ES2247032T3 - Circuito de accionamiento de antena a pico de corriente constante. - Google Patents

Abstract

Un circuito electrónico destinado a alimentar una bobina emisora de campo magnético, que presenta un primer terminal de entrada (1) para recibir una tensión de alimentación (Ubat), un segundo terminal de entrada (2) para recibir una señal de mando periódica (SC), un terminal de salida (4) para aplicar una tensión de salida (U) en los terminales de la susodicha bobina emisora (L), de manera que convierta la susodicha señal de mando periódica en un campo magnético periódico emitido por la bobina, caracterizado por el hecho de que, la susodicha tensión de salida (U) es una señal periódica que presenta un periodo idéntico al periodo de la señal de mando (SC) y un ciclo de servicio que depende de la tensión de alimentación (Ubat), para que una corriente que circula en la bobina presente una intensidad de cresta que corresponda a una intensidad de cresta de referencia.

Description

Circuito de accionamiento de antena a pico de corriente constante.

La invención concierne un circuito electrónico destinado a alimentar una bobina emisora de un campo magnético, que presenta un primer terminal de entrada para recibir una tensión de alimentación, un segundo terminal de entrada para recibir una señal de mando periódica, un terminal de salida para aplicar una tensión de salida en los terminales de la susodicha bobina emisora, de manera que convierta la susodicha señal de mando periódica en un campo magnético periódico emitido por la bobina.

Un circuito como este está más particularmente destinado a alimentar una bobina emisora que forma una antena en un sistema de acceso llamado "manos libres" a un recinto cerrado, pudiendo ser este recinto por ejemplo un vehículo automóvil. Un sistema como este también puede servir para autorizar o prohibir el arranque de un vehículo. Un sistema como este comprende generalmente un dispositivo de reconocimiento que presenta una antena bajo la forma de una bobina que emite un campo magnético periódico para efectuar un intercambio de datos con un elemento de identificación por autentificar. Para esta aplicación, las dos características útiles de este campo magnético son su frecuencia y su diagrama de emisión. Clásicamente, el circuito de alimentación de la bobina emisora recibe una señal de mando de una frecuencia dada, y aplica a la bobina emisora una tensión que presenta la frecuencia de la señal de mando y que presenta como amplitud la amplitud de la tensión de la batería del vehículo.

En un vehículo equipado por ejemplo con una batería de tipo 12 voltios, la tensión de alimentación de la batería puede fluctuar entre 10 y 16 voltios, de este modo, cuando estas fluctuaciones repercuten directamente en la amplitud de la tensión de salida, que se aplica a la bobina emisora, esto tiene como resultado fluctuaciones correspondientes del alcance del campo magnético. Estas fluctuaciones son perjudiciales, ya que se desea que la autentificación del elemento de identificación pueda ser siempre efectuada en condiciones estándar como por ejemplo una distancia mínima estándar entre el usuario y el vehículo.

Se puede poner remedio a este problema integrando un regulador de tensión en el circuito de alimentación de la bobina emisora, para presentar un diagrama de emisión del campo magnético cuya forma no varíe en función de las fluctuaciones de la tensión de alimentación. El defecto de esta solución es el aumento del coste de fabricación del circuito de alimentación.

El objetivo de la invención es poner remedio a estos inconvenientes.

Con este propósito, la invención tiene por objeto un circuito electrónico destinado a alimentar una bobina emisora de campo magnético, que presenta un primer terminal de entrada para recibir una tensión de alimentación, un segundo terminal de entrada para recibir una señal de mando periódica, un terminal de salida para aplicar una tensión de salida en los terminales de la susodicha bobina emisora, de manera que convierta la susodicha señal de mando periódica en un campo magnético periódico emitido por la bobina, caracterizado por el hecho de que, la susodicha tensión de salida es una señal periódica que presenta un periodo idéntico al periodo de la señal de mando y un ciclo de servicio que depende de la tensión de alimentación, para que una corriente que circula en la bobina presente una intensidad de cresta que corresponda a una intensidad de cresta de referencia.

Con una disposición como esa, el circuito de alimentación administra la intensidad de cresta de la corriente que pasa por la bobina emisora para que sea siempre igual a una intensidad de cresta de referencia, de este modo, el alcance del campo magnético emitido por la bobina no fluctúa en función de las variaciones de la tensión de alimentación provista por la batería, y esto sin tener que integrar un regulador de tensión al circuito de alimentación.

En un modo preferido de realización del circuito según la invención, la intensidad de cresta de referencia es regulable lo que permite por ejemplo modificar el alcance del campo magnético emitido por la bobina para evaluar más precisamente la localización física de un elemento de identificación por autentificar en el transcurso de un intercambio de datos.

La invención se describirá ahora en referencia a las figuras anexas que ilustran una forma de realización a título de ejemplo no limitativo.

La figura 1 es una vista de un conjunto esquemático que comprende un circuito de control, y una bobina emisora.

La figura 2A es una representación gráfica de la corriente que atraviesa una bobina emisora cuando se le aplica una tensión constante.

La figura 2B es una representación gráfica de la corriente que atraviesa la bobina emisora para un primer valor de la tensión de alimentación del circuito según la invención.

La figura 2C es una representación gráfica de la corriente que atraviesa la bobina emisora para un segundo valor de la tensión de alimentación del circuito según la invención.

La figura 2D es un gráfico que ilustra la posibilidad de regular la intensidad de cresta de referencia.

La figura 3 da un ejemplo de modulación del alcance del diagrama de emisión del campo magnético.

La figura 1 es una representación esquemática de un circuito de alimentación CA según la invención que está conectado a una bobina emisora de campo magnético L. Este circuito que está conectado a una masa comprende un primer terminal de entrada 1 destinado a recibir una tensión de alimentación Ubat provista por la batería del vehículo y que puede variar en el tiempo, un segundo terminal de entrada 2 destinado a recibir una señal de mando periódica rectangular SC, y un tercer terminal de entrada 3 para recibir una tensión de referencia Uref. A la salida, este circuito de alimentación comprende un terminal 4 que está destinado a aplicar una tensión de salida U a la bobina L emisora de campo magnético, que está conectada por una parte a este terminal 4 y por otra parte a la masa. Conviene señalar que la tensión de referencia Uref es una tensión constante que corresponde a una corriente de cresta de referencia Iref deseada en la bobina emisora L. Este circuito de alimentación CA comprende un transistor MOS (no representado) que está conectado entre el primer terminal de entrada 1 y el terminal de salida 4, y que está controlado por una tensión de mando interna al circuito de alimentación según la invención. De esta forma, la tensión U aplicada en los terminales de la bobina emisora L vale Ubat cuando el transistor está cerrado.

La figura 2A que es una figura general destinada a mostrar como se establece una corriente de carga en una bobina presenta un gráfico tiempo-intensidad que muestra una primera curva I1 de establecimiento de una corriente en una bobina de resistencia R, que podría ser la bobina emisora L, en los terminales de la cual se aplica una primera tensión de alimentación constante Ubat1 a partir del instante t=0. De forma similar, una segunda curva I2 representa el establecimiento de la corriente en la bobina para una segunda tensión de alimentación constante Ubat2.

De forma más general, este gráfico muestra que la intensidad límite de la corriente en la bobina vale Ubat/R, en el caso en el que se aplique una tensión constante que valga Ubat en los terminales de la bobina. Por otra parte se puede ver que las curvas I1 y I2 de establecimiento de las corrientes presentan formas diferentes, de modo que si se fija una intensidad de cresta de referencia, como pro ejemplo Iref1, inferior a Ubat1/R y a Ubat2/R, a alcanzar en la bobina, el tiempo necesario para alcanzar esta intensidad presenta un valor diferente \Deltaton1, \Deltaton2 según si la tensión constante aplicada en los terminales de la bobina es Ubat1 o Ubat2. Cuantitativamente, el tiempo para alcanzar una intensidad Iref es tanto más largo como la tensión Ubat aplicada es débil.

La figura 2B presenta un gráfico que muestra como una señal de mando cuadrada SC que presenta una frecuencia f es convertida por el circuito de alimentación CA según la invención en una tensión de mando Uc para obtener una corriente I en la bobina emisora L, presentando esta corriente en la bobina emisora L una frecuencia f, y una intensidad de cresta de referencia Iref1. Esta tensión de mando Uc controla el estado abierto o cerrado del transistor MOS de tal manera que éste está cerrado cuando Uc es no nula y abierto en caso contrario.

Como se puede ver en este gráfico, cuando el circuito recibe el frente ascendente de un rectángulo de la señal de mando, aplica en los terminales de bobina emisora L la tensión Ubat1 durante un tiempo \Deltaton1 que corresponde al intervalo necesario para que la corriente en la bobina emisora alcance el valor Iref, después, durante un intervalo de tiempo \Deltatoff1, la tensión Ubat1 ya no se aplica en los terminales de la bobina emisora de manera que la corriente decrezca en ésta. De este modo una señal de mando periódica SC de frecuencia f es convertida en una corriente I en la bobina emisora, de frecuencia f y cuya intensidad de cresta vale Iref1.

En la figura 2C, que es un gráfico que representa las mismas señales que aquellas de la figura 2B, para el caso en el que la tensión de alimentación ya no vale Ubat1 sino Ubat2, con Ubat2 < Ubat1, se puede ver que el tiempo \Deltaton2 necesario para que la corriente en la bobina emisora L alcance el valor Iref1 es superior al tiempo \Deltaton1 que aparece en la figura 2B. De este modo, el circuito de alimentación según la invención es capaz de convertir una señal de mando SC en una corriente I en la bobina emisora L que presente una intensidad de cresta que valga Iref1 independientemente de las variaciones de la tensión de alimentación provista por la batería del vehículo.

De una forma más general, la señal de mando rectangular SC es convertida en una tensión de mando periódica de aspecto rectangular Uc que presenta un ciclo de servicio r adaptado para que el intervalo \Deltaton durante el cual la tensión de la batería Ubat se aplica a los terminales de la bobina emisora corresponda al intervalo necesario para que la corriente en la bobina emisora alcance el valor Iref. De este modo, el ciclo de servicio r que vale r = \Deltaton/(\Deltaton + \Deltatoff) se calcula a partir de \Deltaton para respetar la condición \Deltaton + \Deltatoff = p en la cual p designa el periodo de la señal de mando (p = 1/2\Pif).

El tiempo \Deltaton se establece en función de la tensión de alimentación Ubat, de la resistencia R y de la inductancia L de la bobina emisora, y finalmente de la corriente de cresta Iref deseada en la bobina emisora. Para una bobina emisora que presenta una inductancia L y una resistencia R, el tiempo de carga \Deltaton necesario para alcanzar una intensidad Iref bajo una tensión de alimentación Ubat puede ser aproximado con la relación:

\Delta ton = -(L/R).ln(1-(R.Iref/Ubat))\hskip0,5cm (*)

donde ln designa la función Logaritmo Neperiano.

En la figura 2D, que es un gráfico que representa las mismas señales que aquellas de las figuras 2By 2C, para el caso en el que la tensión de alimentación vale Ubat1 y en el que la corriente de referencia vale ya no Iref1 sino Iref2, con Iref2 < Iref1, se puede ver que el circuito de alimentación según la invención es capaz de convertir una señal de mando en una corriente en la bobina emisora que presente una intensidad de cresta que valga Iref2. De este modo, el circuito de alimentación según la invención interpreta la tensión Uref para deducir la corriente de cresta de referencia Iref, para deducir el ciclo de servicio r correspondiente. Como en los casos precedentes descritos por las figuras 2A, 2B, y 2C, el circuito de alimentación ajusta el ciclo de servicio de la tensión de mando Uc para que la corriente de cresta en la bobina emisora presente el valor deseado.

El circuito de alimentación según la invención podrá comprender por ejemplo un microcontrolador para calcular el valor \Deltaton en función de la relación (*) o de una expresión próxima a ésta, y mandar por ejemplo la apertura y el cierre de un transistor MOS conectado entre el terminal de entrada 1 y el terminal de salida 4. El microcontrolador podrá también elegir el valor de \Deltaton en una tabla de datos que contiene. De este modo, el transistor MOS estará cerrado cuando la tensión de mando Uc será no nula, durante el intervalo \Deltaton, para que la corriente I en la bobina L alcance el valor de la corriente de cresta Iref, después, el transistor MOS estará abierto durante el intervalo \Deltatoff para que la corriente en la bobina emisora decrezca hasta que la tensión de mando Uc sea de nuevo no nula. De una manera general, una evaluación de la tensión de alimentación Ubat de la batería del vehículo se realiza para calcular el valor \Deltaton y este mismo valor es entonces utilizado durante toda la duración de un intercambio de datos entre el dispositivo de reconocimiento y el elemento de identificación.

En otro modo de realización, el valor \Deltaton podrá ser generado por un circuito electrónico especializado.

Por lo que respecta a la forma de la señal que corresponde a la corriente en la bobina emisora, conviene señalar que ésta podrá tomar la forma de una señal triangular que presente un aspecto próximo a aquel que se presenta en las figura 2A, 2B, 2C, y 2D teniendo en cuenta las características propias de los componentes electrónicos utilizados.

La emisión a nivel del dispositivo de reconocimiento cuyo objetivo es generalmente transmitir un tren de bits en dirección de un elemento de identificación podrá por ejemplo realizarse según las frecuencias de 125 KHz y 133 kHz. En este caso, se acuerda por ejemplo que la emisión de una señal 125 kHz durante 1 ms corresponde a la emisión de un bit que vale 1, y que la emisión de una señal 133 kHz durante 1 ms corresponde a la emisión de un bit que vale 0, lo que permite al elemento de identificación reconstituir el tren de bits emitido por el dispositivo de reconocimiento al analizar la señal recibida. De esta forma, para emitir el tren de bit 1011, el dispositivo de reconocimiento va a emitir a 125 kHz durante 1 ms, después a 133 kHz durante 1 ms, después a 125 kHz durante 2 ms.

La figura 3 que es una ilustración del diagrama del campo magnético emitido por una bobina emisora comprende una bobina emisora L y diagramas de emisión D1 y D2 que corresponden por ejemplo a las intensidades de cresta de referencia Iref1 e Iref2. En efecto, el diagrama de radiación de un campo magnético emitido por una bobina emisora es proporcional a la corriente que atraviesa la bobina. De este modo, el alcance del campo emitido es pues proporcional al valor Iref de la intensidad de cresta de referencia elegida. Finalmente, teniendo en cuenta el hecho de que la bobina emisora de campo magnético está generalmente situada en las cercanías de la caja metálica del vehículo, los fenómenos capacitivos que aparecen entre la bobina emisora y la chapa pueden dar lugar a la emisión de un campo eléctrico de la misma frecuencia que el campo magnético emitido, de tal modo que el campo emitido es entonces un campo electromagnético.

La invención no está únicamente reservada a las realizaciones descritas más arriba, y podrá aplicarse también a cualquier terreno en el que se desee alimentar una bobina emisora para emitir un campo magnético según un diagrama que permanezca estable independientemente de las fluctuaciones de la tensión de alimentación.

Claims (3)

1. Un circuito electrónico destinado a alimentar una bobina emisora de campo magnético, que presenta un primer terminal de entrada (1) para recibir una tensión de alimentación (Ubat), un segundo terminal de entrada (2) para recibir una señal de mando periódica (SC), un terminal de salida (4) para aplicar una tensión de salida (U) en los terminales de la susodicha bobina emisora (L), de manera que convierta la susodicha señal de mando periódica en un campo magnético periódico emitido por la bobina, caracterizado por el hecho de que, la susodicha tensión de salida (U) es una señal periódica que presenta un periodo idéntico al periodo de la señal de mando (SC) y un ciclo de servicio que depende de la tensión de alimentación (Ubat), para que una corriente que circula en la bobina presente una intensidad de cresta que corresponda a una intensidad de cresta de referencia.

2. Un circuito electrónico según la reivindicación 1 en el cual la intensidad de cresta de referencia es regulable para modificar voluntariamente el alcance (D1, D2) del campo magnético emitido.

3. Un sistema llamado manos libres destinado a mandar el desbloqueo de puertas de un vehículo y/o a autorizar el arranque de un vehículo que comprende un circuito eléctrico según la reivindicación 1 ó 2, en el cual la tensión de alimentación es provista por una batería del vehículo.