CN103124989B - 具有集成eas和能量收获磁性元件的安全标签 - Google Patents

Abstract

一种EAS安全标签，用于在一个标签内提供EAS和电池充电特征两者。标签包括可充电电池和包含磁芯和设置在磁芯的至少一部分周围的至少一个线圈绕组的天线。天线当位于磁场中时供应与施加的第一频率和第二频率对应的电压。标签还包括具有与第一频率对应的共振频率的EAS电路和具有与第二频率对应的共振频率的能量收获电路，这里，电池再充电电路将可充电电池再充电。根据暴露标签的磁场，或者EAS电路被启用由此允许启用EAS检测，或者能量收获电路从而允许电池被再充电。

Description

具有集成EAS和能量收获磁性元件的安全标签

技术领域

本发明一般涉及电子物品监视安全系统，特别是涉及具有集成能量收获电路的安全系统标签和方法。

背景技术

电子物品监视（“EAS”）系统通常用于零售店和其它环境中，以防止未授权的从保护区域的货物取出。一般而言，在保护区域的出口配置检测系统，该检测系统包含能够在称为“询问区域”的出口处产生电磁场的一个或更多个发射器和天线（“台架”）。被保护的物品贴附有EAS标记，该EAS标记当活动时在穿过该询问区域时产生响应信号。同一个或另一个“台架”中的天线和接收器检测该响应信号并产生报警。某些EAS标签，一般称为“报警”标签，在实际的标签器件内包含处理器和可听报警换能器。因此，实际的标签“知道”什么时候它被EAS入口询问并在被触发时发出可听警告。

不管使用的EAS标签的具体类型如何，EAS标签都一般包含在使用中向标签的内部部件供电的电源，诸如电池。事实上，标签常常包含永久固定于标签自身内的电池或类似的电源，以防止商店扒手或其它人去除或损害它。标签一般被设计和制造，使得不能接近电源。这种去除或损害会使得标签不能操作，由此使其不能用作安全措施。虽然实际中EAS标签一般在购买时从物品被去除并随后被存放以供随后的货物重新使用，但是，标签的重复使用能力不幸地会受永久固定的电源的寿命限制。该限制特性会由此导致不能有效地长期使用标签，而导致标签被舍弃并被具有新鲜电源的标签替代，由此增加货物安全化的总体成本。

为了管理和限制能量消耗，一些标签方案包括加入诸如唤醒开关的能量管理硬件。一般地，为了实际长的电池寿命，能量管理硬件工作而限制标签电力、性能和功能。这种结果是不希望的。

并且，虽然一种方案可在标签中包含非常大的电源，但是，出于大量的原因，这种方案不是所希望的。首先，与较小的电池相比，较大的例如为电池的电源增加成本和重量。由于标签应尽可能地不显眼，因此，向物件固定在物理上较大的标签会不利地影响被保护物件对于潜在的物件购买者的吸引力。并且，当标签功能增加时，例如，标签提供EAS和射频识别（“RFID”）功能，还需要在标签外壳内包含附加的部件和电路。因而，为了提供附加的功能，要更好地利用标签外壳空间资源，而不是只将空间利用于大的电源。

因此，希望具有尽管永久地固定电源但是与已知的标签相比可以以不必明显增加标签尺寸的方式被重复使用的标签。

发明内容

本发明有利地提供用于在单一标签内提供EAS和RFID连同电池充电特征的方法和系统。EAS安全标签包括可充电电池和具有磁芯和设置在芯的至少一部分周围的至少一个线圈绕组的天线。天线根据与标签所处的磁场对应的频率供应与第一频率或第二频率对应的电压。标签包括具有与第一频率对应的共振频率的EAS电路和具有与第二频率对应的共振频率的能量收获电路，这里，能量收获电路将可充电电池再充电。根据暴露标签的磁场，或者EAS电路被启用由此允许启用EAS检测，或者能量收获电路从而允许电池被再充电。

另外，与RFID标签天线连接的电池辅助或有源RFID元件允许通过I/O针进行传感器输入，以诸如当安全标签进入EAS系统中时产生报警消息。该消息被传播到RFID读取器，该RFID读取器可警告商店工作人员什么物件以未授权的方式离开商店。RFID元件还可在电池电荷较低时产生报警或警告消息，从而警告商店工作人员标签需要被再充电。

在本发明的一个方面中，提供一种安全标签。标签包括：可充电电池；包含磁芯和设置在芯的至少一部分周围的至少一个线圈绕组的磁性元件，磁性元件供应与施加的第一频率和第二频率的磁场对应的电压；具有与第一频率对应的共振频率的EAS电路；和具有与第二频率对应的共振频率的能量收获电路，能量收获电路将第二频率电压转换成用于可充电电池的电池电压信号。

在本发明的又一方面中，提供一种安全标签。安全标签包括：可充电电池；被配置为供应与施加的第一频率和第二频率的磁场对应的电压的磁性元件。磁性元件包含：磁芯；被设置在磁芯的至少一部分周围的第一线圈绕组，第一绕组与第一频率对应；和被设置在磁芯的至少一部分周围的第二线圈绕组，第二绕组与第二频率对应。标签还包括具有与第一频率对应的共振频率的EAS电路和具有与第二频率对应的共振频率的能量收获电路，能量收获电路将第二频率电压转换成用于可充电电池的电池电压信号。

在本发明的另一方面中，提供一种用于将EAS和电池充电能力集成于安全标签中的方法。安全标签包含具有磁芯和设置在芯的至少一部分周围的至少一个线圈绕组的磁性元件，磁性元件供应与施加的第一频率和第二频率的磁场对应的电压。方法包括：当磁性元件被置于与第一频率对应的磁场中时，启用EAS模式；和当磁性元件被置于与第二频率对应的磁场中时，启用能量收获模式。

附图说明

结合附图参照以下的详细的描述，可以更容易、更透彻地理解本发明及其伴随的优点和特征，其中，

图1是根据本发明的原理构建的包含EAS标签和EAS再充电站的示例性EAS系统的顶视图；

图2是加入本发明的特征的EAS标签的部件的框图；

图3是根据本发明的原理构建的示例性EAS标签的透视图；

图4是根据本发明构建的EAS标签的示意图，该EAS标签加入EAS报警电路和能量收获电路；

图5是本发明的替代性实施例的示意图。

具体实施方式

在详细描述根据本发明的示例性实施例之前，注意到实施例主要属于与实现用于将EAS检测信号的功能、EAS内容报警信号和能量收获功能集成到EAS标签内的一个元件中的系统和方法有关的装置部件和处理步骤的组合。

因此，给出系统和方法部件，在适当的情况下，通过附图中的常规的符号，仅表示与本发明的实施例的理解有关的特定细节，以不使对于领会这里的描述的益处的本领域技术人员来说容易想到的细节混淆本公开。

如这里使用的那样，可以单独地使用诸如“第一”和“第二”、“顶部”和“底部”等的关系术语以相互区分实体或元件，而未必需要或意味着这些实体或元件之间的任何物理或逻辑关系或次序。

本发明的一个实施例有利地提供包括具有不同模式即EAS模式、能量收获模式和RFID模式的磁性元件的安全标签。当处于EAS模式中时，具有与EAS频率对应的共振频率的EAS标签中的电路允许标签被处于询问区域中的EAS台架询问并产生系统报警和标签报警。标签报警可包含压电扬声器那样的声音装置和从RFID元件传播到RFID读取器的无线报警。当处于能量收获模式中时，标签可在处于电池再充电站附近时被再充电。

现在参照附图，类似的参考标记指的是类似的要素，在图1中表示根据本发明的实施例的包含EAS安全标签10的EAS系统8的示例性配置。在图1中，安全标签10被固定于物件12上并且位于形成EAS标签询问区域的诸如台架14a和14b（统称为“台架14”）的两个电子检测单元附近。电子检测单元不需要采取站立的台架14的形式，而也可被埋入地板下、安装于墙壁上或者悬挂于天花板上。除了标签10和台架14以外，EAS系统8还包含标签拆除器或标签去激活器（未示出）。台架14通常位于诸如商店或办公楼的入口和出口的高流量区域。标签10被具体设计为被固定于或者嵌入寻求被保护的商品或其它物件12中。当活动标签10在不被去激活的情况下通过标签检测区域时，诸如在入店行窃的情况下，EAS系统8发出报警，灯光被激活和/或一些其它适当的警告装置被激活以指示标签10从规定区域的取出。

EAS系统8还包含标签电池再充电单元16。标签10包含可充电电池，该可充电电池当位于电池充电单元16附近时将电池充电以允许标签10操作给定的时间周期，诸如例如，几个月。如下所述，标签10有利地包含在不同的模式中操作的磁性元件。第一模式是允许标签10被EAS系统的电子检测单元检测并且还向RFID读取器传播EAS报警消息的EAS模式。第二模式是允许标签10的电池在接近电池再充电单元16时被充电的能量收获模式。第三模式是可通过使用RFID读取器读写加标签物件RFID元件的RFID模式。

图2是示例性的安全标签10和包含于其中的电部件的框图。在一个实施例中，标签10包含可执行EAS功能、利用公共芯元件的能量收获功能和RFID功能的磁性元件18。以下更详细地描述该配置。磁性元件18不限于特定的报警，并且可例如具有铁氧体或周围缠绕单个绕组的叠层磁性材料芯。磁性元件18在两种不同的模式中操作，每种模式与不同的频率对应。一种频率与由EAS检测模块20代表的EAS功能对应，另一频率与由能量收获模块22代表的能量收获特征对应。某些标签10还包括包含处理器和可听报警换能器的报警电路24，使得当标签10被EAS检测单元14询问时，标签10发出可听、视觉或触觉警告。在一个实施例中，标签10包含RFID元件26，该RFID元件26向RFID读取器提供通知RFID读取器存在由标签10产生的报警事件的信号。为了确定标签10是否以及什么时候需要充电，RFID元件26也可通知RFID读取器标签的电池充电状态。

图3是利用本发明的示例性安全标签10的透视图。标签10包含附接机构28和多个开口30。附接机构28可采取具有销钉的夹具的形式，该夹具允许标签10被附接于诸如衣服的物体上。销钉被插入物体并且锁定于标签的主体31上。当标签10到达服务点（“POS”）时，标签10从附接它的物体上被取下和/或被去激活。假如物体在其标签10没有被去激活或取下的情况下超出POS，那么将通过安装于标签10中的开口30下面的内部扬声器发出报警。报警将被激活，并且声音将透过标签10中的开口30。本发明不限于可听报警，即，也可使用诸如从标签10发出的闪光的视觉报警。另外，可从RFID元件向RFID读取器传播EAS报警消息。

图4是本发明的一个示例性实施例的示意图。图4的示意图示出标签10内的各种电部件，这些电部件允许标签10在EAS系统环境中被询问以及允许标签10内的可充电电池在接近电池再充电单元16时被充电。标签10具有用作低频天线的磁性元件，该磁性元件包含磁芯材料之上的单个绕组。在图4中，绕组和磁芯由电感器32和电阻器34代表。在磁芯绕组两端存在电压V1。由天线接收的信号驱动两电路即EAS电路和能量收获电路。各电路在特定的频率下共振。例如，EAS电路可在58kHz的第一频率（F1）下共振，并且，能量收获电路可在125kHz的第二频率（F2）下共振。这些数值仅是示例性的，并且，本发明不限于用于EAS电路或能量收获电路的特定的共振频率。

在一个实施例中，开关36将芯输出电压V1连接到电容器38或电容器40。在正常闭合位置，开关36连接针1和2，使得包含电感器32、电阻器34和电容器38的EAS串联电路闭合。当标签10被带入磁场中时，在天线34两端感应电压。该磁场可感应具有依赖于磁场即由EAS系统或电池充电站产生的磁场的特定频率的电压V1。当标签10接近具有与电池再充电单元16对应的频率F2的磁场时，开关36的触头1和3被短路，并且，包含电容器40的不同的电路启用能量收获电路42。在整个说明书中提到的能量收获电路42可与术语“电池充电电路”互换。注意，在一个实施例中，除非标签处于存在能量收获场的状态，否则，EAS电路被启用。

在一个实施例中，如上所述，开关36的触头1和2在缺省状态下被短路，从而启用EAS电路并将标签10置于EAS模式中。当处于EAS模式中时，标签10在穿过EAS询问区域中时可产生响应或报警信号。当标签10存在于与EAS系统对应的磁场中时，电压V1产生并被施加到频率检测电路44。频率检测电路44确定与电压V1信号相关的频率，并且可使用例如带通滤波器和比较器。如果频率检测电路44确定频率与EAS模式即频率F1对应，那么频率检测电路44可产生EAS报警启用信号46。因此，例如，当标签10被带到EAS系统的台架14附近的位置时，标签10的磁性元件在频率检测电路44识别为与EAS询问信号（F1）有关的频率的频率下产生电压。该频率与EAS电路的共振频率对应。开关36的触头1和2保持短路，并且，当电压V1达到预定的电平时，频率检测电路44产生EAS报警启用信号46。某些安全标签10，一般称为“报警”标签，在实际的标签器件内包含处理器和可听报警换能器。

因此，安全标签10“知道”什么时候它被EAS入口询问并在被触发时发出可听警告。在这些“报警”标签中，EAS报警启用信号46触发EAS报警电路48，该EAS报警电路48与诸如压电扬声器的报警装置50连接。报警电路48产生EAS报警激活信号49，该EAS报警激活信号49驱动报警装置50以发出报警信号。如上所述，报警装置50不需要是可听的，而可以是诸如闪光的视觉报警装置或者能够警告第三方出现了EAS报警事件的任何其它类型的报警。并且，虽然出于简化的原因没有在图4中示出，但是，向报警电路48提供电压Vb以驱动报警装置50。

标签10包含具有电压Vb的可充电电池52，该可充电电池52当接近电池再充电单元16时可被充电以便允许重新使用标签10。当标签10的磁芯位于与能量收获电路42的共振频率对应的频率（F2）对应的磁场源内即位于电池再充电单元16附近时，频率检测电路44检测频率F2并且向开关36发送开关启用信号53。接收到开关启用信号53时，开关36断开触头1和2并连接触头1和3，由此将磁芯连接到电容器40和能量收获电路42。这导致向电池52传送电池充电信号51，这将电池52充电。有利地，本发明的一个实施例提供两个电路即在第一频率下共振的EAS电路和在第二频率下共振的电池充电电路42，两者被设置在一个EAS标签10内。

在一个实施例中，EAS报警启用信号46被传送到EAS标签10内的RFID元件54的I/O端口中的一个。RFID元件54可以是电池辅助或有源的芯片或器件。RFID元件54可向RFID读取器55传送无线信号或消息。从RFID元件54到RFID读取器55的信号通知RFID读取器55已在标签10中出现EAS报警条件。该信号可包含关于标签10的标签识别信息，由此不仅向RFID读取器55通知已出现EAS报警，而且向其通知报警事件与哪个标签10有关。对于商店管理来说，这是特别有用的，因此，他们即时知道什么物件正在脱离EAS系统。

在另一实施例中，RFID元件54还接收表示电池52的充电状态的信号。基于该信号，当可充电电池52的电压低于预定的阈值时，RFID元件54向RFID读取器55传送低电池信号。在POS上，当标签10从其物件上被取下时，RFID读取器55可检测来自RFID元件54的电池充电状态，并且传送特定的标签需要被充电的警告。当具有低电池电荷的标签10被置于电池再充电单元16（图1）附近时，RFID元件54可通过使用标签10的ID代码继续报告其标签的电池充电状态。

图5示出本发明的替代性示例性实施例。在图5的实施例中，在单个磁芯上使用双重绕组。第一EAS绕组56在图5中由电感器58和电阻器60表示。第一EAS绕组56与电容器62以电并联关系放置，由此被调谐到关联的频率F1。当置于具有频率F1的磁场中时，在磁芯两端出现电压V1。当频率F1下的电压V1的电平达到预定的电平时，EAS信号启用电路64产生触发驱动诸如压电扬声器或闪光等的报警装置70的报警电路68的启用信号66。在一个实施例中，启用信号66也可通过I/O端口中的一个被施加到RFID芯片72，从而允许EAS报警信号被发送到远程RFID读取器86。

第二绕组74由与电容器80串联并被调谐到频率F2的电感器76和电阻器78代表。当通过在频率F2下传送信号的电池再充电单元16放置磁芯并且电压V2达到预定的电平时，能量收获电路82向电池84提供电压Vb下的电池充电信号83，从而将电池84充电。除了使用附加的绕组层并且不使用开关或频率检测电路以外，本实施例与前面描述的实施例类似。

因此，本发明有利地提供安全标签10，其使用单个磁芯以提供EAS检测信号、也可通过使用RFID元件以无线的方式向RFID读取器发送的EAS内部报警信号、和用于将内部可充电电池充电的能量收获信号。电池辅助或有源RFID元件可以被用于安全标签10中，以产生EAS报警模式信号并监视电池充电状态。可以在标签10中使用单个印刷电路板以支持用于EAS和RFID功能的所有的部件。

可以在硬件、软件或硬件和软件的组合中实现本发明。任何类型的计算系统，例如，数字信号处理器、门阵列、微控制器等，或者适于实施这里描述的方法的其它装置，适于执行这里描述的功能。

本文中的软件意味着一组指令的任何语言、代码或表示法的任何表现，这些指令意图是导致具有信息处理能力的系统直接地或在以下的两种过程中的任一个或两个之后执行特定的功能：a）向另一语言、代码或表示法的转换；b）不同材料形式的再现。

另外，除非以上以相反的意义提出，否则，应当注意，附图并不全部按比例。值得注意的是，在不背离其精神或基本属性的情况下，可以以其它的具体的形式体现本发明，因此，要表示本发明的范围，应当参照随附的权利要求书而不是以上的说明书。

Claims (19)

1.一种安全标签，包括：

可充电电池；

磁性元件，包含磁芯和设置在所述磁芯的至少一部分周围的至少一个线圈绕组，所述磁性元件供应与施加的第一频率和第二频率的磁场对应的电压；

具有与所述第一频率对应的共振频率的EAS电路；和

具有与所述第二频率对应的共振频率的能量收获电路，

所述能量收获电路将所述第二频率的电压转换成用于所述可充电电池的电池电压信号。

2.根据权利要求1的安全标签，还包括：与所述磁性元件通信的频率检测电路，所述频率检测电路确定由处于磁场中时的所述磁性元件产生的电压是否与所述第一频率或所述第二频率对应，如果所述磁场与所述第一频率对应，则所述频率检测电路提供EAS报警启用信号，以及，如果所述磁场与所述第二频率对应，则所述频率检测电路提供开关启用信号。

3.根据权利要求2的安全标签，其中，如果由所述磁性元件产生的电压与所述第二频率对应，则所述能量收获电路被启用，并产生所述电池电压信号。

4.根据权利要求2的安全标签，还包括：开关，所述开关从所述频率检测电路接收所述开关启用信号，其中，如果所述开关接收所述开关启用信号，则所述开关启用所述能量收获电路。

5.根据权利要求2的安全标签，还包括：与所述频率检测电路通信的EAS报警电路，所述EAS报警电路从所述频率检测电路接收所述EAS报警启用信号。

6.根据权利要求5的安全标签，还包括：报警装置，所述报警装置从所述EAS报警电路接收EAS报警激活信号，并且响应于所述EAS报警激活信号而产生报警。

7.根据权利要求3的安全标签，还包括：RFID元件，所述RFID元件接收所述EAS报警启用信号和所述电池电压信号中的至少一个。

8.根据权利要求7的安全标签，其中，所述RFID元件可操作为从所述电池电压信号确定电池充电状态。

9.根据权利要求7的安全标签，其中，所述RFID元件与RFID读取器电通信，当所述可充电电池的电压低于预定的阈值时，所述RFID元件向所述RFID读取器传送低电池信号。

10.一种安全标签，包括：

可充电电池；

磁性元件，被配置为供应与施加的第一频率和第二频率的磁场对应的电压，所述磁性元件包含：

磁芯；

被设置在所述磁芯的至少一部分周围的第一线圈绕组，所述第一线圈绕组与所述第一频率对应；和

被设置在所述磁芯的至少一部分周围的第二线圈绕组，所述第二线圈绕组与所述第二频率对应；

具有与所述第一频率对应的共振频率的EAS电路；以及

具有与所述第二频率对应的共振频率的能量收获电路，所述能量收获电路将所述第二频率的电压转换成用于所述可充电电池的电池电压信号。

11.根据权利要求10的安全标签，其中，如果所述磁性元件供应与所述第一频率对应的电压，则所述EAS电路被启用，并且，如果所述磁性元件供应与所述第二频率对应的电压，则所述能量收获电路被启用。

12.根据权利要求10的安全标签，其中，如果由所述磁性元件供应的电压与所述第一频率对应，则EAS报警启用信号被启用，并且，如果由所述磁性元件供应的电压与所述第二频率对应，则所述能量收获电路被启用，并产生所述电池电压信号。

13.根据权利要求10的安全标签，还包括：用于提供EAS报警信号的EAS报警电路。

14.根据权利要求12的安全标签，还包括：RFID元件，所述RFID元件接收所述EAS报警启用信号和所述电池电压信号中的至少一个。

15.根据权利要求14的安全标签，其中，所述RFID元件可操作为从所述电池电压信号确定电池充电状态。

16.根据权利要求14的安全标签，其中，所述RFID元件与RFID读取器电通信，当所述可充电电池的电压低于预定的阈值时，所述RFID元件向所述RFID读取器传送低电池信号。

17.一种用于将EAS和电池充电能力集成于安全标签中的方法，该安全标签包含具有磁芯和设置在所述磁芯的至少一部分周围的至少一个线圈绕组的磁性元件，所述磁性元件供应与施加的第一频率和第二频率的磁场对应的电压；所述方法包括：

当所述磁性元件被置于与第一频率对应的磁场中时通过启用具有与所述第一频率对应的共振频率的EAS电路来启用EAS模式；和

当所述磁性元件被置于与第二频率对应的磁场中时通过启用具有与所述第二频率对应的共振频率的能量收获电路来启用能量收获模式，所述能量收获电路将所述第二频率的电压转换成用于可充电电池的充电信号。

18.根据权利要求17的方法，还包括：确定所述磁性元件是否被置于与所述第一频率或所述第二频率对应的磁场内。

19.根据权利要求17的方法，还包括：如果所述磁场与所述第一频率对应则产生EAS报警启用信号，并且如果所述磁场与所述第二频率对应则产生能量收获信号，所述能量收获信号用于将位于EAS安全标签内的可充电电池充电。