CN110647969A - 电子标签及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电子标签及其控制方法，包括：电源模块，被配置为对所述电子标签供电；显示模块，被配置为显示所述电子标签所需的显示画面；电子标签电路，被配置为在供电状态下控制所述电子标签工作；开关电路，被配置为在不需要更新所述显示画面时断开所述电源模块与所述电子标签电路。本发明公开的电子标签及其控制方法，能够在一定程度上延长电源寿命。

Description

电子标签及其控制方法
技术领域
本发明涉及显示技术领域，特别是指一种电子标签及其控制方法。
背景技术
随着物联网技术的飞速发展，电子标签逐步走向大众，大型商场、小型便利店都在逐渐将传统纸质价签更替为电子标签，实现实时更新产品信息，同时减少了商场、超市的工作人员。它不但可以为消费者提供更全面、准确的商品信息，同时使得大型商场、超市的人力大大降低，信息变更更加及时、迅速，且变更操作也更加方便、简洁。
现电子标签大多使用电子纸，由于电子纸的反射显示特性，使得电子标签成为了一种低功耗产品，电子标签在价格变更刷新时由电池供电，更新完成之后电池停止供电，电子纸利用反射原理显示更新的画面。
现有的电子标签通常是由纽扣电池供电，纽扣电池的能量有限，所以，电子标签的使用寿命成为一种限制。根据现有电子标签的能耗分析，现有电子标签一般使用2颗纽扣电池，在使用5年左右时，纽扣电池的电量就基本耗尽。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例的目的之一在于，提出一种电子标签及其控制方法，能够在一定程度上延长电源寿命。
基于上述目的，本发明实施例的第一个方面，提供了一种电子标签，包括：
电源模块，被配置为对所述电子标签供电；
显示模块，包括反射式显示单元，被配置为利用反射原理显示所述电子标签所需的显示画面；
电子标签电路，被配置为在供电状态下控制所述电子标签工作；
开关电路，被配置为在不需要更新所述显示画面时断开所述电源模块与所述电子标签电路。
可选地，所述开关电路，被配置为在需要更新所述显示画面时导通所述电源模块与所述电子标签电路。
可选地，所述开关电路包括穿隧磁阻传感器，所述穿隧磁阻传感器被配置为在外部磁场的变化下使所述电源模块与所述电子标签电路导通或断开。
可选地，所述开关电路还包括电阻，所述电阻与所述穿隧磁阻传感器并联。
可选地，所述开关电路还包括第一电容和第二电容，所述第一电容和第二电容并联在所述电源模块的电源电压端和接地端之间。
可选地，所述电子标签电路，被配置为：
在需要更新所述显示画面时开始侦测动作；
侦测预定时间间隔后接收更新数据，并根据所述更新数据完成所述显示画面的更新。
可选地，所述开关电路，被配置为在所述显示画面更新完成后断开所述电源模块与所述电子标签电路。
可选地，所述电源模块包括纽扣电池。
可选地，所述显示模块包括电子纸。
本发明实施例的第二个方面，提供了一种电子标签控制方法，包括：
对所述电子标签供电；
在供电状态下控制所述电子标签工作；
利用反射原理显示所述电子标签所需的显示画面；
若不需要更新所述显示画面，断开所述电子标签供电。
可选地，所述电子标签控制方法，还包括：
若需要更新所述显示画面，启动所述电子标签供电。
可选地，所述电子标签控制方法，还包括：
在需要更新所述显示画面时开始侦测动作；
侦测预定时间间隔后接收更新数据，并根据所述更新数据完成所述显示画面的更新。
可选地，所述电子标签控制方法，还包括：
在所述显示画面更新完成后断开所述电子标签供电。
从上面所述可以看出，本发明实施例提供的电子标签及其控制方法，通过设置开关电路，使得在不需要更新所述显示画面时断开所述电源模块与所述电子标签电路，从而在不需要更新所述显示画面时不会产生待机功耗和侦测功耗，进而减少了电源的消耗，使电源寿命得以延长，亦即所述电子标签能够实现低功耗。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例，而非对本发明的限制。
图1为本发明实施例提供的电子标签的一个实施例的框图示意图；
图2为本发明实施例提供的电子标签的一个实施例的电路结构示意图；
图3为本发明实施例提供的电子标签控制方法的一个实施例的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
现有电子标签的功耗主要由待机功耗、侦测功耗、数据传输功耗和更新功耗组成，而数据传输功耗和更新功耗只有在有更新操作需求时才会产生，待机功耗一直存在于现有电子标签电路中，现有电子标签的待机电流为1.5～4μA。在待机状态下每隔15s会有一次侦测动作，会产生一次侦测功耗，每次侦测电流为2～8mA，每天侦测5760次。由此可见，电子标签在待机情况下，待机功耗和侦测功耗都消耗了电源大量的功耗，是影响电源寿命的重要因此。
现有电子标签的能耗主要由更新电流(即更新画面所需的电流)及时间、发送数据电流及时间、侦测电流及时间和静态电流和时间共同决定，由于每颗纽扣电池电量约为620mAh，电子标签中两颗纽扣电池CR2450的电量为1240mAh，使用时间为5年以上。电子标签功耗的计算公式如下：
电子标签功耗＝静态电流*待机时间+更新电流*更新时间*更新次数/天+侦测电流*侦测时间*侦测次数/天。
针对现有电子标签，每天的功耗如下：电子标签的待机电流为2～4μA，每天24小时，电子标签每天的待机功耗在0.048～0.096mAh；电子标签的更新电流为6～20mA，每次更新时间为15～30s，每天更新次数为2～4次，因此，电子标签每天更新功耗为0.125～1.67mAh；电子标签的数据传输电流为2～8mA，每次传输时间为2～20s，每天传输数据次数为2～4次，电子标签每天传输数据功耗为0.0056～0.44mAh；电子标签的侦测电流一般为4～10mA，每次侦测时间为6～50ms，每隔15s侦测一次，每天需侦测5760次，每天的侦测功耗大致为0.096～2mAh。其功耗信息如下表所示：
表1现有电子标签功耗表
项目 电流 时间/次 次数/天 功耗/天
更新画面 6～20mA 15～30s 2～4 0.125～1.67mAh
传输数据 2～8mAh 2～20s 2～4 0.0056～0.44mAh
侦测 4～10mA 6～50ms 5760 0.096～2mAh
待机 2～4μA —— —— 0.048～0.096mAh
据此，本发明实施例提供了一种电子标签，能够在一定程度上延长电源寿命。图1示出了本发明实施例提供的电子标签的一个实施例的框图示意图。
如图1所示，所述电子标签10，包括：
电源模块11，被配置为对所述电子标签供电；可选地，所述电源模块包括用于输出供电电压的电源，所述电源可以是各种能够适用于电子标签的电源，例如可以是纽扣电池等体量较小的能够供电的元件。
显示模块12，包括反射式显示单元，被配置为利用反射原理显示所述电子标签所需的显示画面；可选地，所述反射式显示单元为利用反射原理显示所需的显示画面的反射式显示屏，所述反射式显示屏可以是各种能够适用于电子标签的反射式显示屏，例如电子墨水屏或电子纸等等。
电子标签电路13，被配置为在供电状态下控制所述电子标签工作；可选地，所述电子标签电路为控制电子标签工作所需的元器件所组成的电路，电子标签工作时可包括多种工作状态，例如更新状态、数据传输状态、侦测状态、待机状态等，所述电子标签电路则可包括能够使电子标签工作在前述状态所需的各种元器件所构成的电路。
开关电路14，被配置为在不需要更新所述显示画面时断开所述电源模块11与所述电子标签电路13。需要说明的是，所述开关电路14可以是任意的能够实现在需要的时候断开或导通电路的设备或元器件，在此不对其具体结构进行限定。
在一个可选实施例中，所述显示模块12包括电子纸。由于电子纸的特性是在断电情况下，电子纸上依旧保持原有显示状态；这样，在不需要更新所述显示画面时，通过开关电路14切断电源模块11与电子标签电路13，从而在显示模块12进行正常显示的过程中(此时不需要更新所述显示画面)，电子标签本身实现0功耗和0损耗。
从上述实施例可以看出，本发明实施例提供的电子标签，通过设置开关电路，使得在不需要更新所述显示画面时断开所述电源模块与所述电子标签电路，从而在不需要更新所述显示画面时不会产生待机功耗和侦测功耗，进而减少了电源的消耗，使电源寿命得以延长，亦即所述电子标签能够实现低功耗。
所述电子标签在仓库等储存场所通常很少需要进行画面更新等操作，这样能够进一步减小功耗从而延长电源寿命。此外，即使在超市货架等场景下的使用过程中，每天通常也大致只需要1到5次画面更新，采用上述电子标签的结构，同样能够大幅度提高电源寿命。
作为一个可选实施例，所述开关电路14，被配置为在需要更新所述显示画面时导通所述电源模块11与所述电子标签电路13。
可以看出，本实施例的低功耗电子标签，在需要更新时才导通电源模块与所述电子标签电路使电子标签电路开始工作，而其余时间所述电源模块11与所述电子标签电路13之间处于断开状态，电源模块11不进行供电，从而仅在需更新时产生侦测功耗，不需要更新时不产生侦测功耗，大大减小了电子标签的整体功耗。
作为一个可选实施例，所述电子标签电路13，被配置为：
在需要更新所述显示画面时开始侦测动作；这里，可选地，在需要更新所述显示画面时所述开关电路14导通所述电源模块11与所述电子标签电路13后，所述电子标签电路13自动开始侦测动作；
侦测预定时间间隔(例如30s)后，服务器向电子标签发送更新数据，电子标签接收所述更新数据并开始更新操作，接着根据所述更新数据完成所述显示画面的更新。
可选地，所述开关电路14，被配置为在所述显示画面更新完成后断开所述电源模块11与所述电子标签电路13；这样，在更新完成后断开电路，除更新时段外，其余时间段电子标签电路处于完全断开的0损耗状态，从而进一步减小功耗。
在一些实施方式中，所述开关电路14包括穿隧磁阻传感器TMR，所述穿隧磁阻传感器被配置为在外部磁场的变化下使所述电源模块11与所述电子标签电路13导通或断开。这里，所述穿隧磁阻传感器是指利用穿隧磁阻效应制作的传感器。
穿隧磁阻效应是指在铁磁-绝缘体薄膜(约1纳米)-铁磁材料中，其穿隧电阻大小随两边铁磁材料相对方向变化的效应。从经典物理学观点看来，铁磁层+绝缘层+铁磁层的三明治结构根本无法实现电子在磁层中的穿通，而量子力学却可以完美解释这一现象。当两层铁磁层的磁化方向互相平行，多数自旋子带的电子将进入另一磁性层中多数自旋子带的空态，少数自旋子带的电子也将进入另一磁性层中少数自旋子带的空态，总的隧穿电流较大，此时器件为低阻状态；当两层的磁铁层的磁化方向反平行，情况则刚好相反，即多数自旋子带的电子将进入另一磁性层中少数自旋子带的空态，而少数自旋子带的电子也进入另一磁性层中多数自旋子带的空态，此时隧穿电流较小，器件为高阻状态。可以看出，隧道电流和隧道电阻依赖于两个铁磁层磁化强度的相对取向，当磁化方向发生变化时，隧穿电阻发生变化，因此称为隧道磁电阻效应。TMR传感器利用磁场变化引起磁电阻变化的原理，因此可以通过TMR传感器的电阻变化来测算外界磁场的变化。
参考图2所示，所述穿隧磁阻传感器TMR的等效电路结构为晶体管(或三极管)和磁阻，磁阻串联在晶体管的栅极(或三极管的基极)，在没有外界磁场的情况下，所述磁阻呈高阻态，晶体管的栅极(或三极管的基极)没有电压信号，从而晶体管(或三极管)不能导通，电路呈断开状态，实现0损耗；当有外界磁场的情况下所述磁阻的电阻减小，晶体管的栅极(或三极管的基极)有电压信号，使得晶体管(或三极管)导通，电路呈导通状态，进而电路处于待机或工作状态。
可以看出，采用穿隧磁阻传感器作为实现导通与断开的部件，因其为超低功耗传感器(工作时其工作电流为1.5μA)，因此其产生的功耗对电源而言可以忽略不计，基本不会对电源寿命产生影响。
作为一种实施方式，如图2所示，所述开关电路14还包括电阻R、第一电容C1和第二电容C2；所述电阻R与所述穿隧磁阻传感器TMR并联，所述第一电容C1和第二电容C2均并联在所述电源模块11的电源电压端VBAT和接地端之间。
可选地，如图2所示，所述电源电压经过开关电路14传输到电子标签电路13形成供电电压，所述电子标签电路13可包括第三电容C3，所述第三电容C3并联在供电电压端VCC和接地端之间。所述显示模块12可包括电子纸EPD，所述EPD一端连接所述供电电压端VCC。所述电子标签电路13还可包括相应的芯片IC用于形成驱动信号、控制信号等使电子标签工作的信号。
需要说明的是，以上电路结构仅为示例性的，可以知道，除了上述电路外，实现本发明的电子标签还可以采用其他电路结构，这些替代性的电路结构也应当属于本发明的保护范围。
可选地，用于为所述穿隧磁阻传感器TMR产生外部磁场的装置可以仅仅是一枚磁铁，当将磁铁靠近或远离所述穿隧磁阻传感器TMR时，使其内部磁阻的阻值发生变化进而控制穿隧磁阻传感器TMR的开关。或者，所述磁铁可以与手持控制装置集成为一体，当相关工作人员持有手持控制装置并靠近或远离电子标签时，即可使穿隧磁阻传感器TMR的内部磁阻的阻值发生变化进而控制穿隧磁阻传感器TMR的开关。又比如，设置所述电子标签的货架上，在电子标签的设置位置安装有带磁性的机械结构，在外力的推动下，所述机械结构上设置的磁铁可实现靠近或远离所述电子标签，进而使穿隧磁阻传感器TMR的内部磁阻的阻值发生变化从而控制穿隧磁阻传感器TMR的开关。
需要说明的是，以上磁铁设置方式或磁场形成方式仅为示例性的，可以知道，除了上述实施方式外，实现本发明的磁铁设置方式或磁场形成方式还可以采用其他方式，这些替代性的实现方式也应当属于本发明的保护范围。
作为一种可选实施例，所述电源模块11中的电源采用纽扣电池，在电子标签使用纽扣电池作为电源时，单颗纽扣电池就可以在电子标签上使用5年及以上，从而使这种设置开关电路的电子标签的优势更加明显。
本发明实施例提供的电子标签每天消耗功耗如下：电子标签的更新电流为6～20mA，每次更新时间为15～30s，每天更新次数为2～4次，因此，电子标签每天更新功耗约为0.125～1.67mAh；电子标签的数据传输电流为2～8mAh；每次传输时间为2～20s，每天传输数据次数为2～4次，电子标签每天传输数据功耗约为0.0056～0.44mAh；电子标签的侦测电流一般为4～10mA，每次侦测时间为6～50ms，每隔15s侦测一次，每天需侦测2～4次，每天的侦测功耗大致为1.67*10^(-5)～3.33*10^(-5)mAh。
在相同使用环境下，对比现有电子标签与本发明实施例提供的电子标签的功耗，在待机电流为2.5μA、侦测电流为5mA且每隔15s侦测一次、发送数据电流为3mA且发送数据时间为10s、更新电流为10mA且更新时间为15s、每天更新3次的情况下，其功耗信息对比如下表所示：
表2现有电子标签与本发明实施例提供的电子标签的功耗对比表
Figure BDA0002207798000000091
对比以上功耗信息可以看出本发明实施例提供的电子标签功耗比现有价签降低了1倍多，并且TMR传感器闭合时，电磁感应会产生电动势，转换为电能，因此，1颗纽扣电池CR2450就可以满足该超低功耗电子标签使用5年以上。
图3示出了本发明实施例提供的电子标签控制方法的一个实施例的流程示意图。
如图3所示，所述电子标签控制方法，包括：
步骤21：对所述电子标签供电；
步骤22：在供电状态下控制所述电子标签工作；
步骤23：利用反射原理显示所述电子标签所需的显示画面；
步骤24：若不需要更新所述显示画面，断开所述电子标签供电。
从上述实施例可以看出，本发明实施例提供的电子标签控制方法，在不需要更新所述显示画面时断开所述电子标签的供电，从而在不需要更新所述显示画面时不会产生待机功耗和侦测功耗，进而减少了电源的消耗，使电源寿命得以延长，亦即所述电子标签能够实现低功耗。
作为一个可选实施例，如图3所示，所述电子标签控制方法，还包括：
步骤25：若需要更新所述显示画面，启动所述电子标签供电。
可以看出，本实施例的电子标签控制方法，在需要更新时才启动所述电子标签的供电使电子标签开始工作，而其余时间电路处于断开状态，不进行供电，从而仅在需更新时产生侦测功耗，不需要更新时不产生侦测功耗，大大减小了电子标签的整体功耗。
作为一个可选实施例，如图3所示，所述电子标签控制方法，还包括：
步骤26：在需要更新所述显示画面时开始侦测动作；
步骤27：侦测预定时间间隔后接收更新数据，并根据所述更新数据完成所述显示画面的更新。
可选地，如图3所示，所述电子标签控制方法，还包括：
步骤28：在所述显示画面更新完成后断开所述电子标签供电。
这样，在更新完成后断开电路，除更新时段外，其余时间段电子标签电路处于完全断开的0损耗状态，从而进一步减小功耗。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种电子标签，其特征在于，包括：
电源模块，被配置为对所述电子标签供电；
显示模块，包括反射式显示单元，被配置为利用反射原理显示所述电子标签所需的显示画面；
电子标签电路，被配置为在供电状态下控制所述电子标签工作；
开关电路，被配置为在不需要更新所述显示画面时断开所述电源模块与所述电子标签电路。
2.根据权利要求1所述的电子标签，其特征在于，所述开关电路，被配置为在需要更新所述显示画面时导通所述电源模块与所述电子标签电路。
3.根据权利要求1所述的电子标签，其特征在于，所述开关电路包括穿隧磁阻传感器，所述穿隧磁阻传感器被配置为在外部磁场的变化下使所述电源模块与所述电子标签电路导通或断开。
4.根据权利要求3所述的电子标签，其特征在于，所述开关电路还包括电阻，所述电阻与所述穿隧磁阻传感器并联。
5.根据权利要求4所述的电子标签，其特征在于，所述开关电路还包括第一电容和第二电容，所述第一电容和第二电容并联在所述电源模块的电源电压端和接地端之间。
6.根据权利要求1所述的电子标签，其特征在于，所述电子标签电路，被配置为：
在需要更新所述显示画面时开始侦测动作；
侦测预定时间间隔后接收更新数据，并根据所述更新数据完成所述显示画面的更新。
7.根据权利要求6所述的电子标签，其特征在于，所述开关电路，被配置为在所述显示画面更新完成后断开所述电源模块与所述电子标签电路。
8.根据权利要求1所述的电子标签，其特征在于，所述电源模块包括纽扣电池。
9.根据权利要求1所述的电子标签，其特征在于，所述显示模块包括电子纸。
10.一种电子标签控制方法，其特征在于，包括：
对所述电子标签供电；
在供电状态下控制所述电子标签工作；
利用反射原理显示所述电子标签所需的显示画面；
若不需要更新所述显示画面，断开所述电子标签供电。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，还包括：
若需要更新所述显示画面，启动所述电子标签供电。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括：
在需要更新所述显示画面时开始侦测动作；
侦测预定时间间隔后接收更新数据，并根据所述更新数据完成所述显示画面的更新。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，还包括：
在所述显示画面更新完成后断开所述电子标签供电。
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