados incluindo:

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um circuito gerador de impulsos acoplado ao circuito ressonan te do cartão para gerar um impulso em resposta a uma mudança de es. tado pré-determinada da energia recebida nelo circuito ressonante do cartão, e um conversor de dados acoplado ao circuito de geração de impulsos e qv.e responde ao referido impulso, de modo que a saída do conversor de dados corresponde aos referidos segundos dados.

De preferência o circuito de ressonância da estação é um circuito ressonante sintonizado controlado por cristal de elevado factor de qualidade (Q), o circuito ressonante do cartão é um circuito LC e o acoplamento mútuo é efectuado entre os dois através de antenas proporcionadas tanto na estação como no cartão portátil. Associado com o circuito ressonante da estação há um divisor de fre_ quência, cuja saída funciona como onda portadora que é usada para irradiar a potência para o circuito ressonante do cartão e que pode ser modulada em amplitude por um sinal -de dados derivado do circuito ressonante d:· cartão. 0 desmodulador emprega um transístor de junção bipolar que funciona como um amplificador AC e detector combinados. A base do transi.-tor é alimentada com o sinal da portadora modulada e o sinal desmodulado aparece no emissor do transístor. So_ breposta ao sinal desmodulado há uma ondulação de frequência elevada e de amplitude relativamente baixa correspondente ao sinal da porte dora, sendo essa ondulação removida por meio de um filtro de banda, cuja saída corresponde exactamente aos dados transmitidos do cartão de dados portátil.

O circuito de comunicação de dados da estação inclui meios para, alterar a relação de frequências do divisor, provocando assim um desvio da frequência do sinal da portadora. Este desvio da fre09:58:04 ®^AD OR|_GWMl

quência é tal que se induzem substancialmente 0 volts no circuito de ressonância do cartão. Deste modo, o estado do circuito ressonante do cartão pode ser modificado de acordo com os dados armazenados no circuito de comunicação de dados da estação.

circuito de comunicação de dados contém um conversor de da. dos e uma memória de dados que são activados pela energia irradiada pelo circuito ressonante da estação e induzida no circuito de resso nância do cartão pelo acoplamento mútuo. 0 conversor de dados está adaptado para gerar um sinal que corresponde ao conteúdo da memória de dados imediatamente quando é activada pela energia irradiada. Um circuito de carga controlado pelo conversor de dados está dispôs, to de maneira eficaz para curto-circuitar o circuito ressonante do cartão em resposta aos dados lógicos O transmitidos pelo conversor de dados. A carga no segundo circuito ressonante reage no circuito ressonante da estação por acoplamento mútuo e faz com que o sinal da portadora gerado pelo circuito ressonante da estação seja modulado com o sinal de dados transmitido pelo cartão portátil.

circuito de leitura inclui uma rede de temporização de resistência e capacidade, em série com uma rede de diodos, através da qual o condensador é carregado. A tensão do condensadr descarrega-se quando o circuito ressonante do cartão deixar de receber enen? gia do circuito rassonante da estação. Isso ocorrerá quando se trans. mitir um ”0 lógico pelo circuito de comunicação de dados da estação. Quando se repuser a energia (1 lógico) o condensador no circuito de leitura ficará completamente carregado quase instantaneamente d.e vido à constante de tempo muito pequena da rede de diodos e condeii sadores. Esta subida de tensão é detectada pelo conversor de dados que está adaptado para reconstruir os dados transmitidos pela estação.

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A transmissão de dados entre a estação e o cartão é bidireccional e é iniciada por meio de acoplamento electromagnético en_ tre a estação e o cartão. Isso evita a necessidade (como era propos to na técnica conhecida atrás referida) de montar bobinas 3eparadas do transformador quer na estação, quer no cartão para acomodar a transferência de energia da estação para o cartão, bem como a trans ferência de dados entre os dois. Além disso, utilizando-se circuitos ressonantes com Q elevado na estação e no cartão, pode efectuar-se a transmissão de dados e a transferência de energia efectivas sem a necessidade de colocar o cartão tão próximo da estação como seria necessário com um sistema utilizando o acoplamento por transformador.

Breve descrição dos desenhos

Vai agora descrever-se uma forma de realização da presente invenção aplicada a um sistema de cartões de transacção de dados por tátil, com referência aos desenhos anexos, cujas figuras representam:

A fig. 1 um esquema de blocos que mostra esquematicamente o sistema que compreende uma estação fixa e um cartão de transacção de dados portátil;

A fig. 2, um esquema parcial da estação;

A fig. 3, um esquema parcial do cartão de transacção de dados;

A fig. 4, um gráfico da curva da tensão contínuo rectificada no cartão de transacção de dados;

A fig. 5, um gráfico de característica de tensão-reactância do circuito ressonante do cartão;

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As fig. 6a, 6b e 6c, gráficos que representam um protocolo a pro. priado para a transacção de dados do cartão para a estação;

A fig. 7, um gráfico que representa a característica de tensão-frequência do circuito ressonante da estação;

As fig. 8a e 8b, uma representação das ondas de entrada e de saída no circuito de comunicação de dados do cartão; e

As fig. 9a e 9b representações de um protocolo apropriado para a transferência de dados da estação para o cartão.

Descrição da forma de realização preferida

Como se vê na fig. 1, b sistema compreende· uma estação fixa (1) (constituindo um transpondor activo) e um cartão de transacção de dados (2) portátil (constituindo um transpondor passivo). A estação fixa (1) compreende um oscilador de RF (5) que gera um sinal de radiofrequência que é fornecido a um amplificador detector (4) acoplado a um circuito ressonante (5) (constituindo um circuito reji sonante da estação). A saída do amplificador detector (4) é forneci, da a um filtro de banda (6) e, portanto, a um primeiro microcomputador (7) (constituindo um circuito de comunicação de dados da estação). 0 microcomputador (7) está disposto de modo a controlar a saí da do oscilador de RF (5) d.e modo que a frequência efectiva do sinal fornecido ao circuito ressonante (5) pode ser alterada.

cartão de transacção de dados (2) portátil compreende um circuito ressonante (11) (constituindo um circuito ressonante do cart~'j), cuja saída é fornecida a um rectificador (12) cuja saída é um? tensã-o de corrente contínua que proporciona energia ao rest 0 do circuito. 0 circuito ressonante (11) está também acoplado a

09:58:04 um circuito de carga (14) ligado a um conversor de dados (15) cuja saída é fornecida à memória de dados (16). Ligado entre o circuito ressonante (11) e o conversor de dados (15) encontra-se um circuito de leitura (17). 0 conversor de dados (15) e a memória de dados (16) estão de preferência incorporados no interior de um segundo microcomputador (18) e constituem efectivamente um circuito de co. municação de dados do cartão.

funcionamento da estação (1) é o seguinte. 0 oscilador de

HF (3) gera um sinal de HF, que é amplificado pelo amplificador detector (4). 0 circuito ressonante (5) está sintonizado para a frequência do oscilador de HF (3) e tem um factor Q elevado, fazendo com que entre em ressonância quando o sinal de entrada tiver a frequência desejada, mas deixa substancialmente de estar em ressonância quando a frequência RT for alterada mais de um valor pré-determinado.

A função do detector (4) é a detectar um sinal sobreposto ao sinal HF para 0 qual 0 circuito ressonante (5) está sintonizado, de modo que o sinal de RF possa funcionar com uma onda portadora que pode ser modulada em amplitude por um sinal de dados apropriado gerado no interior do cartão de transacção de dados (2)· O filtro de banda (6) remove a componente de HF do sinal detectado de modo que 0 sinal de dados original pode ser processado e armazenado pelo microcomputador (7). 0 microcomputador (7) proporciona meios para ajus tar a frequência de saída do oscilador de HF (3) de modo que 0 desvio resultante na frequência seja suficiente para impedir a ressonân cia do circuito ressonante (5)0 funcionamento do cartão de transacção de dados (2) portátil é 0 seguinte. 0 circuito ressonante (11) está sintonizado para a mes.

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-¹⁰/.

ma frequência de ressonância que a gerada pela estação fixa (1).

Por conseguinte, quando o cartão (2) for colocado próximo da estação (1), 0 circuito ressonante (11) começa a oscilar em ressonância e a tensão induzida resultante é fornecida ao rectificador (12). A saída do rectificador (12) é uma tensão contínua que proporciona energia para os circuitos de comunicação associados com 0 cartão (2).

Imediatamente quando é fornecida energia ao cartão (2), o circuito de carga (14) é activado de acordo com os dados armazenados na memória de dados (16). 0 circuito de carga (14) funciona como um comutador que, em condições normais, gera um 1 lógico.

Por condições normais entende-se que 0 circuito de carga (14) se man tém aberto e o circuito ressonante (11) está portanto descarregado. Quando o circuito de carga (14) é activado, este descarrega 0 circui to ressonante (11), reduzindo assim a sua saída e permitindo a tranjs missão de um 0 lógico. Assim, 0 circuito de carga (14) tem de ser repetidamente activado e desactivado de acordo com os dados armaze nados na memória de dados (16). Isso consegue-se por meio de circui tos lógicos dentro do conversor de dados (15) que, juntamente com 0 circuito de carga (14), constitui meios de modulação para modular o sinal da .frequência de ressonância com o sinal de dados gerado no interior do cartão.

circuito de leitura (17) está concebido para detectar a condição do circuito ressonante (11) e funciona cómo uma flip-flop JK, cuja saída oscila entre 1 lógico e O lógico para cada impul^ so de relógio de entrada. Desta maneira é possível, como será expli cado com mais pormenor com referência âs fig- 7, 8 e 9 mais adiante, escrever dados da estação (1) para 0 cartão (2).

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F x, í

Faz-se agora referência â fig. 2, que representa com mais pormenor alguns dos circuitos representados funcionalmente na fig. 1. 0 oscilador de RF (3) atrás referido compreende um oscilador de cris tal (20), que gera um sinal de RF de frequência característica. A saída do oscilador de cristal (20) é dividida por um divisor de fre quência (21) e o sinal de RF de frequência mais baixa é fornecido à base de um transístor de junção bipolar (22). 0 acoplamento entre o divisor de frequência (21) e o transístor (22) é proporcionado por meio de uma impedância apropriada que compreende uma ligação em paralelo de uma resistência (23) e um condensador (24). 0 valor des. ta impedância é escolhido por forma a adaptar os níveis de tensão do divisor de frequência (21) aos níveis de tensão análogos do transis tor (22). 0 emissor do transístor (22) está ligado à terra (26) através de uma combinação em paralelo de uma resistência (27) e de um condensador (28). Ligado ao colector do transístor (22) está o cátodo de um díodo (29) cujo ânodo está ligado a uma combinação em paralelo de uma bobina (30) e um condensador variável de sintoniza| ção (31), cujas outras extremidades estão ligadas à tensão positiva (32). A indutância e a capacidade variável da bobina (30) e do condensador (31)> respectivamente, são escolhidas de tal modo que o circuito sintonizado resultante entrará em ressonância à frequência do sinal gerado pelo oscilador de RF (3). Será pois evidente que a bobina (30) e 0 condensador (31) são equivalentes ao circuito resso, nante (5) da estação representado na fig. 1.

díodo (29) funciona como um tampão entre o transístor (22) e 0 circuito ressonante (5) e impede que 0 transístor (22), no modo de corte, carregue 0 circuito ressonante (5) inibindo a sua oscq lação. A combinação do transístor (22), a resistência (27), 0

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-¹² / ν_.

condensador (23) e o díodo (29) funciona como detector amplificador (4) representado funcionalmente na fig. 1.

sinal da tensão nos terminais do condensador (28) é fornecido à entrada do filtro de banda (6) de construção conhecida e, representado simplesmente por uma rede de três terminais (entrada, saída e terra) na fig. 2- A saída do filtro de banda (6) é fornecida ao microcomputador (7). 0 microcomputador (7) está disposto para alterar a relação de divisão do divisor de frequência (21) de um mo do tal que sob o controlo do microcomputador, a frequência do sinal gerado pelo oscilador de RF (3) pode ser suficientemente alterado pa, ra impedir a ressonância do circuito ressonante (5).

Faz-se agora referência à fig. 3, que representa alguns dos circuitos associados com o cartão de transacçãj de dados (2) represen_ tado funcionalmente na fig. 1. 0 circuito ressonante (11) do cartão compreende a bobina (35) com tomada intermédia, cuja tomada central está ligada à terra (26) e cujos extremos estão ligados aos terminais (36) e (37) aos quais está ligado um condensador (33). As saídas dos terminais (36) e (37) são ligadas, respectivamente, aos ânodos dos díodos rectificadores (40) e (41). Os cátodos dos díodos rectificadores (40) e (41) estão ligados a um terminal comum (42), que consti_ tui a tensão positiva a partir da qual é alimentado o circuito do cartão. Ligado entre a tensão positiva (42) e a terra encontra-se um condensador de filtragem (43) que reduz a percentagem de tremor do sinal de tensão contínua rectificada. A combinação dos díodos rectificadores (40) e (41), juntamente com o condensador de filtragem (43), constitui o rectificador (12) representado funcionalmente na fig. 1.

Os terminais (36) e (37) estão também ligados aos ânodos dos

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- lj '' díodos rectificadores (45) e (46), respectivamente, bem como aos âno dos dos díodos rectificadores (47) e (48), respectivamente. Os cátodos dos díodos (45) e (46) estão ligados em comum â entrada do con versor de dados (15)· Os díodos (45) e (46) constituem o circuito de carga (14) representado funcionalmente na fig. 1. Os cátodos dos díodos (47) e (48) estão ligados em comum a um circuito de tempori. zação constituído por um condensador (49) em paralelo com uma resi_s tência (50) cujos terminais de tensão baixa estão ligados à terra (26). A combinação de díodos (47) e (48), 0 condensador (49) e a resistência (50) constitui 0 circuito de leitura (17) representado funcionalmonte na fig. 1 e cuja saída é fornecida ao conversor de d_a dos (15)· Compreender-se-á que, enquanto 0 circuito de leitura (17) pode ser formado usando circuitos discretos, de preferência o circui. to que compreende o condensador (49) e a resistência (50) θ incluído no interior do segundo microcomputador (18), constituindo o circuito de comunicação de dados do cartão.

Já foi explicado que 0 cartão de transacção de dados (2) não possui a sua própria fonte de energia mas sim ele é alimentado por um sinal de tensão irradiado pela estação (1). A maneira como isso é conseguido é a seguinte. 0 circuito ressonante do cartão (11) começa a ressoar quando é colocado a um distância pré-determinada do circuito ressonante da estação (5), quando este gera substan cialmente a mesma frequência para a qual o circuito ressonante do cartão (11) está sintonizado. A amplitude dc sinal de tensão gerado pelo circuito ressonante do cartão (11) é função da distância entre a estação (1) e 0 cartão (2). Por outra's palavras, quanto mais próxi. mo 0 cartão (2) estiver da estação (1), maior será a amplitude do sinal de tensão induzido no circuito ressonante do cartão (11). Tipi.

BAD UniUlNMt

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- 14 -/ camente, as coisas podem ser dispostas de modo que a amplitude do sinal de tensão varie até 10 volts quando a distância entre o cartão (2) e a estação (1) for de 10 cm, de acordo com 0 acoplamento mútuo entre a estação (1) e 0 cartão (2)- A fim de evitar que seja aplica, da uma tensão demasiadamente elevada aos circuitos de comunicação de dados, utiliza-se um díodo de Zenner (não representado) para manter a tensão num nível de segurança.

A fig- 4, representa a forma da saída filtrada gerada pelo rectificador (12).

A fig. 5 representa graficamente a forma da característica de tensão-reactância do circuito ressonante da estação (5). A curva característica é substancialmente parabólica, com uma tensão de pico correspondente à frequência de ressonância f_Q. À medida que a frequência varia em qualquer dos sentidos, a partir da frequência de ressonância, a reactância do circuito ressonante (5) variará de maneira correspondente e a tensão no circuito de ressonância diminui_ rá. Ver-se-â que de ambos os lados, da tensão de pico da característica de tensão-reactância há uma porção substancialmente linear na qual, para uma pequena variação da reactância do circuito ressonante, há uma variação relativamente maior da tensão desenvolvida pelo cir cuito ressonante (5)· Ê esta parte da característica, correspondente a uma frequência de trabalho f'_oJ que é utilizada de preferência quando se deseja que a estação (1) leia dados transmitidos pelo cartão (2). Tais dados são transmitidos automaticamente logo que seja irradiada energia pelo circuito ressonante da estação (5) para 0 circuito ressonante do cartão (11) e rectificada pelo rectificador (12). A tensão contínua assim gerada activa os circuitos lógicos no conversor de dados (15) e faz com que ele transmita dados pré-grava

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dos na memória de dados (16).

As fig. 6a, 6b e 6c ilustram o protocolo de acordo com o qual os dados são transmitidos pelo cartão (2). Os impulsos de trans missão dos dados têm uma duração normalizada, quer para os 0ⁿ quer para os 1 lógicos, começando com uma tensão baixa e terminando com uma tensão alta. A fig. 6a representa a forma do impulso para o 0 lógico. Neste caso, a tensão do impulso mantém-se baixa duas vezes mais tempo do que aquele em que se mantém alta. A fig. 6b representa a situação oposta, correspondente ao 1 lógico. Neste caso, a tensão do impulso mantém-se alta o dobro do tempo vm que se mantém baixa. A fig. 6 o mostra a forma do trem de impulsos que seria gerado para transmitir 001 (binário). Quando não se transmitem dados, a onsão é alta e cai logo qu9 se transmite o primeiro impulso (cix·respondente ao 0” lógico)* Se o período dos impulsos for represen tado por T, então a tensão mantém-se baixa durante 2/3 T ^esobe depois para o valor alto na parte restante do período. Depois cai, pa. ra aí permanecer mais 2/3 T, e sobe durante o resto do segundo perío do, correspondente à transmissão do segundo 0 lógico. Cai depois para o valor baixo durante 1/3 T e mantém-se depois no valor alto durante a parte restante do período do impulso, correspondente à transmissão do 1 lógico.

Faz-se agora referência à fig. 7, que representa a característica da tensão-frequência do circuito ressonante da estação (5). A forma da curva é substancialmente parabólica com uma tensão de pico correspondente à frequência de ressonância do circuito, represen tada por f no diagrama. Quando a frequência do circuito ressonante variar para qualquer dos lados de f_Q, a tensão do circuito de resso. nância cairá- Na fig. 7 está ilustrada uma frequência de corte A f

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V , . ·τ tal que, para uma frequência igual a f ±Áf, a tensão gerada pelo circuito ressonante da estação (5) é insuficiente para fazer ressoar o circuito ressonante do cartão (11).

Quando se desejar transmitir dados do microcomputador (7) no interior da estação (1) para o cartão de transacção ie dados (2), um sinal de controlo proveniente do microcomputador (7) altera a relação de divisão de frequência do divisor de frequência (21) (representado na fig. 2) de tal modo que o circuito de ressonância da estação (5) deixa substancialmente de ressoar, como se explicou atrás com referência à fig. 7. Isso faz com que o circuito de resso. nância do cartão (11) deixe também de ressoar e, por consequência, enquanto dura a transmissão do sinal de controlo pelo computador (7), já não se transmite energia da estação (1) para o cartão (2).

O condensador de filtragem (4-3) no rectificador (12) do cartão (2) (ver a fig. 3) é também o condensador (49) no circuito de temporização do circuito de leitura (17) do cartão (2) (como se representa na fig. 3) começam ambos a descarregar-se com uma velo, cidade determinada pelas constantes de tempo dos dois circuitos. 0 valor da capacidade do condensador de filtragem (43) é escolhido por forma a ser tão maior do que a do condensador (49), que este conden sador (49) pode ficar substancialmente descarregado quando ainda há uma tensão no condensador de filtragem (43) do rectificador (12) su ficiente para continuar a fornecer-se energia aos circuitos de trans. missão de dados proporcionados no interior do cartão de transacção de dados (2).

Se, nesta altura, o microcomputador (7) na estação (1) es. tiver disposto para restaurar a frequência do oscilador de RF no seu valor de trabalho, ίθ , o circuito ressonante da estação (5) conti09:58:04

nuará a ressoar e, por acoplamento mútuo, o mesmo sucederá ao cir cuito ressonante do cartão (11). A velocidade com que o circuito res. sonante da estação (5) é desactivado e de novo activado está assim disposta por forma a ser suficientemente elevada para que a transf^ rência de energia de corrente contínua para o cartão (2) não é inter. rompida. Quando o circuito ressonante do cartão (11) for de novo activado, o condensador (49) do circuito de leitura (17) é recarrega, do através dos díodos (4?) e (48). Como estes díodos tem um resistên cia muito baixa no sentido de condução, o condensador (49) recarrega-se quase instantaneamente.

A fig. 8a representa a característica de descarga-recarga do condensador (49) para úm sinal de entrada correspondente a dois sinais de controlo transmitidos pelo microcomputador (7) da estação par« o circuito divisor de frequência (21) no oscilador de RF (3).

A fig. 8b representa o sinal correspondente gerado pelo conver sor de dados (15) no cartão (2)- Vê-se a partir da fig. 8b que o estado de V_ou-[- (isto e, alto ou baixo) muda de cada vez que o condensador (49) é recarregado. Assim, alternando o intervalo de tempo dentro do qual o condensador (49) se descarrega e depois se recarre ga, pode ajustar-se a duração do impulso V_Qut de maneira corresponden de. Além disso, se se adoptar um protocolo de transmissão de dados para transmitir os dados da estação (1) para o cartão (2) com uma duração de impulsos normalizada, então pelo ajustamento da duração dos impulsos sucessivos de V a forma de pode ser interpreta, da como um trem de impulsos ém série correspondentes a uma combinação de 0 e 1 lógicos transmitidos pela estação (1).

As fig. 9a e 9b ilustram este conceito com mais pormenor. A fig. 9a apresenta a onda de tensão V. desenvolvida nos terminais do

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I”·' t condensador (49) na fig. 5 para transmitir dados da estação (1) para o cartão (2)· Og dados correspondentes a 01010110 (binário) são transmitidos como um trem de impulsos em série, delimitado por bits tem cai bit de arranque e paragem apropriados. Quando não se transmiquaiquer dados, V_QU^ está num nível inicial de tensão alta, que para um nível de tensão baixa, correspondente à transmissão do de arranque. No final da transmissão dos dados, 0 nível de tensão de V regressa ao seu nível alto e mantém-se no mesmo, para indicar o fim da transmissão dos dados. Comparando a fig. 9a com a fig. 9b, vê-se como, para cada impulso de , 0 nível de tensão de V oscila entre 0 e 1. Para transmitir dois l sucessivos, por exemplo, apenas é necessário atrasar a transmissão dos sinais de controlo provenientes do microcomputador (7) de um intervalo de tempo correspondente à largura de dois impulsos em vez de um.

Isto alarga, por sos de V_i , como vel de tensão de consequência, intervalo de tempo entre os impulque o ní.

se ilustra na fig. 9a, fazendo assim com

V_out se mantenha inalterado durante esse de tempo. Compreender-se-á assim que, por desactivação do ressonante da estação (5) da maneira descrita, podem emitir-se intervalo circuito efectivamente dados da estação (1) para o cartão (2)·

Embora a forma de realização preferida tenha sido descrita com referência a um cartão de transacção de dados portátil, compreender-se-á que, a presente invenção pode ser igualmente usada com sistemas de transferência de dados mais gerais.

Por exemplo, rizar-se previamente num sistema de acesso de segurança, pode memo um código de acesso, no interior da memória do cartão, de modo a permitir o acesso restrito ao portador do cartão em função do código particular nele introduzido.

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- 19 -/

A presente invenção pode também ser usada no interior de um sistema de fabrico no qual cada peça em curso de fabrico transporta um indicador de identificação correspondente ao cartão de dados segundo a presente invenção. 0 indicador de identificação não só iden tifica a peça como também permite o registo de cada operação de maquinação, por exemplo, para ser escrito no indicador de identificação de modo que ele contenha um registo actualizado de todas as op_e rações efectuadas na peça.

A presente invenção pode também ser usada como cartão de pon to individual automático ou como sistema de débito de contas de cha_ madas telefónicas nos telefones públicos, no qual os telefones públicos estão adaptados para ler um número de conta a partir de um cartão· de dados transportado pelo assinante, evitando assim a neces_ sidade de os assinantes regulares levarem consigo identificações, cartões de pré-pagamento das chamadas e semelhantes.

I

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Claims

Reivindicações

1.- Sistema de transmissão de dados para a transmissão sem contacto de dados entre uma estação e um cartão portátil, no qual a estação inclui:

um circuito ressonante na estação sintonizado para um primeiro sinal, e um desmodulador para detectar um segundo sinal sobreposto ao primeiro sinal, e no qual o cartão de transacção de dados portátil inclui:

um circuito ressonante no cartão que responde ao circuito ressonante da estação por acoplamento indutivo com o mesmo de modo a receber energia da estação; e um circuito de comunicação de dados no cartão concebido para ser alimentado pela referida energia recebida para carregar o circuito ressonante no cartão de modo a modular o primeiro sinal com o segundo sinal em resposta a primeiros dados armazenados no interior do circuito de comunicação de dados do cartão e, por meio

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-21do referido acoplamento indutivo, .permitir que os primeiros dados sejam transmitidos do cartão para a estação;

caracterizado por se proporcionar além disso:

um circuito de comunicação de dados no interior da estação para desactivar o circuito ressonante da estação e, por meio do referido acoplamento indutivo, para desactivar o circuito ressonante do cartão en resposta aos segundos dados armazenados no circuito de comunicação de dados da estação, e um circuito de leitura no interior do cartão de dados incluindo:

um circuito gerador de impulsos acoplado ao circuito ressonante do cartão para gerar um impulso em resposta a uma mudança pré-determinada do estado da energia recebida pelo circuito ressonante do cartão, e um conversor de dados acoplado ao circuito gerador de impulsos e que responde ao referido impulso, de modo que a saída do conversor de dados corresponde aos referidos segundos dados.
2. - Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o circuito de comunicação de dados da estação incluir primeiros meios geradores para gerar os segundos dados.
3. - Sistema de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado por o circuito de comunicação de dados ser um microcomputador convenientemente programado.

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4. - Sistema de acordo com uma qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por o circuito de comunicações de dados da estação incluir um circuito de desactivação para desactivar o circuito ressonante da estação em resposta aos segundos dados .
5. - Sistema de acordo com uma qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por o circuito ressonante da estação responder a um sinal de uma primeira frequência e por se proporcionar um oscilador para gerar um sinal com uma segunda frequência que é convertido no sinal da primeira frequência por meios divisores de frequência.
6. - Sistema de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por os meios divisores de frequência serem controlados pelo circuito de comunicação de dados.
7. - Sistema de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por a estação incluir além disso:

um circuito de desactivação para desactivar o circuito ressonante da estação em resposta aos segundos dados, compreendendo:

meios para alterar a relação de divisão dos meios dividores de frequência de modo a impedir que o circuito ressonante da estação oscile.
8. - Sistema de acordo com uma qualquer das reivindica09:58:04 c

-23ções anteriores_L caraeterizado por o cartão de dados portátil incluir além disso meios rectificadores acoplados a um condensador de filtragem para rectificar a energia recebida.
9.- Sistema de acordo com uma qualquer das reivindicações anteriores, caraeterizado por o circuito de comunicação de dados do cartão incluir segundos meios geradores para gerar o segundo sinal.
10. - Sistema de acordo com uma qualquer das reivindicações anteriores, caraeterizado por o circuito de comunicação de dados incluir além disso um circuito de carga para carregar o circuito ressonante do cartão em resposta ao segundo sinal.
11. - Sistema de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por se proporcionarem meios modulares para variar o primeiro sinal em resposta ao segundo sinal.
12. - Sistema de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por os meios moduladores servirem para efectuar modulação de amplitude.
13. - Sistema de acordo com uma qualquer das reivindicaçõe

4 a 12, caraeterizado por:

o cartão de dados portátil incluir além disso meios rect:

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-24· ficadores acoplados a um condensador de filtragem para rectificar a energia recebida, e o circuito gerador de impulsos incluir um condensador para se descarregar quando a energia recebida pelo circuito de ressonância do cartão descer e para se recarregar quando a energia recebida subir.
14. - Sistema de acordo com a reivindicação 13, caracterizada por:

o condensador estar adaptado para se descarregar com uma primeira constante de tempo quando o circuito de desactivação é operado e para se recarregar com uma segunda constante de tempo quando o circuito de desactivação for desactivado, de modo tal que:

a primeira constante de tempo é substancialmente maior do que a segunda constante de tempo, e o intervalo de tempo entre a descarga e a carga sucessivas do condensador ser insuficiente para fazer com que o condensador de filtragem se descarregue substancialmente.
15. - Sistema de acordo com uma qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por o circuito de comunicação de dados do cartão ser um microcomputador apropriadamente programado.
16. - Sistema de acordo com a reivindicação 15, caracte09:58:04

-25rizado por o circuito de leitura estar pelo menos parcialmente incluído no microcomputador.
17. - Estação para utilizar num sistema de acordo com uma qualquer das reivindicações anteriores, incluindo a estação:

um circuito ressonante sintonizado para um primeiro sinal, e um desmodulador para detectar um segundo sinal sobreposto ao primeiro sinal, e caracterizada por se proporcionar além disso:

um circuito de comunicação de dados para desactivar o circui to ressonante em resposta aos dados armazenados no interior do circuito de comunicação de dados.
18. - Estação de acordo com a reivindicação 17, caracterizada por o circuito de comunicação de dados incluir meios geradores para gerar os referidos dados.
19. - Estação de acordo com as reivindicações 17 ou 18, caracterizada por o circuito de comunicação de dados ser um microcomputador apropriadamente programado.
20. - Estação de acordo com uma qualquer das reivindicações 17 a 19, caracterizada por o circuito de comunicação de dado: incluir um circuito de desactivação para desactivar o circuito de ressonância em resposta aos referidos dados.

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21. - Estação de acordo com uma qualquer das reivindicações 17 a 20, caracterizada por o circuito ressonante responder a um sinal com uma primeira frequência e por se proporcionar um oscilador para gerar um sinal de uma segunda frequência que ê convertida no sinal da primeira frequência por meios divisores de frequência.
22. - Estação de acordo com a reivindicação 21, caracterizada por os meios divisores de frequência serem controlados pelo circuito de comunicação de dados.
23. - Estação de acordo com a reivindicação 22, caracterizada por se proporcionar além disso um circuito de desactivação para desactivar o circuito ressonante em resposta aos referidos dados e incluindo meios para alterar a relação de divisão dos meios divisores de frequência de modo a impedir o circuito ressonante de oscilar.
24. - Cartão para utilizar num sistema de acordo com ura qualquer das reivindicações 1 a 16, incluindo um circuito ressonante sintonizado para um primeiro sinal, e um circuito de comunicação de dados concebido para ser alimentado por energia recebida pelo circuito ressonante para carregar o circuito ressonante em resposta aos dados armazenados no interior do circuito de comunicação de dados, e

09:58:04 caracterizado por se proporcionar além disso:

um circuito de leitura, incluindo:

um circuito gerador de impulsos acoplado ao circuito ressonante para gerar um impulso em resposta a uma mudança pré-determinada de estado da energia recebida pelo circuito ressonante, e um conversor de dados acoplado ao circuito gerador de impulsos e gue responde ao referido impulso, de modo que a saída do conversor de dados corresponde a um sinal de dados transmitidos para o cartão.
25. - Cartão de acordo com a reivindicação 24, caracterizado por se proporcionar além disso meios rectificadores acoplados a um condensador de filtragem para rectificar a eneraia recebida .
26. - Cartão de acordo com as reivindicações 24 ou 25, caracterizado por o circuito de comunicação de dados incluir meios geradores para gerar um segundo sinal em resposta aos sinais nele armazenados.
27. - Cartão de acordo com a reivindicação 26, caracterizado por o circuito de comunicação de dados incluir além disso um circuito de carga para carregar o circuito ressonante em resposta ao segundo sinal.
28-- Cartão de acordo com as reivindicações 26 nu 27,

09:58:04 !Γ !

L·.

-28caracterizado por se proporcionarem meios moduladores para variar o primeiro sinal em reposta ao segundo sinal.
29. - Cartão de acordo com a reivindicação 28, caracterizado por os meios moduladores servirem para efectuar modulação de amplitude.
30. - Cartão de acordo com uma qualquer das reivindicações 25 a 29, caracterizado por o circuito gerador de impulsos incluir um condensador para se descarregar quando a energia recebida pelo circuito ressonante descer e para se recarregar quando a energia recebida subir.
31. - Cartão de acordp com a reivindicação 30. caracterizado por o condensador estar adaptado para se descarregar com uma primeira constante de tempo guando a energia recebida desce e para se carregar com uma segunda constante de tempo quando a energia recebida sobe, de modo que:

a primeira constante de tempo é substancialmente maior do que a segunda constante de tempo, e o intervalo de tempo entre a descarga e a recarga sucessivas do condensador ser insuficiente para fazer com que o condensador de filtragem se descarregue substancialmente.
32. - Cartão de acordo com uma qualquer das reivindica09:58:04

-29ções 24 a 31, caracterizado por o circuito de comunicação de dados ser um microcomputador apropr.iadamente programado.
33.- Cartão de acordo com a reivindicação 32, caracte.rizado por o circuito de leitura estar pelo menos parcialmente incluído no microcomputador,