CN101556656B - 无源磁感应电子标签 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无源磁感应电子标签，要解决的技术问题是在无源、不同磁场环境下，电子标签能够接收和发送不同的数据。本发明的无源磁感应电子标签，天线经检波电路连接三极管的发射极，三极管的集电极接磁敏检测电路的电源输入端、控制电路和存储器，基极接控制电路和存储器，磁敏检测电路的输出端与控制电路和存储器连接，所述存储器为两个以上电可擦写可编程只读存储器。本发明与现有技术相比，在电子标签内设置磁敏检测电路，在有微波照射该电子标签时，磁敏检测电路检测当前磁场强度，根据当前磁场强度不同，电子标签内部被选通的存储器不同，从而实现不同磁场环境下，读写器读同一个电子标签，得到不同的数据内容或状态的信息。

Description

无源磁感应电子标签

技术领域

本发明涉及一种电子标签，特别是一种无源电子标签。

背景技术

射频识别RFID系统中的电子标签可为有源电子标签，也可以为无源电子标签。有源电子标签接收发送数据靠所携带的电源供电。无源电子标签内部不使用任何电池就可以接收和发送数据，它可以通过变压器、电磁波的吸收或者反射得到能量。由于有源电子标签的寿命受到电池寿命的限制，因此无源电子标签更适合应用在不方便使用电池的场合。随着RFID应用领域日益宽广，在一些特殊的环境，如磁场环境下，需要电子标签能够随着工作环境的磁场变化而读出不同内容的标签数据或状态信息，并能对标签数据内容进行改写。

发明内容

本发明的目的是提供一种无源磁感应电子标签，要解决的技术问题是在无源、不同磁场环境下，电子标签能够接收和发送不同的数据。

本发明采用以下技术方案：一种无源磁感应电子标签，所述无源磁感应电子标签的天线经检波电路连接三极管的发射极，三极管的集电极接磁敏检测电路的电源输入端、控制电路和存储器，基极接控制电路和存储器，磁敏检测电路的输出端与控制电路和存储器连接，所述存储器为两个以上电可擦写可编程只读存储器。

本发明的控制电路采用单片机。

本发明的存储器采用两个电可擦写可编程只读存储器。

本发明的天线采用印制在印制电路板上的偶极子天线，偶极子天线的两个极子分别位于印制板两面，空间上重叠，整体尺寸为161mm×49mm×1.5mm，其中的一个极子同时作为电路的接地。

本发明的检波电路采用检波管。

本发明的磁敏检测电路采用干簧管。

本发明干簧管的簧片端与控制电路相连，常闭端连接第一存储器使能端，常开端连接与第二存储器使能端。

本发明磁敏检测电路由磁敏电阻接近开关与4输入或非门芯片CD4001BC连接构成。

本发明的磁敏电阻接近开关电源输入端连接电源，并与上拉电阻的一端以及CD4001BC芯片的第14管脚相连，GND端接地，其输出端连接到上拉电阻的另一端，并与CD4001BC芯片的第1、第2、第8管脚相连，CD4001BC芯片的第3管脚与第5管脚相连，第4管脚输出第二使能控制信号，与第二存储器的使能控制输入端相连，第6管脚与第9、第11管脚相连，管7脚接地，第10管脚输出第一使能控制信号，与第一存储器的使能控制输入端相连；第12、第13管脚接控制电路的输入信号，控制电路的数据及地址端通过数据/地址总线分别与第一存储器和第二存储器的数据及地址端相连。

本发明的无源磁感应电子标签的数据调制方式是ASK调制。

本发明与现有技术相比，在电子标签内设置磁敏检测电路，在有微波照射该电子标签时，磁敏检测电路检测当前磁场强度，根据当前磁场强度不同，电子标签内部被选通的存储器不同，从而实现不同磁场环境下，读写器读同一个电子标签，得到不同的数据内容或状态的信息。

附图说明

图1是本发明的电路框图。

图2是本发明实施例的磁敏检测电路、控制电路和存储器电路框图(一)。

图3是本发明实施例的磁敏检测电路、控制电路和存储器电路框图(二)。

图4是CD4001BC电连接的等效电路

图5是根据本发明的组合应用一例

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。如图1所示，本发明的无源磁感应电子标签，具有天线和检波电路，天线经检波电路至PNP三极管的发射极，三极管的集电极接磁敏检测电路的电源输入端、控制电路和存储器，基极接控制电路和存储器的输出端，磁敏检测电路的输出端与控制电路和存储器的控制信号输入端连接，存储器为两个以上。

天线采用印制板天线，是一个整合在印制电路板上的偶极子天线，它与检波电路相连接，检波电路采用检波管。当有载波照射电子标签时，检波管把印制板天线接收的载波信号转变为直流电压，经三极管的发射极、集电极为控制电路和存储器供电。磁敏检测电路根据当前磁场检测情况使能电子标签内部多组存储器中的一组，其它组存储器全部禁止。磁敏检测电路所采用的磁敏元件均为无源器件，磁敏检测电路不需外部供电。控制电路+存储器将磁敏检测电路使能的一组存储器的数据内容读出并传送给三极管的基极，当传送数据为0(低电平)时，三极管导通，负载阻抗变小，载波被标签电路消耗吸收；当传送数据为1(高电平)时，三极管截止，负载阻抗变大，载波被天线反射，实现电子标签数据的幅移键控ASK调制。

如图2所示，控制电路+存储器设有两组存储器：第一存储器1和第二存储器2，两存储器为电可擦写可编程只读存储器EEPROM。两组存储器相同，以保证它们的使能电平一致，都是高电平或都是低电平。若存储器使能电平为高，在第一存储器1和第二存储器2使能端前加一个下拉电阻；若存储器使能电平为低，在第一存储器1和第二存储器2使能端前加一个上拉电阻，这样做的目的是让当前不使用的一组存储器使能端被有效禁止。控制电路的作用是上电不停读取存储器，其实现方式灵活多变，既可以通过一块低电压低功耗的单片机编程实现，也可以通过分立元件组合数字电路实现，还可以通过专用的集成芯片实现，本发明采用单片机编程实现，程序包含所选存储器的读时序。本发明的磁敏检测电路采用常开常闭两用干簧管。干簧管的簧片端1依据存储器使能电平的不同，也要作相应调整。若存储器使能电平为高，控制电路与干簧管相连的输入/输出I/O口始终输出高电平；若存储器使能电平为低，控制电路与干簧管相连的I/O口始终输出低电平。当然，干簧管的簧片端1也可以不与控制电路相连，只要将其直接连接到图1示的三极管的集电极上(存储器使能电平为高)，或者直接连接到地上(存储器使能电平为低)。干簧管有一个常闭端2和一个常开端3，常闭端2连接第一存储器1使能端，常开端3连接与第二存储器2使能端。两组存储器通过控制总线和数据总线与控制电路连接。在环境中无或弱磁场存在的情况下，读写器读取电子标签时，得到的电子标签数据内容来自第一存储器1；在强磁场存在的情况下，读取标签得到的标签数据内容来自第二存储器2。

所述偶极子天线的两个极子分别位于印制板两面，空间上重叠，整体尺寸为161mm×49mm×1.5mm，其中的一个极子同时作为电路的接地，检波管采用HSMS-2822，三极管采用MMBT3906，干簧管采用MKC14104，第一存储器1和第二存储器2采用93AA66，控制电路采用MSP430单片机。

如图3所示，电子标签有两组相同的存储器：第一存储器1和第二存储器2，一个控制电路，一个磁敏检测电路。第一存储器1和第二存储器2为电可擦写可编程只读存储器EEPROM。磁敏检测电路由一个磁敏电阻接近开关、一个4输入或非门芯片CD4001BC以及一个上拉电阻R1构成。电源VDD连接到磁敏电阻接近开关的电源输入端VCC，磁敏电阻接近开关的电源VDD由检波管提供，并与上拉电阻R1的一端以及CD4001BC芯片的第14管脚相连；磁敏电阻接近开关的GND端接地，其输出端OUT为控制信号ctl，连接到上拉电阻R1的另一端，并与CD4001BC芯片的第1、第2、第8管脚相连；CD4001BC芯片的第3管脚与第5管脚相连，第4管脚输出第二使能控制信号EN2，与第二存储器2的使能控制输入端EN相连；第6管脚与第9、第11管脚相连，管7脚接地，第10管脚输出第一使能控制信号EN1，与第一存储器1的使能控制输入端EN相连；第12、第13管脚接控制电路的输入信号EN，与电子标签的控制电路的输出使能控制信号端EN端相连。控制电路的数据及地址端DATA/ADD通过数据/地址总线分别与第一存储器1和第二存储器2的数据及地址端DATA/ADD相连。CD4001BC芯片及所述管脚连接后的等效电路如图4所示。控制电路同上，只要能实现“上电不停读取存储器”即可。

电子标签的工作原理：两个存储器的使能端EN高电平有效。当控制电路的使能输出端EN输出低电平时，CD4001BC的两个输出端EN1和EN2都为低电平，两个存储器都处于禁止状态；当控制电路的EN端输出高电平时，如果没有磁场靠近磁敏电阻接近开关，则磁敏电阻接近开关的OUT端输出高电平，使CD4001BC芯片的EN1输出高电平，EN2输出低电平，第一存储器1被使能有效，第二存储器被禁止，此时可以读/写第一存储器的数据；如果有磁场靠近磁敏电阻接近开关，则磁敏电阻接近开关的OUT端输出低电平，使CD4001BC芯片的EN1输出低电平，EN2输出高电平，第一存储器1被禁止，第二存储器2被使能有效，此时可以读/写第二存储器的数据。由此可见，控制电路是通过磁场来控制输出端EN1和EN2的状态值，从而使读写器读取电子标签不同存储器的数据。

所述偶极子天线的两个极子分别位于印制板两面，空间上重叠，整体尺寸为161mm×49mm×1.5mm，其中的一个极子同时作为电路的接地，检波管采用HSMS-2822，三极管采用MMBT3906，磁敏电阻接近开关采用GMR13W，上拉电阻R1为1000KΩ，第一存储器1和第二存储器2采用93AA66，控制电路采用MSP430单片机。

如图5所示，读写器读取或改写电子标签的数据，读写器与电子标签之间的通信方式可以是无线非接触的电磁耦合方式，也可以是有线连接方式。当读写器要改写电子标签中的数据时，读写器向电子标签发出写指令及数据时，电子标签接收到指令和数据，并把数据存储到指定的存储单元中；当读写器要读取电子标签中的数据时，读写器向标签发出读指令，标签接收到指令，读取指定的存储单元中的数据并把该数据传送给读写器。

已商品化的磁敏元件众多，需要根据应用情况，选择一款合适的磁敏元件，例如，干簧管或磁敏电阻接近开关。要求它能可靠地将磁场强度按照需求级数区分开。干簧管是一种无源磁敏元件，不会给无源标签增加额外的供电负担，且它是密封的、耐冲击、耐振动，几乎不受温度等环境因素影响，因此具有高可靠性和安全性。常开常闭两用干簧管具有以上优点，同时能将磁场区分为两个等级，能适应一定的应用需要。磁敏电阻接近开关也具有与干簧管相似功能。

本发明的电子标签，能够随着工作环境的磁场变化而读出不同内容的标签数据或状态信息，并能对标签数据内容进行改写。适合应用于无人监控等自动管理场合、环境恶劣的场合或要求标签能长期工作、可频繁读取的场合。因此无源设计方案更适合磁感应电子标签。

Claims (10)

1.一种无源磁感应电子标签，其特征在于：所述无源磁感应电子标签的天线经检波电路连接三极管的发射极，三极管的集电极接磁敏检测电路的电源输入端、控制电路和存储器，基极接控制电路和存储器，磁敏检测电路的输出端与控制电路和存储器连接，所述存储器为两个以上电可擦写可编程只读存储器。

2.根据权利要求1所述的无源磁感应电子标签，其特征在于：所述控制电路采用单片机。

3.根据权利要求2所述的无源磁感应电子标签，其特征在于：所述存储器采用两个电可擦写可编程只读存储器。

4.根据权利要求3所述的无源磁感应电子标签，其特征在于：所述天线采用印制在印制电路板上的偶极子天线，偶极子天线的两个极子分别位于印制板两面，空间上重叠，整体尺寸为161mm×49mm×1.5mm，其中的一个极子同时作为电路的接地。

5.根据权利要求4所述的无源磁感应电子标签，其特征在于：所述检波电路采用检波管。

6.根据权利要求5所述的无源磁感应电子标签，其特征在于：所述磁敏检测电路采用干簧管。

7.根据权利要求6所述的无源磁感应电子标签，其特征在于：所述干簧管的簧片端与控制电路相连，常闭端连接第一存储器使能端，常开端连接第二存储器使能端。 

8.根据权利要求5所述的无源磁感应电子标签，其特征在于：所述磁敏检测电路由磁敏开关、上拉电阻及芯片CD4001BC连接构成。

9.根据权利要求8所述的无源磁感应电子标签，其特征在于：所述磁敏开关电源输入端连接电源，并与上拉电阻的一端以及CD4001BC芯片的第14管脚相连，GND端接地，其输出端连接到上拉电阻的另一端，并与CD4001BC芯片的第1、第2、第8管脚相连，CD4001BC芯片的第3管脚与第5管脚相连，第4管脚输出第二使能控制信号，与第二存储器的使能控制输入端相连，第6管脚与第9、第11管脚相连，第7管脚接地，第10管脚输出第一使能控制信号，与第一存储器的使能控制输入端相连；第12、第13管脚接控制电路的输入信号，控制电路的数据及地址端通过数据/地址总线分别与第一存储器和第二存储器的数据及地址端相连。

10.根据权利要求7或9所述的无源磁感应电子标签，其特征在于：所述无源磁感应电子标签的数据调制方式是ASK调制。 

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