CA2439516A1 - Objet portable sans contact comportant au moins un dispositif peripherique connecte a la meme antenne que la puce - Google Patents

Objet portable sans contact comportant au moins un dispositif peripherique connecte a la meme antenne que la puce Download PDF

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Abstract

Objet portable sans contact (10) comprenant une puce (12) et une antenne (14) permettant la communication de signaux électromagnétiques entre la puce et un lecteur associé à l~objet portable sans contact, les bornes de l~antenne étant connectées aux bornes de la puce. L~objet portable sans contact comprend au moins un dispositif périphérique sans contact (16, 18) différent d~une puce et ayant une fonction différente de la puce, également connecté en parallèle aux bornes de l~antenne et dont l~énergie pour fonctionner est extraite des signaux électromagnétiques provenant du lecteur et fournie par l~antenne.

Description

Objet portable sans contact comportant au moins un dispositif périphérique connecté
à la même antenne que la puce Domaine technique La présente invention concerne les objets portables sans contact et plus particulièrement un objet portable sans contact comprenant une puce et au moins un dispositif périphérique connectés à la même antenne.
Etat de la technique Les objets portables, tels que les cartes à puce sans contact, sont largement utilisés de nos jours dans de nombreuses applications. Il s'agit généralement de cartes au format ISO qui sont couplées à des lecteurs, par lesquels elles sont télé-alimentées, c'est à dire par lesquels elles reçoivent l'énergie sous forme de signaux électromagnétiques et avec lesquels elles communiquent. Dans les secteurs des transports publics, de tels moyens ont également été mis en oeuvre sous forme de cartes ISO ou sous forme plus réduite comme des tickets. Les cartes ou tickets sont présentés par les usagers devant des lecteurs afin d'accéder au transport en commun. La communication qui s'établit avec le lecteur permet la reconnaissance de l'usager et le débit du prix du voyage sur le compte de ce dernier.
Ces objets ont aussi été développés comme moyens de paiement. C'est le cas par exemple du porte-monnaie électronique. Ce dernier sert à payer de petites sommes auprès des commerçants. Il est constitué par une carte à
puce. Cette carte est créditée dans un distributeur spécialisé. L'utilisateur peut alors l'utiliser pour payer les achats, en la présentant devant un lecteur. La
2 communication entre la carte et le lecteur entraîne le dêbit de la somme correspondant à l'achat.
De nombreuses sociétés ont également développé des moyens d'identification de leur personnel par carte à puce sans contact. Le passage devant un lecteur permet d'identifier le possesseur de la carte qui est alors autorisé ou non à accéder à une zone contrôlée. La même carte peut également être utilisée par les employés pour « pointer a> .
Le recours de plus en plus systématique à la technologie des cartes à puce a fait naître de nouveaux besoins auxquels les cartes actuelles ne répondent pas. Le premier de ces besoins est la possibilité de prendre connaissance d'informations directement sur l'objet portable 1s sans contact. En effet, l'utïlisateur veut pouvoir prendre connaissance d'informations contenues dans la puce de la carte et ceci sans être obligé de venir placer la carte dans le champ d'un lecteur et lire les informations directement sur l'écran du lecteur. On retrouve cette contrainte dans l'utilisation du porte-monnaie électronique. L'utilisateur ne peut prendre connaissance du solde que lorsqu'il recharge la carte en argent ou lorsqu'il effectue une transaction, c'est à dire lorsque la carte est alimentée grâce aux signaux électromagnétiques émis par un lecteur.
Il existe sur le marché un moyen de pallier ces inconvénients. Ce moyen est un étui pour porte-monnaie électronique qui possêde un écran permettant de consulter le solde de la carte à tout moment. En glissant cette dernière à l'intérieur de l'étui, un contact s'établit entre la puce de la carte et celle de l'étui. La communication par contact entraîne l'affichage du solde sur l'écran de l'étui.
Cependant, cette technologie présente plusieurs inconvénients. Le premier de ces inconvénients est que l'étui nécessite une source d'alimentation interne permettant le fonctionnement de l'étui et la communication entre la carte et l'étui. Cette source d'alimentation est
3 généralement une pile. Il faut donc régulièrement changer cette pile lorsqu'elle est usée. Le deuxième inconvénient réside dans le fait que l'étui n'accepte que les cartes qui sont configurées pour fonctionner avec lui. Ainsi, on ne peut pas utiliser plusieurs cartes différentes.
Un deuxième besoin est la possibilité d'utiliser une même carte dans plusieurs applications différentes. En effet, on peut imaginer qu'une carte puisse communiquer avec des lecteurs différents. Ainsï, une carte de crédit fonctionnant dans les distributeurs automatiques de billets peut être utilisée comme porte-monnaie électronique. De même, un carte de transport sans contact peut être utilisée pour payer des petites sommes. La même carte devient alors un accessoire qui peut être utilisé quotidiennement dans plusieurs applications différentes.
Un troisième besoin peut être de disposer sur la carte sans contact d'un petit clavier permettant de saisir des données lors d'une transaction entre la carte et un terminal. Un tel clavier serait disposé sur le corps de la carte à puce.
Malheureusement, les différentes fonctions nécessaires pour satisfaire ces besoins nécessitent une source d'énergie pour fonctionner lorsque la carte est dans le champ magnétique émis par le lecteur avec lequel elle communique.
Exposé de l'invention Le but de l'invention est de pallier ces inconvénients en fournissant un objet portable possédant plusieurs fonctions indépendantes implémentées grâce à un ou plusieurs dispositifs périphériques indépendants connectés à une même antenne.
La présente invention concerne un objet portable sans contact comprenant une puce, une antenne permettant la communication de signaux électromagnétiques entre la puce et un lecteur associé à l'objet portable sans contact, les
4 bornes de l'antenne étant connectées aux bornes de la puce et au moins un dispositif périphérique sans contact différent d'une puce et ayant une fonction différente de la puce, également connecté en parallèle aux bornes de l'antenne et dont l'énergie pour fonctionner est extraite des signaux électromagnétiques provenant du lecteur et fournie par l'antenne.
Description brève des dessins Les buts, objets et caractéristiques de l'invention ressortiront mieux à la lecture de la description qui suit faite en référence aux dessins joints dans lesquels .
La figure 1 représente un objet portable sans contact comportant outre la puce, un capteur de température et un dispositif d'affichage connectés aux bornes de l'antenne selon les principes de l'invention, La figure 2 représente le schéma électrique d'une carte sans contact comportant une seule puce, La figure 3 représente le schéma électrique d'une carte sans contact comportant un dispositif périphérique en plus de la puce, et La figure 4 représente le schéma électrique équivalent à celui de la figure 3.
Description détaillée de l'invention La f figure 1 représente une carte à puce sans contact au format ISO. La carte 10 comprend une puce 12. Cette puce dialogue avec un lecteur par l'intermédiaire d'une antenne 14. En effet, lorsque la carte est placée dans le champ magnétique généré par le lecteur, il y a couplage électromagnétique entre la puce 12 et le lecteur. Les données et l'énergie transitent alors entre la puce et le lecteur par l'intermédiaire de leur antenne respective.
L'antenne 14 est constituée de spires de circonférence croissante. Chacune des extrémités de cette antenne est reliée à la puce 12. La carte à puce 10 comprend également deux dïspositifs périphériques 16 et 18.
Dans l'exemple de la figure 1, les dispositifs
5 périphériques 16 et 18 sont respectivement un dispositif d'affichage et d'un capteur de température, tous les deux étant connectés en dérivation aux bornes de la puce 12. A
noter que les dispositifs périphériques placés sur la carte peuvent être de même nature ou de nature différente comme c'est le cas de la figure 1. Selon d'autres modes de réalisation, la carte 10 pourrait comporter un seul dispositif périphérique ou plus de deux dispositifs périphériques en fonction des besoins.
Selon une caractéristique essentïelle de l'invention, tous les dispositifs périphériques placés sur la carte 10 sont connectés en dérivation aux bornes de la puce, c'est à
dire aux bornes de l'antenne 14. Ainsi chacun des dispositifs périphériques peut, comme la puce, recevoir des données et son énergie de fonctionnement en provenance du lecteur grâce au couplage électromagnétique entre l'antenne du lecteur et l'antenne 14 de la carte.
La figure 2 représente le schéma électrique d'une carte à puce classique ne disposant pas de dispositifs périphériques. Le circuit comprend d'abord l'antenne 14 et une capacïté 22 formée de la combinaison d'un condensateur et de la capacité parasite de la puce. La capacité 22 est en fait une capacité d'accord permettant, en combinaison avec l'antenne 14, de former un circuit résonnant à la fréquence des signaux électromagnétiques transmis par le lecteur. La fréquence a laquelle la résonance se produit est égale à
13,56 mégahertz (MHz) selon la norme actuelle. Une résistance 24 peut être connectée en parallèle par l'intermédiaire d'un commutateur électronique 26 à
l'intérieur de la puce, afin de générer une fréquence sous-porteuse de rétromodulation entre la carte à puce et le lecteur. Selon un exemple particulier qui correspond à la
6 norme actuelle, la fréquence sous-porteuse de rétromodulatïon est de 847 kilohertz (kHz). La fermeture et l'ouverture du commutateur 26 permettent de transmettre les données à la fréquence de rétromodulation, la modulation étant de préférence un modulation par changement de phase à
chaque changement de bit donnant lieu au changement d'état du commutateur 26. En dehors des composants déjà cités, la résistance 28 représente la résistance propre de la puce, et l'ensemble fourni par la diode zener 30 et les résistances 32 et 34 a pour fonction de limiter la tension aux bornes de l'antenne 14.
Quel que soit le dispositif périphérique intêgré sur la carte en plus de la puce, il comporte également une puce.
Mais contrairement à la puce de la carte, cette puce est utilisée comme processeur pour la mise en oeuvre de la fonction du périphérique. Par conséquent, son schéma sera similaire à celui de la figure 2 et comprendra les mêmes type de composants que celui de la puce. En supposant qu'un dispositif périphérique (dispositif d'affichage, capteur, clavier ou autre) soit connecté en parallèle sur l'antenne et la puce, le schéma électrique de l'ensemble se présente alors comme la combinaison de deux circuits électriques du même type que celui de la figure 2 tel que représenté sur la figure 3.
Le deuxième circuit connecté en parallèle aux bornes de l'antenne 14, comprend donc une capacité 42 qui représente au moins la capacité parasite du dispositif périphérique, une résistance 44 connectée en parallèle au moyen d'un commutateur 46 afin de générer une fréquence sous-porteuse de rétromodulation entre le dispositif périphérique et le lecteur et permettre ainsi au dispositif périphérique d'envoyer des données au lecteur. Enfin, la résistance 48 est une résistance équivalente à celle du dispositif périphérique, et l'ensemble formé de la diode zéner 50 et des résistances 52 et 54 a pour fonction de limiter la tension aux bornes de l'antenne 14.
7 En réalité, le circuit électrique de la figure 3 peut se réduire au circuit illustré sur la figure 4. En effet, dans la mesure où la carte ne comporte qu'une seule antenne, la capacité 60 équivalente aux capacités 22 et 42, c'est à
dire à leur somme, doit être la capacité d'accord dont la valeur est celle pour laquelle le circuit formê de l'antenne 14 et de la capacité d'accord entre en résonance à la fréquence de la porteuse transmise par le lecteur. A noter que la capacité d'accord du dispositif du périphérique est généralement plus faible que celle de la puce de telle sorte que la capacité globale est répartie à 75 % sur la capacité
de la puce et à 25 % sur la capacité du dispositif périphérique. De même, la résistance 62 est la résistance équivalente aux deux résistances 28 et 48 en parallèle.
Quant à l'ensemble formé de la diode zéner 64 et des résistances 66 et 68, c' est en fait l' ensemble de la diode 30 et des résistances 32 et 34 ou l'ensemble de la diode 50 et des résistance 52 et 54 qui a le seuil le moins élevé.
Le circuit électrique illustré sur la figure 4 comprend deux éléments de commutation. La résistance 24 et le commutateur 26 (lorsqu'il est fermé) servent à la transmission des information de la puce vers le lecteur à
une certaine fréquence (par exemple 847 KHz), alors que la résistance 44 et le commutateur 46 (lorsqu'il est fermé) servent à la transmission des informations du dispositif périphérique vers le lecteur à une fréquence qui peut être différente de celle utilisée par la puce. A noter qu'il y a autant d'éléments de commutation formés d'une résistance et d'un commutateur qu'il y a de dispositifs périphériques, y compris la puce, présents sur la carte. Comme mentionné plus haut, la modulation utilisée pour la transmission des informations à partir de chacun des dispositifs périphériques est une modulation par changement de phase à
chaque changement de bit donnant lieu au changement d'état du commutateur associé.
8 De façon générale, les dispositifs périphériques présents sur la carte peuvent fonctionner avec le même lecteur que la puce ou avec des lecteurs différents. Si c'est le même lecteur, ce dernier comporte un système anti-collision permettant au lecteur de dialoguer simultanément avec les différents dispositifs périphériques présents sur la carte. Dans ce cas, le lecteur dialogue avec la puce et les dispositifs périphériques comme s'ils étaient connectés à des antennes différentes et/ou placés sur différentes 1o cartes .
Le ou les dispositifs périphëriques peuvent également exploiter des données émises sous forme d'instructions par la puce. Dans ce mode de réalisation, le dialogue s'effectue par l'antenne en utilisant la résistance de rétromodulation du dispositif périphérique, la puce agissant comme un lecteur en modulant le signal présent sur l'antenne par les données à transmettre. Dans ce cas, seule la puce peut dialoguer avec les dispositifs périphériques que si elle est correctement alimentée, ce qui constitue un élément de sécurité.
Un autre cas de dialogue direct avec la puce est le cas où le dispositif périphérique est un dispositif d'affichage affichant les résultats d'une transaction effectuée par la puce. Ainsi, le dispositif d'affichage peut notamment afficher la somme d'argent restant sur la carte à
puce sans contact, si cette dernière est un porte-monnaie électronique. Il peut également afficher des informations liées au fonctionnement de la carte.
Selon le mode de réalisation illustré sur la figure 1, le dispositif périphérique 16 est un dispositif d'affichage alors que le dispositif périphérique 18 est un capteur de température, une telle carte êtant utilisée par exemple pour un suivi de la chaîne du froid pour des produits surgelés.
Lorsque la carte est plongée dans le champ du lecteur, ce dernier questionne le capteur de température 18 et mémorise la valeur lue dans sa mémoire. Puis il procède à l'affichage
9 de cette valeur sur l'écran du dispositif d'affichage 16 grâce aux signaux d'informations transmis entre le lecteur et l'antenne de la carte. Comme mentionné précédemment, la valeur de température fournie par le capteur peut être transmise à la puce 12 qui transmet elle-même cette valeur au dispositif d'affichage 16 par modulation des signaux reçus du lecteur, le lecteur ne servant dans ce cas qu'à
fournir l'énergie à la puce 12 et au dispositif 16 pendant leur échange de données.
l0 Selon un mode de réalisation préférentiel, l'affichage est rendu rémanent, ce qui permet à l'utilisateur d'avoir le temps de prendre connaissance des informations à tout moment après la transaction avec le lecteur.
Selon un mode de réalisation particulier, le dispositif périphérique est un clavier, et préférentiellement un clavier numérique. Cette fonction peut être particulièrement intéressante dans l'application de la carte à puce sans contact comme porte-monnaie électronique.
En effet, un tel dispositif peut être utilisé pour saisir la somme d'argent que l'on veut charger dans le porte-monnaie électronique à partir d'un distributeur. Un tel clavier peut être également utilisé pour saisir un code d'accès. Le fonctionnement de ce type de périphérique nécessite que l'objet sans contact reste présent dans le champ du lecteur lors de la saisie.
Enfin, chacun des dispositifs périphériques a peu d' incidence ni sur le fonctionnement de la puce, ni sur le fonctionnement des autres dispositifs périphériques de l'objet portable, ni sur les transactions qui sont réalisées entre la puce, les autres dispositifs périphériques et leurs lecteurs. Ainsi, un dysfonctionnement ne doit pas avoir d'influence sur la fonctionnalité des autres éléments de l'objet portable sans contact, que ce soit la puce ou les autres dispositifs périphériques. L'utilisateur peut donc toujours se servir des fonctions de la puce et des autres dispositifs pêriphériques se trouvant sur la carte.

Claims (9)

REVENDICATIONS
1. Objet portable sans contact (10) comprenant une puce (12) et une antenne (14) permettant la communication de signaux électromagnétiques entre ladite puce et un lecteur associé audit objet portable sans contact, les bornes de ladite antenne étant connectées aux bornes de ladite puce ;
ledit objet portable sans contact étant caractérisé en ce qu'il comprend également au moins un dispositif périphérique sans contact (16, 18), différent d'une puce et ayant une fonction différente de ladite puce, connecté en parallèle aux bornes de ladite antenne et dont l'énergie pour fonctionner est extraite des signaux électromagnétiques provenant dudit lecteur et fournie par ladite antenne.
2. Objet portable (10) selon la revendication 1 , dans lequel ledit dispositif périphérique comprend une capacité
(42) qui constitue une capacité d'accord en combinaison avec la capacité de ladite puce (22) de façon a former un circuit résonnant avec ladite antenne (14) à la fréquence des signaux électromagnétiques.
3. Objet portable (10) selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit dispositif périphérique sans contact est un dispositif d'affichage (16).
4. Objet portable (10) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit dispositif périphérique sans contact est un clavier.
5. Objet portable (10) selon l'une des revendication 1 à 3, caractérisé en ce que ledit dispositif périphérique sans contact est un capteur de température.
6. Objet portable (10) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ledit dispositif périphérique (16, 18) peut envoyer des informations audit lecteur par rétromodulation, par l'intermédiaire de ladite antenne (14).
7. Objet portable (10) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ledit dispositif périphérique (16, 18) dialogue avec ladite puce par modulation des signaux fournis par ladite antenne.
8. Objet portable (10) selon la revendication 6 ou 7, dans lequel ledit dispositif périphérique (16, 18) comporte en parallèle sur les bornes de ladite antenne (14) une résistance (44) et un commutateur (46) qui, lorsqu'il est fermé, permet de transmettre des informations dudit dispositif périphérique vers ledit lecteur ou vers ladite puce (12).
9. Objet portable(10) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il est utilisé comme porte-monnaie électronique.
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