CN111313938B - 近场通信标签及其控制系统 - Google Patents
近场通信标签及其控制系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111313938B CN111313938B CN202010090435.5A CN202010090435A CN111313938B CN 111313938 B CN111313938 B CN 111313938B CN 202010090435 A CN202010090435 A CN 202010090435A CN 111313938 B CN111313938 B CN 111313938B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- field communication
- near field
- control module
- storage module
- switch unit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000006854 communication Effects 0.000 title claims abstract description 122
- 238000004891 communication Methods 0.000 title claims abstract description 121
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 claims abstract description 67
- 230000009471 action Effects 0.000 claims abstract description 12
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 39
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 34
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 30
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 25
- 230000005669 field effect Effects 0.000 claims description 3
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 150000004706 metal oxides Chemical group 0.000 claims description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 230000006870 function Effects 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 238000003306 harvesting Methods 0.000 description 4
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 3
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B5/00—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems
- H04B5/70—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes
- H04B5/77—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes for interrogation
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B5/00—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems
- H04B5/70—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes
- H04B5/79—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes for data transfer in combination with power transfer
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B5/00—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems
- H04B5/70—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B5/00—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems
- H04B5/70—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes
- H04B5/72—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes for local intradevice communication
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
- Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
- Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Near-Field Transmission Systems (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
本发明公开了一种近场通信标签及其控制系统，其中，近场通信标签包括：近场通信线圈，用于当读卡器位于设定范围内时检测磁场信号；控制模块；能量收集模块，能量收集模块分别与近场通信线圈和控制模块连接，能量收集模块用于在近场通信线圈检测到磁场信号时，将近场通信线圈检测到的磁场信号转换成电信号；能量存储模块，能量存储模块分别与能量收集模块和控制模块连接，控制模块用于控制能量存储模块在电信号的作用下充电。该近场通信标签在磁场信号的作用下进行充电，实现无线充电，无需电池供电，更加节能环保，且具有低成本、低功耗的优点。
Description
技术领域
本发明涉及电子标签技术领域，特别涉及一种近场通信标签及其控制系统。
背景技术
当前NFC(Near Field Communication，近场通信)标签一般采用电池供电，其最大的特点在于低功耗运行，即使在低频工作的情况下也只能维持大约五年时间，在大多数情况下，电池电量耗完后标签就废弃了，造成严重的资源浪费，而且废弃电池也会对环境造成破坏。为此，相关技术中采用充电锂电池尽量延长标签的工作时间，通过降低更换频次来降低运行成本，然而，随着科技的进步，能源问题的突出，资源的匮乏等，相关技术中的近场通信标签能源消耗较高，不满足对近场通信标签的节能环保要求，且用户体验较低。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的一个目的在于提出一种近场通信标签，以在磁场信号的作用下进行充电，实现无线充电，无需电池供电，更加节能环保，且具有低成本、低功耗的优点。
本发明的另一个目的在于提出一种近场通信标签的控制系统。
为达上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种指近场通信标签，其特征在于，包括：近场通信线圈，所述近场通信线圈用于当读卡器位于设定范围内时检测磁场信号；控制模块；能量收集模块，所述能量收集模块分别与所述近场通信线圈和所述控制模块连接，所述能量收集模块用于在近场通信线圈检测到磁场信号时，将所述近场通信线圈监测到的磁场信号转换成电信号；所述能量存储模块，所述能量存储模块分别与所述能量收集模块和所述控制模块连接，所述控制模块用于控制所述能量存储模块在所述电信号的作用下充电。
根据本发明实施例的近场通信标签，当读卡器位于设定范围内时，通过能量收集模块将近场通信线圈监测到的磁场信号转换成电信号，以使控制模块控制能量存储模块在电信号的作用下充电。由此，能量存储模块在磁场信号的作用下进行充电，实现无线充电，无需电池，更加节能环保，且具有低成本、低功耗的优点。
另外，根据本发明上述实施例的近场通信标签还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的一个实施例，所述能量收集模块包括：能量转换单元，所述能量转换单元分别与所述近场通信线圈和所述控制模块连接，所述能量转换单元用于在所述近场通信线圈检测到磁场信号时，将所述近场通信线圈检测到的磁场信号转换成电信号，所述控制模块用于控制所述能量转换单元将所述电信号传输至能量存储模块；第一开关单元，所述第一开关单元分别与所述能量转换单元和所述能量存储模块连接，所述第一开关单元用于接通或断开所述能量转换单元和所述能量存储模块之间的连接。
根据本发明的一个实施例，近场通信标签，还包括：电子墨水显示屏；所述控制模块与所述电子墨水显示屏连接，所述控制模块用于当检测到所述能量存储模块的电压达到额定电压时，控制所述近场通信标签与所述读卡器进行数据传输，在数据传输完成后，刷新所述电子墨水显示屏。
根据本发明的一个实施例，所述控制模块与所述第一开关单元连接，所述控制模块还用于：在刷新所述电子墨水显示屏完成后，控制所述第一开关单元断开所述能量转换单元和所述能量存储模块之间的连接。
根据本发明的一个实施例，近场通信标签，还包括：第二开关单元，所述第二开关单元分别与所述能量存储模块和所述电子墨水显示屏连接，所述第二开关单元用于接通或断开所述能量存储模块和所述电子墨水显示屏之间的连接。
根据本发明的一个实施例，所述控制模块与所述第二开关单元连接，所述控制模块还用于：在数据传输完成后，控制所述第二开关单元接通所述电子墨水显示屏和所述能量存储模块之间的连接。
根据本发明的一个实施例，近场通信标签，还包括：状态存储模块；所述控制模块还用于：当所述读卡器位于所述近场通信线圈附近的设定范围内，且所述控制模块开始工作时，通过所述能量转换单元对所述读卡器进行识别以及匹配，并在匹配成功后，更新所述状态存储模块中的标志位状态为等待充电状态，当检测到所述能量存储模块的电压达到额定电压时，更新所述状态存储模块中的标志位状态为充电完成状态，在刷新所述电子墨水显示屏完成后，更新所述状态存储模块中的标志位状态为刷新成功状态。
根据本发明的一个实施例，所述能量存储模块为超级电容。
根据本发明的一个实施例，所述第一开关单元和/或所述第二开关单元为金属氧化物半导体场效应晶体管。
为达上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种近场通信标签的控制系统，包括：读卡器和本发明第一方面实施例提出的近场通信标签。
根据本发明实施例的近场通信标签的控制系统，采用本发明实施例的近场通信标签，在磁场信号的作用下进行充电，实现无线充电，无需电池供电，更加节能环保，且具有低成本、低功耗的优点。
另外，根据本发明上述实施例的近场通信标签的控制系统还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的一个实施例，所述读卡器为具有近场通信功能的移动终端。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1是本发明实施例的近场通信标签的结构框图；
图2是本发明一个示例的近场通信标签的结构框图；
图3是本发明另一个示例的近场通信标签的结构框图；
图4是本发明又一个示例的近场通信标签的结构框图；
图5是本发明一个具体示例的近场通信标签的结构示意图；
图6是本发明一个示例的超级电容的容值和充电时间的计算公式示意图；
图7是本发明一个具体示例的手机与近场通信标签进行图像数据传输的流程示意图；
图8本发明实施例的近场通信标签的控制系统的结构框图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参照附图描述本发明实施例的近场通信标签及其控制系统。
图1是本发明实施例的近场通信标签的结构框图。
如图1所示，该近场通信标签100包括：近场通信线圈10、、能量收集模块20、能量存储模块30和控制模块50。
其中，近场通信线圈10用于当读卡器200位于设定范围内时检测磁场信号；能量收集模块20分别与近场通信线圈10和控制模块50连接，能量收集模块20用于在近场通信线圈10检测到磁场信号时，将近场通信线圈10检测到的磁场信号转换成电信号；能量存储模块30分别与能量收集模块20和控制模块50连接，控制模块50用于控制能量存储模块30在电信号的作用下充电。
具体地，在实际应用中，当读卡器200位于近场通信线圈10附近的设定范围内时，启动磁感应，于是近场通信线圈10即检测到磁场信号，并将该磁场信号发送至能量收集模块20，以使能量收集模块20将磁场信号转换为电信号，并可在控制模块50的控制下将该电信号发送至能量存储模块30，以使控制模块50控制能量存储模块30在该电信号的作用下以无线充电的方式储存能量。
应当理解，该实施例中的能量收集模块20具有近场通信功能，读卡器200为具有近场通信功能的移动终端(例如手机)，即言，读卡器200可包括近场通信芯片，当读卡器200位于近场通信线圈10附近的设定范围内时，读卡器200可以根据需要从近场通信标签100上读取相关信息，以进行数据传输，实现近场通信标签100向读卡器200传输数据，相应的，读卡器200读取近场通信标签100传输的数据。上述的设定范围可以是读卡器200与近场通信标签100之间启动磁感应的有效距离，根据实际情况确定，本发明实施例对此不做限制。
总的来说，近场通信标签100摆脱了电池供电，采用无线充电的方式给能量存储模块30储存能量，进而通过能量存储模块30储存的电量给近场通信标签100供电，以使其正常工作，相较于现有技术中采用电池给近场通信标签100供电的方式，能够减少资源浪费，减少对环境的破坏，降低成本，更加节能环保。
由此，能量存储模块在磁场信号的作用下进行充电，实现无线充电，无需电池供电，更加节能环保，且具有低成本、低功耗的优点。
需要说明的是，现有技术中，用户在对近场通信标签100充电之前，一般需要手动开启充电电路。然而当充电中断(如提供充电的电子设备离开)时，用户若要继续充电则只能手动开启，由此导致用户操作频繁，降低用户体验。而本发明实施例采用能量存储模块30将电流信号(微电流)收集，以进行无线充电，无需手动开启，然而，当能量存储模块30为超级电容时，被充电设备电路形成回路时超级电容会自放电，若不及时断开充电电路，超级电容会自放电到0，导致下次充电时间较长，降低用户体验。
为解决这一技术问题，本发明通过以下实施例以及示例实现充电电路(能量收集模块20与能量存储模块30之间的电路)的自动打开和断开，提高用户体验，下面结合附图2-图5进行具体描述：
在本发明的一个实施例中，如图2所示，能量收集模块20可包括：能量转换单元21和第一开关单元22。
其中，能量转换单元21分别与近场通信线圈10和控制模块50连接，能量转换单元21用于在近场通信线圈检测到磁场信号时，将近场通信线圈10检测到的磁场信号转换成电信号，控制模块50用于控制能量转换单元21将电信号传输至能量存储模块30；第一开关单元22分别与能量转换单元21和能量存储模块30连接，第一开关单元22用于接通或断开能量转换单元21和能量存储模块30之间的连接。
在一个示例中，参照图2，近场通信标签100还可包括电子墨水显示屏40。其中，控制模块50与电子墨水显示屏40连接，控制模块50用于当检测到能量存储模块30的电压达到额定电压时，控制近场通信标签100与读卡器200进行数据传输，在数据传输完成后，刷新电子墨水显示屏50。
进一步地，参照图2，控制模块50与第一开关单元22连接，控制模块50还用于：在刷新电子墨水显示屏40完成后，控制第一开关单元22断开能量转换单元21和能量存储模块30之间的连接。
具体的，在实际应用中，当读卡器200位于近场通信线圈10附近的设定范围内时，近场通信线圈10检测到磁场信号，并发送至能量转换单元21，能量转换单元21将接收到的磁场信号转换为电信号，当该电信号的电压值大于预设值(例如1.8V)时，控制模块50开始工作，此时，控制模块50可控制第一开关单元22导通，使第一开关单元22接通能量转换单元21和能量存储模块30之间的连接，进而使能量存储模块30在电信号的作用下以无线充电的方式进行储能，在储能的过程中，控制模块50可实时检测能量存储模块30的电压，当该电压达到额定电压(例如1.8V)时，控制近场通信标签100与读卡器200进行数据传输，也就是说，此时边进行数据传输边给能量存储模块30充电，在控制模块50检测到数据传输完成后，可控制电子墨水显示屏40进行刷新，即使能量存储模块30的电量支撑电子墨水显示屏40进行刷新，以使电子墨水显示屏40显示传输的数据，在刷新过程中，控制模块50可实时检测刷新是否完成，在刷新完成时，控制第一开关单元22断开能量转换单元21和能量存储模块30之间的连接，以及时关断充电电路，降低其电量消耗，保证下次充电时，能量存储模块30的电量不是从0开始。
在该示例中，参照图2，控制模块50与电子墨水显示屏40之间可以通过SPI(SerialPeripheral Interface，串行外设接口)进行通信。其中，能量转换单元21可包括ST25DV系列的标签芯片，该标签芯片可包括I2C(Inter－Integrated Circuit，集成电路总线)接口，以通过该接口与控制模块50连接，也就是说，控制模块50与能量转换单元21之间可以通过I2C总线进行通信。
由此，在刷新完成时，及时断开充电电路，降低能量存储模块的自放电，减少下次充电时间，提高用户体验。
在本发明的一个示例中，如图3所示，近场通信标签100还可包括第二开关单元60。第二开关单元60分别与能量存储模块30和电子墨水显示屏40连接，第二开关单元60用于接通或断开能量存储模块30和电子墨水显示屏40之间的连接。
进一步地，参照图3，控制模块50与第二开关单元60连接，控制模块50还可用于：在数据传输完成后，控制第二开关单元60接通能量存储模块30和电子墨水显示屏40之间的连接。
具体地，在数据传输完成后，控制模块50可检测能量存储模块30的电压是否达到电子墨水显示屏40的额定电压(例如2.3V)，在达到电子墨水显示屏40的额定电压(例如2.3V)时，可控制第二开关单元60导通，以使能量存储模块30给电子墨水显示屏40供电，同时控制模块50控制电子墨水显示屏40进行刷新，以使电子墨水显示屏40显示传输的数据。
在该示例中，第一开关单元22和/或第二开关单元60可为MOS(Metal OxideSemiconductor Field Effect Transistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)。参照图3，能量存储模块23可输出大小为2.3V至3V之间的电压至电子墨水显示屏40，以给电子墨水显示屏40供电。
在本发明的一个示例中，如图4所示，近场通信标签100还可包括状态存储模块70。控制模块50还可用于：当读卡器200位于近场通信线圈10附近的设定范围内，且控制模块50开始工作时，通过能量转换单元21对读卡器200进行识别以及匹配，并在匹配成功后，更新状态存储模块70中的标志位状态为等待充电状态，当检测到能量存储模块30的电压达到额定电压时，更新状态存储模块70中的标志位状态为充电完成状态，在刷新电子墨水显示屏40完成后，更新状态存储模块70中的标志位状态为刷新成功状态。
具体地，参照图4，控制模块50可与状态存储模块70连接，以对状态存储模块70中的标志位状态进行更新，该标志位可以表示近场通信标签100的当前工作状态，状态存储模块70不仅支持快速传输(26.5Kbps)模式数据传输，还可具有8Kbit的EEPROM(ElectricallyErasable Programmable Read Only Memory，电可擦编程只读存储器)存储空间，读卡器200和近场通信标签100可约定在该存储空间的指定存储地址更新当前状态，该存储空间可通过64bits的密码进行加密保护，只有近场通信标签100的控制模块50和相应的读卡器200可以访问。
具体而言，当读卡器200位于近场通信线圈10附近的设定范围内，且控制模块50开始工作时，通过能量转换单元21对读卡器200进行识别以及匹配，以识别并验证能量转换单元21是否准确匹配到相应的读卡器200，并将验证结果发送至控制模块50，如果匹配到读卡器200，则说明匹配成功，在匹配成功后，控制模块50更新状态存储模块70中的标志位状态为等待充电状态，当检测到能量存储模块30的电压达到额定电压时，更新状态存储模块70中的标志位状态为充电完成状态，此时读卡器200可提示用户可进行数据传输操作，在数据传输完成后，在刷新电子墨水显示屏40完成后，控制模块50更新状态存储模块70中的标志位状态为刷新成功状态，同时读卡器200的显示界面可显示刷新成功，以提示用户近场通信标签100刷新成功。其中，当能量转换单元21输出电压大于1.8V时，控制模块50开始工作。
由此，该近场通信标签100结合NFC特有的安全加密机制，对状态更新过程进行加密保护，防止状态丢失或被错误更改，增加刷新时的稳定性。
在本发明的一个具体示例中，如图5所示，第一开关单元22和第二开关单元60均为P沟道MOS管(源极S、栅极G、漏极D)，能量存储模块30可为超级电容C，控制模块50可为MCU(Single Chip Microcomputer，单片微型计算机)，例如STM8L系列的单片机，读卡器200可为具有近场通信功能的手机。
具体而言，在实际应用中，当手机靠近近场通信标签100，并位于近场通信线圈10附近的设定范围内时，近场通信线圈10采集磁场信号，并将磁场信号发送至能量转换单元21，以使能量转换单元21将该磁场信号转换为电信号，并输出电压V_EH至MCU，在MCU检测到电压V_EH大于1.8V时MCU开始工作，此时，MCU通过能量转换单元21对手机进行识别以及匹配，在匹配成功后，拉高第一开关单元22控制的MCU左侧的GPIO(General Purpose InputOutput，通用输入输出)口，进而MCU控制第一开关单元22导通，以打开充电电路，使能量转换单元21通过第一开关单元22给超级电容C充电，在充电过程中，当MCU检测到超级电容C的电压达到额定电压1.8V时，开始与手机进行数据传输，在数据传输完成后，MCU控制第二开关单元60导通，开始刷新电子墨水显示屏40，在刷新完成时，MCU可控制第一开关单元22断开超级电容C和能量转换单元21之间的连接，即自动切断充电电路，使超级电容C处于高阻回路中，有效降低自放电速度，大大提升用户体验。
在该示例中，参照图5，近场通信标签100还可以包括第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4和第五电容C5，其中，第一电容C1和第二电容C2的容值均可以为10MΩ，以对P沟道MOS管起保护作用；第三电容C3和第四电容C4的容值可以为1K，以加快P沟道MOS管的打开速度。
可以理解的是，在该示例中，可通过图6所示的公式计算超级电容C的容值和充电时间，其中，电子墨水显示屏40刷新需要的电量Q可通过其刷新所需的工作电流和工作时间计算，电压差值ΔV和充电电流I已知，可以计算出超级电容C的容值和充电时间t。由此，根据计算出超级电容的容值和充电时间进行充电，提高充电速度，保证充电的效率和精确性。
在该示例中，在近场通信标签100与手机200的数据传输过程中，如果传输过程突然中断，则导致充电过程中断，该情况下，可保证充电电路自动关闭，进而减少超级电容C的放电量，以在下一次进行充电时，超级电容C在上一次断电时的基础电量上继续充电，也就是说，超级电容C的电量并不为0，由此，大大节省了二次充电的充电时间。
也就是说，本发明提出了一种可自动开关的电源管理电路，当读卡器200或其他提供充电服务的移动终端靠近近场通信标签200时，自动打开充电电路，开始进行无线充电，当充电过程被中断后充电电路自动关闭，由此，减少超级电容的自放电，有效保证超级电容收集电量，节省了下次充电的时间周期。
该示例中，如图7所示，在进行手机或PDA(掌上电脑)与近场通信标签100之间的图像数据传输时，在手机端，用户可编辑本地图片并选中，当手机靠近近场通信标签100时，近场通信标签100可每隔20秒读取手机中的NFC芯片的ID值，以进行验证并在验证通过时建立连接(connected)，然后手机提示准备传输图像，相应的，近场通信标签100继续进行能量采集(无线充电)，并控制MCU上电，在手机端的图像开始发送时，相应的，近场通信标签100继续进行能量采集，并接收图像数据，在图像传输的过程中，每隔6秒检测传输是否完成，在传输完成时，近场通信标签100进行电子墨水(E-ink)显示屏40的刷新，在刷新过程中，每隔16秒检测刷新是否结束，在刷新结束时，整个通信流程结束。
也就是说，手机和近场通信标签双方通过协商状态，可依次实现“标签识别”→“建立连接”→“无线充电”→“图像数据传输”→“E-Ink刷新”→“断开连接”六个状态，由此实现了充电及数据传输状态的自动化管理，明确了近场通信过程中很多不确定状态，如标签不在场区、未识别到等。
可以理解的是，本发明实施例采用无电池设计，进而可实时更新近场通信标签100端的电源电压，明确下一步执行步骤，增加标签刷新的成功率。
综上所述，本发明实施例的近场通信标签，能量存储模块在磁场信号的作用下进行充电，实现无线充电，无需电池供电，更加节能环保，且具有低成本、低功耗的优点，适应用户对去除电池束缚的意愿；将无线充电、近场通信、能量收集、能量储存以及墨水刷新技术相结合，通过集约化的电量管理实现电量的合理利用和分配，使近场通信标签更加节能环保；控制充电电路自动打开和断开，避免自放电导致下次充电时间较长，节省下次充电时间，且自动化程度高，大大改善了用户体验。
图8是本发明实施例的近场通信标签的控制系统的结构框图。
如图8所示，该系统1000包括读卡器200和本发明上述实施例的近场通信标签100。其中，读卡器200为具有近场通信功能的移动终端。
本发明实施例的近场通信标签的控制系统，采用本发明实施例的近场通信标签，其能量存储模块在磁场信号的作用下进行充电，实现无线充电，无需电池供电，更加节能环保，且具有低成本、低功耗的优点。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (7)
1.一种近场通信标签，其特征在于，包括：
近场通信线圈，所述近场通信线圈用于当读卡器位于设定范围内时检测磁场信号；
控制模块；
能量收集模块，所述能量收集模块分别与所述近场通信线圈和所述控制模块连接，所述能量收集模块用于在所述近场通信线圈检测到磁场信号时，将所述近场通信线圈检测到的磁场信号转换成电信号；
能量存储模块，所述能量存储模块分别与所述能量收集模块和所述控制模块连接，所述控制模块用于控制所述能量存储模块在所述电信号的作用下充电；
其中，所述能量收集模块包括能量转换单元和第一开关单元，所述第一开关单元分别与所述能量转换单元和所述能量存储模块连接，所述第一开关单元用于接通或断开所述能量转换单元和所述能量存储模块之间的连接；
所述近场通信标签还包括电子墨水显示屏，所述电子墨水显示屏与所述控制模块连接；
所述控制模块与所述第一开关单元连接，所述控制模块还用于：在与所述读卡器进行数据传输并刷新所述电子墨水显示屏完成后，控制所述第一开关单元断开所述能量转换单元和所述能量存储模块之间的连接；
所述近场通信标签还包括第二开关单元，所述控制模块与所述第二开关单元连接，所述第二开关单元分别与所述能量存储模块和所述电子墨水显示屏连接，所述第二开关单元用于接通或断开所述能量存储模块和所述电子墨水显示屏之间的连接；
所述能量存储模块为超级电容，其中，所述能量转换单元的输出端与所述第一开关单元的漏极和所述控制模块的电压检测端分别连接，所述第一开关单元的源极与所述超级电容的一端连接，所述第一开关单元的源极与栅极之间连接有第一电容，所述超级电容的另一端接地，所述超级电容的一端还与所述第二开关单元的源极连接，所述第二开关单元的漏极与所述墨水显示屏连接，所述第二开关单元的源极与栅极之间连接有第二电容，所述第二开关单元的栅极通过第三电容与所述控制模块的一通用输入输出口连接，所述第一开关单元的栅极通过第四电容与所述控制模块的另一通用输入输出口连接；
所述近场通信标签，还包括：状态存储模块，所述状态存储模块具有存储空间，所述存储空间通过密码进行加密保护；
所述控制模块还用于：当所述读卡器位于所述近场通信线圈附近的设定范围内，且所述控制模块开始工作时，通过所述能量转换单元对所述读卡器进行识别以及匹配，并在匹配成功后，更新所述状态存储模块中的标志位状态为等待充电状态，当检测到所述能量存储模块的电压达到额定电压时，更新所述状态存储模块中的标志位状态为充电完成状态，在刷新所述电子墨水显示屏完成后，更新所述状态存储模块中的标志位状态为刷新成功状态。
2.根据权利要求1所述的近场通信标签，其特征在于，所述能量转换单元分别与所述近场通信线圈和所述控制模块连接，所述能量转换单元用于在所述近场通信线圈检测到磁场信号时，将所述近场通信线圈检测到的磁场信号转换成电信号，所述控制模块用于控制所述能量转换单元将所述电信号传输至能量存储模块。
3.根据权利要求2所述的近场通信标签，其特征在于，所述控制模块用于当检测到所述能量存储模块的电压达到额定电压时，控制所述近场通信标签与所述读卡器进行数据传输，在数据传输完成后，刷新所述电子墨水显示屏。
4.根据权利要求1所述的近场通信标签，其特征在于，所述控制模块还用于：
在数据传输完成后，控制所述第二开关单元接通所述电子墨水显示屏和所述能量存储模块之间的连接。
5.根据权利要求1所述的近场通信标签，其特征在于，所述第一开关单元和/或所述第二开关单元为金属氧化物半导体场效应晶体管。
6.一种近场通信标签的控制系统，其特征在于，包括：读卡器和如权利要求1-5任一项所述的近场通信标签。
7.根据权利要求6所述的控制系统，其特征在于，所述读卡器为具有近场通信功能的移动终端。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010090435.5A CN111313938B (zh) | 2020-02-13 | 2020-02-13 | 近场通信标签及其控制系统 |
| PCT/CN2021/073737 WO2021159952A1 (zh) | 2020-02-13 | 2021-01-26 | 近场通信标签及其控制系统 |
| US17/431,365 US11916618B2 (en) | 2020-02-13 | 2021-01-26 | Near field communication tag and control system for near field communication tag |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010090435.5A CN111313938B (zh) | 2020-02-13 | 2020-02-13 | 近场通信标签及其控制系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111313938A CN111313938A (zh) | 2020-06-19 |
| CN111313938B true CN111313938B (zh) | 2022-04-22 |
Family
ID=71147062
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010090435.5A Active CN111313938B (zh) | 2020-02-13 | 2020-02-13 | 近场通信标签及其控制系统 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11916618B2 (zh) |
| CN (1) | CN111313938B (zh) |
| WO (1) | WO2021159952A1 (zh) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111313938B (zh) * | 2020-02-13 | 2022-04-22 | 京东方科技集团股份有限公司 | 近场通信标签及其控制系统 |
| CN114844530A (zh) * | 2021-02-01 | 2022-08-02 | 上海复旦微电子集团股份有限公司 | 无源nfc接口和无源nfc设备 |
| US20240152719A1 (en) * | 2021-06-18 | 2024-05-09 | Beijing Boe Optoelectronics Technology Co., Ltd. | Information management method, device, system and medium |
| CN113992244A (zh) * | 2021-10-27 | 2022-01-28 | 维沃移动通信有限公司 | 电子设备和控制方法 |
| CN114143754A (zh) * | 2021-11-30 | 2022-03-04 | 上汽通用五菱汽车股份有限公司 | 降低车载功耗方法、装置、车辆及计算机可读存储介质 |
| CN116455430A (zh) * | 2023-03-22 | 2023-07-18 | 上海金怪兽科技有限公司 | 基于nfc的取电方法、长时间通信nfc取电方法、电子设备 |
Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6275681B1 (en) * | 1998-04-16 | 2001-08-14 | Motorola, Inc. | Wireless electrostatic charging and communicating system |
| CN101752899A (zh) * | 2009-12-25 | 2010-06-23 | 重庆大学 | 复合微能源电源输出管理控制系统 |
| CN102035265A (zh) * | 2010-12-06 | 2011-04-27 | 无锡索垠飞科技有限公司 | 电容器储能电池无线充电系统 |
| CN202443486U (zh) * | 2012-01-16 | 2012-09-19 | 福建物联天下信息科技有限公司 | 电子墨水标签 |
| CN102801218A (zh) * | 2011-05-27 | 2012-11-28 | 三星电子株式会社 | 无线电能和数据传输系统 |
| CN103500352A (zh) * | 2013-10-18 | 2014-01-08 | 步步高教育电子有限公司 | 一种基于近场感应的标签信息显示装置及益智玩具 |
| CN205451437U (zh) * | 2015-12-28 | 2016-08-10 | 广西师范大学 | 一种分布式无线电子标签系统 |
| CN107004153A (zh) * | 2014-11-07 | 2017-08-01 | 3M创新有限公司 | 用于热特性的具有热源的无线传感器 |
| CN107257979A (zh) * | 2014-12-24 | 2017-10-17 | 英特尔公司 | 用于从邻近耦合设备进行能量收集的方法和装置 |
| CN109149718A (zh) * | 2018-09-28 | 2019-01-04 | 北京汉能光伏投资有限公司 | 无线充电电源及其控制方法 |
| CN109921832A (zh) * | 2019-02-20 | 2019-06-21 | 浙江讯联信息技术有限公司 | 无线传输系统、采用其的双频读卡器及其磁场供电方法 |
| CN110518705A (zh) * | 2019-08-15 | 2019-11-29 | 广东技术师范大学天河学院 | 一种可无线充电的移动装置 |
| CN110533141A (zh) * | 2019-09-10 | 2019-12-03 | 中国信息通信研究院 | 一种墨水屏电子标签、数据写入系统及数据写入方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9489813B1 (en) * | 2006-09-22 | 2016-11-08 | Michael L. Beigel | System for location in environment and identification tag |
| CN103957038B (zh) * | 2014-05-14 | 2016-06-29 | 华南农业大学 | 基于nfc低功耗灌溉设施的通信装置及方法 |
| CN204291001U (zh) * | 2014-12-05 | 2015-04-22 | 聚辰半导体(上海)有限公司 | 具有加密保护的近场通信标签及适用的近场通信控制系统 |
| US11134141B1 (en) * | 2019-07-25 | 2021-09-28 | Apple Inc. | Electronic devices having shared coil structures |
| KR20210035479A (ko) * | 2019-09-24 | 2021-04-01 | 삼성전자주식회사 | 전력 공유를 지원하는 코일들을 선택적으로 사용하기 위한 전자 장치 |
| CN111313938B (zh) | 2020-02-13 | 2022-04-22 | 京东方科技集团股份有限公司 | 近场通信标签及其控制系统 |
-
2020
- 2020-02-13 CN CN202010090435.5A patent/CN111313938B/zh active Active
-
2021
- 2021-01-26 WO PCT/CN2021/073737 patent/WO2021159952A1/zh active Application Filing
- 2021-01-26 US US17/431,365 patent/US11916618B2/en active Active
Patent Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6275681B1 (en) * | 1998-04-16 | 2001-08-14 | Motorola, Inc. | Wireless electrostatic charging and communicating system |
| CN101752899A (zh) * | 2009-12-25 | 2010-06-23 | 重庆大学 | 复合微能源电源输出管理控制系统 |
| CN102035265A (zh) * | 2010-12-06 | 2011-04-27 | 无锡索垠飞科技有限公司 | 电容器储能电池无线充电系统 |
| CN102801218A (zh) * | 2011-05-27 | 2012-11-28 | 三星电子株式会社 | 无线电能和数据传输系统 |
| CN202443486U (zh) * | 2012-01-16 | 2012-09-19 | 福建物联天下信息科技有限公司 | 电子墨水标签 |
| CN103500352A (zh) * | 2013-10-18 | 2014-01-08 | 步步高教育电子有限公司 | 一种基于近场感应的标签信息显示装置及益智玩具 |
| CN107004153A (zh) * | 2014-11-07 | 2017-08-01 | 3M创新有限公司 | 用于热特性的具有热源的无线传感器 |
| CN107257979A (zh) * | 2014-12-24 | 2017-10-17 | 英特尔公司 | 用于从邻近耦合设备进行能量收集的方法和装置 |
| CN205451437U (zh) * | 2015-12-28 | 2016-08-10 | 广西师范大学 | 一种分布式无线电子标签系统 |
| CN109149718A (zh) * | 2018-09-28 | 2019-01-04 | 北京汉能光伏投资有限公司 | 无线充电电源及其控制方法 |
| CN109921832A (zh) * | 2019-02-20 | 2019-06-21 | 浙江讯联信息技术有限公司 | 无线传输系统、采用其的双频读卡器及其磁场供电方法 |
| CN110518705A (zh) * | 2019-08-15 | 2019-11-29 | 广东技术师范大学天河学院 | 一种可无线充电的移动装置 |
| CN110533141A (zh) * | 2019-09-10 | 2019-12-03 | 中国信息通信研究院 | 一种墨水屏电子标签、数据写入系统及数据写入方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2021159952A1 (zh) | 2021-08-19 |
| CN111313938A (zh) | 2020-06-19 |
| US20230138140A1 (en) | 2023-05-04 |
| US11916618B2 (en) | 2024-02-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111313938B (zh) | 近场通信标签及其控制系统 | |
| JP5611383B2 (ja) | 近距離の無線電力受信装置及び方法 | |
| CN103457348B (zh) | 半导体集成电路及其操作方法 | |
| CN110100366B (zh) | 移动终端、外围设备及其充电方法 | |
| US9362742B2 (en) | Semiconductor integrated circuit and operating method thereof | |
| CN103262380B (zh) | 便携式电子装置和向其中使用的充电电池恢复电力的方法 | |
| US8898492B2 (en) | System, method and mobile terminal for sharing battery between mobile terminals | |
| EP3309924A1 (en) | Terminal and device | |
| US8949631B2 (en) | USB power supply method and device, and end device and system using the same | |
| US20080297104A1 (en) | Battery charger and method for communicating battery pack charging status information | |
| CN104272216A (zh) | 电子设备及其控制方法 | |
| CN107769317B (zh) | 控制电路、具有该控制电路的电池及电池控制方法 | |
| CN107643998A (zh) | 基于智能模块实现otg和充电双功能的系统 | |
| CN111371290A (zh) | 电源转换电路、充电装置及系统 | |
| CN106340780A (zh) | 终端设备及其控制方法 | |
| CN110350624B (zh) | 一种智能电池过放电失效保护装置及方法 | |
| US20130193906A1 (en) | Terminals, terminal systems and charging/discharging methods thereof | |
| US20220200294A1 (en) | Charging System and Charging Method of Universal Serial Bus | |
| CN107742909A (zh) | 充电电路、智能终端及其充电方法 | |
| CN104184179A (zh) | 一种电池控制方法、装置和无线终端 | |
| CN113991766A (zh) | 充电方法、可读介质、程序产品和电子设备 | |
| CN103779884A (zh) | 电子装置以及电子系统 | |
| US10903676B2 (en) | Semiconductor device | |
| WO2000019364A1 (en) | Smart personal computer card battery pack | |
| CN201584795U (zh) | 一种含有超级电容器的便携设备 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |