УСТРОЙСТВО РАДИОЧАСТОТНОЙ ИДЕНТИФИКАЦИИ

Полезная модель относится к радиотехнике и предназначена для радиочастотной идентификации текстильных изделий (белье, одежда, амуниция и т. п.).
Известны технические решения пассивных радиочастотных меток для идентификации текстильных изделий ([1]; [2]; [3]).
Радиочастотные метки представляют собой многослойную структуру. Обязательным условием для работы данных меток является наличие вспомогательной подложки, на которой располагается внешняя антенна в определенной конфигурации. Радиочастотная метка ближнего радиуса действия считывания должна быть спозиционированна по центру и зафиксирована по отношению к внешней антенне, которая вшита или закреплена на вспомогательной подложке. При этом радиочастотная метка ближнего радиуса действия должна находиться в непосредственной близости от внешней антенны для надежной индукционной связи, в противном случае метка не пригодна для большого расстояния считывания. Недостатком данного решения является ненадежность при многократных стирках, узкая полоса частот и громоздкость конструкции. При многократных стирках индукционная связь нарушается, так как нарушается близость расположения радиочастотной метки ближнего радиуса действия относительно внешней антенны, а определенная конфигурация внешней антенны делает метку узкополосной, настроенную на определенный диапазон частот.
Наиболее близким техническим решением является радиочастотная метка, состоящая из печатной платы с чипом для радиочастотной идентификации и внешней антенны в виде пружин [4], [5]. Данная конструкция малопригодна для задачи идентификации текстильных изделий из-за конструктивных недостатков. Недостатки: жесткость и ломкость пружин при воздействии переменного напряжения, отсутствие герметизирующего корпуса, укая полоса частот, большие габариты.
Радиочастотные метки, используемые в настоящее время для идентификации текстильных изделий, не отвечают требованиям надежности, скрытности и минимизации, имеют большие габариты, а в ряде случаев имеют узкий диапазон частот.
Достигаемым техническим результатом при использовании заявляемой полезной модели является увеличение надежности, универсальности по отношению к системам радиочастотной идентификации различных диапазонов частот, увеличение мощности излучение и расстояния считывания, а также минимизация размеров и увеличение скрытности радиочастотной метки.
0
0
0
Значительно уменьшить размеры и увеличить скрытность радиочастотной метки можно, если сделать ее в виде тонкого, гибкого и эластичного «волоса». Данная конструкция позволит легко интегрировать радиочастотную метку в существующий шов текстильного изделия, сделать ее незаметной для человеческих глаз и малозаметной при тактильном прикосновении к текстильному изделию. Наиболее оптимальным решением для данной конструкции является использование симметричного (несимметричного) вибратора в качестве антенны с минимальными размерами (электрическая длина значительно меньше резонансной). Однако известно, что при длине симметричного или несимметричного вибратора менее λ/2 или λ/4 (λ - рабочая длина волны) входное сопротивление антенны имеет емкостный характер [6], поэтому для обеспечения хорошего согласования антенны необходимо применить способ компенсации емкостного сопротивления. В заявляемой полезной модели для компенсации емкостного сопротивления предлагается использовать катушку индуктивности, которая компенсирует емкостный характер антенны, при этом уменьшается волновое сопротивление, повышается мощность излучения, увеличивается согласование с антенной и укорачивается сама антенна. Данная удлиняющая катушка индуктивности подключается параллельно идентификационной микросхеме в месте питания антенны. В предложенной полезной модели мы используем данную катушку индуктивности в качестве устройства согласования и укорочения антенны.
Как известно, чем меньше меняется входное сопротивление при изменении частоты, тем антенна более широкополосная, а радиочастотная метка более универсальная по отношению к системам радиочастотной идентификации различных диапазонов частот. Кроме того, у данного технического решения можно выделить дополнительный положительный эффект, который заключается в расширении области использования радиочастотной метки за счет ее нечувствительности к различным радиопрозрачным материалам (дерево, резина, пластик, стекло и др.). Указанные материалы могут смещать частотный диапазон излучаемого сигнала и уменьшать расстояние считывания радиочастотной метки. Примером может служить маркировка радиочастотными метками шин для транспорта, которые изготовлены из резины.
Значительно повысить надежность и прочность конструкции можно, если в качестве антенны использовать гибкий трос, выполненный из тонких металлических нитей, переплетенных между собой, который дополнительно может быть покрыт полимерным материалом. Данное решение необходимо для того, чтобы исключить разрыв антенны, так как переплетенные между собой металлические нити имеют повышенную прочность на разрыв. В качестве материала металлических нитей могут быть выбраны: нержавеющая сталь, оцинкованная сталь, никель, медь, молибден, вольфрам, медные сплавы и т.д. Полимерное покрытие троса необходимо для увеличения прочности металлического троса, а
также для того, чтобы исключить его развязывание. Гибкий трос соединяется с платой радиочастотной метки предпочтительно посредством сварки, пайки или склеивания электропроводящим клеем.
При использовании более мягких материалов антенны, таких как медь, медные сплавы, молибден, вольфрам и т.д., в местах выхода антенны из герметичного корпуса для увеличения надежности может быть использовано дополнительное эластичное полимерное покрытие. Данный полимер может быть выполнен из термоусадочного материала.
Полезная модель поясняется с помощью фиг. 1-5, на которых показаны варианты меток для радиочастотной идентификации текстильных изделий со следующими обозначениями:
1. Идентификационная микросхема.
2. Удлиняющая катушка индуктивности.
3. Двухсторонняя печатная плата с переходными сквозными отверстиями.
4. Места электрического соединения металлического троса с печатной платой.
5. Антенна/выполненная из гибкого металлического троса.
6. Полимерное покрытие металлического троса.
7. Термостойкий полимерный корпус.
8. Дополнительное эластичное полимерное покрытие.
Радиочастотная метка состоит из двухслойной печатной платы (3) с переходными отверстиями. С одной стороны на печатной плате припаяна или приварена идентификационная микросхема (1), которая может быть выполнена в виде отдельного кристалла или в виде закорпусированной микросхемы с выводами. С другой стороны на печатной плате припаяна удлиняющая катушка индуктивности (2). Удлиняющая катушка индуктивности может быть выполнена в виде электронного компонента для поверхностного монтажа. С двух сторон к печатной плате (3) припаян или приварен гибкий металлический трос (5), который состоит из переплетенных между собой металлических нитей. Трос может быть покрыт полимерным материалом (6) для увеличения надежности.
Для герметизации соединений и защиты платы от внешних воздействий используется полимерный корпус (7). Полимерный корпус (7) может быть выполнен из термостойкого полимера, обладающего высокой прочностью и устойчивостью к многократным знакопеременным нагрузкам, высокой стойкостью к давлению, в том числе при высокой температуре, высокой химической стойкостью, стойкостью к щелочам, солям и органическим растворителям.
Места выхода антенны из герметичного полимерного корпуса могут быть защищены от перелома дополнительным эластичным полимерным покрытием (8), которое может быть выполнено из термоусаживаемого материала.
На фиг. 1 показан вид радиочастотной метки в разрезе.
На фиг. 2 показан частный случай радиочастотной метки в разрезе с полимерным покрытием (6) на антенне (5).
На фиг. 3 показан частный случай радиочастотной метки в разрезе с дополнительным эластичным полимерным покрытием (8) в местах выхода антенны из герметичного полимерного корпуса.
На фиг. 4 показан общий вид радиочастотной метки.
Метка для радиочастотной идентификации текстильных изделий работает следующим образом. В целях обеспечения идентификации текстильных изделий, заинтересованная сторона, например компания, которая занимается стиркой белья, вставляет в шов каждого текстильного изделия метку радиочастотной идентификации. Антенна обеспечивает прием сигнала от устройства считывания и обратную передачу индивидуальной информации, содержащейся в идентификационной микросхеме.
Используемая литература:
1. DK 2405054 (Т3) - 2013-05-06.
2. US 2015278671 (А1) - 2015-10-01.
3. JP 5867777 (В2) - 2016-02-24.
4. CN 205176910 (U) - 2016-04-20.
5. US 2013299597 (А1) - 2013-11-14.
6. Пистолькорс А.А. Антенны. М., 1947.