CN112241637B - 一种rfid读写器及外部控制其通断的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种RFID读写器及外部控制其通断的方法，包括光电开关、系统控制器、读写器、射频开关、负载和天线；主要是利用在读写器射频端口与天线之间，加装外部连接射频开关的方法，通过射频开关的切换，来达到控制读写器射频端口输出的能量到达天线与否，从而变相实现读写器的读取工作或者停止工作。由于射频开关的切换时间为纳秒级别，而通过指令控制读写器工作的时长为毫秒级别。通过这种方法，可以将控制时间缩小几个数量级，时间精度提高几个数量级。

Description

一种RFID读写器及外部控制其通断的方法

技术领域

本发明涉及一种RFID读写器及外部控制RFID读写器通断的方法，具体是一种能实现提高RFID读写器读取停止控制、端口能量输出与速度控制的装置和方法，尤其适用于RFID高速写码机、RFID高速验标机、RFID高速标签复合机上的应用，属于射频识别技术领域。

背景技术

随着RFID标签的广泛应用，有更多的应用场景需要使用RFID技术，比如新零售行业，布草洗涤租赁行业，服装门店等。RFID技术相对于传统条码技术的一个很大优势是他的内容可以改写，而且由于可以存储更多的信息量，可以实现对每个单品进行单独赋予唯一码。那么针对每张RFID标签进行检验、写码、校验就是一个非常重要的工作。如果能够快速准确的验证和写码每一张标签，并对不合格标签进行标记剔除变得非常重要，这同时影响了标签的使用成本。

如图1所示，目前世面上的RFID 标签检测写码设备，通常使用光电信号来作为读写器工作与停止的信号，来确保在标签检测和写码过程中，只检测和写码天线当前面对的标签，而不写入其他的标签。通常的方法，是将光电触信号，给到运行windows 系统，安卓系统的终端，或者读写器内部运行的Linux系统等，然后这个系统对光电信号进行解析后，再通过指令形式，控制读写器进行RFID标签读取工作或者停止工作。

由于这些操作系统都不是实时操作系统，从对光电信号的解析到读写器控制指令发出，再到读写器执行操作指令，整个流程用时较长，且会因为操作系统的运行负荷会变得上下浮动，时间不固定。所以为了保证整个流程准确运行，需要留有足够的时间，确保指令运行。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的问题与不足，本发明提供一种RFID读写器及外部控制RFID读写器通断的方法，本发明能够更快、且在时间上更精准地控制读写器的工作与停止，从而提高RFID 标签检测、写码、校验的速度和效率。

技术方案：一种RFID读写器，包括光电开关、系统控制器、读写器、射频开关、负载和天线；所述光电开关的输出端与射频开关控制端口信号连接；所述系统控制器与读写器信号连接；所述读写器的射频端口与射频开关的输入端；所述射频开关的第一输出端口与负载连接，第二输出端口与天线连接，初始状态时射频开关的输入端与第一输出端口连通，当光电开关的输出端输出电平出现反转时，射频开关的输入端从由与第一输出端口连通切换成与第二输出端口连通或者从由与第二输出端口连通切换成与第一输出端口连通。

初始状态读写器的射频端口依次通过射频开关的输入端和第一输出端口与负载连通，即输入端与第一输出端口连通；当光电开关检测到RFID标签时，光电开关的输出端输出电平反转，从高电平变成低电平或者从低电平变成高电平，此时射频开关的输入端与第二输出端口连通，此时读写器射频端口输出的射频信号，通过射频开关到达天线，天线接收的标签信号通过天线、射频开关到达读写器，标签读取或者写入成功；当RFID标签离开光电开关的光电触发位置，光电开关信的输出端输出电平再次反转，读写器的射频端口依次通过射频开关的输入端和第一输出端口与负载连通。

所述光电开关通过低时延电平脉宽转换单元与射频开关的控制端口信号连接，其中光电开关的输出端与低时延电平脉宽转换单元的输入端连接，低时延电平脉宽转换单元的输出端与射频开关的控制端口连接。

所述系统控制器控制通过指令通讯线与读写器连接，用于控制读写器处于工作状态，控制读写器通过射频端口输出射频信号；所述指令通讯线包括网线和RS232串口线。

所述负载为50欧姆负载，用于吸收读写器所发出的射频能量。

所述光电开关的输出端通过信号线与射频开关的控制端连接；读写器的射频端口通过馈线与射频开关的输入端连接，射频开关的第一输出端口和第二输出端口分别通过馈线与负载和天线连接。

所述低时延电平脉宽转换单元为PLC或者CPLD或者FPGA等可编程逻辑器件。

一种外部控制RFID读写器通断的方法，主要是利用在读写器射频端口与天线之间，加装外部连接射频开关的方法，通过射频开关的切换，来达到控制读写器射频端口输出的能量到达天线与否，从而变相实现读写器的读取工作或者停止工作。

由于射频开关的切换时间为纳秒级别，而通过指令控制读写器工作的时长为毫秒级别。通过这种方法，可以将控制时间缩小几个数量级，时间精度提高几个数量级。

其具体步骤为：

步骤1，工作开始，系统控制器控制读写器处于工作状态，让读写器的射频端口输出射频信号，并将射频信号发送到射频开关的输入端；

步骤2，光电开关输出端连接到射频开关的控制端口，当光电开关未检测到RFID标签时，读写器的射频端口依次通过射频开关的输入端和第一输出端口连通负载，此时读写器工作，但是所发出的射频能量全部被负载吸收；

步骤3，当光电开关检测到RFID标签时，光电开关输出端所输出的电平反转，此时射频开关的输入端与第二输出端口连通，第二输出端口与天线连通；此时读写器射频端口输出的射频信号，通过射频开关，到达天线；天线接收的标签信号通过天线、射频开关到达读写器；整个RFID标签读写通路导通，标签读取或者写入成功；

步骤4，当标签离开光电触发位置，光电开关输出的电平再次反转，射频开关的输入端与第一输出端口连通，读写器输出的射频信号与负载连通，此时天线再无读写器发出的射频信号，读写器无法读取到天线上的RFID标签。

由于RFID标签的尺寸大小规格多样，导致标签触发光电的区域范围和读写器需要读取标签的读取范围不一致，这就需要通过低时延电平脉宽转换单元将光电触发的时长T1调整到所需要时长T2，具体操作流程如下：

步骤1，工作开始，系统控制器控制读写器处于工作状态，让读写器的射频端口输出射频信号，并将射频信号发送到射频开关的输入端；

步骤2，光电开关输出端连接到低时延电平脉宽转换单元的输入端，低时延电平脉宽转换单元的输出端连接到射频开关的控制端口，当光电开关未检测到RFID标签时，读写器的射频端口依次通过射频开关的输入端和第一输出端口连通负载，此时读写器工作，但是所发出的射频能量全部被负载吸收；

步骤3，当光电开关检测到RFID标签时，光电开关输出端所输出的电平反转，光电开关输出的电平信号时间是T1，电平信号通过低时延电平脉宽转换单元，输出的电平信号时间是T2，此时射频开关的输入端与第二输出端口连通，第二输出端口与天线连通；此时读写器射频端口输出的射频信号，通过射频开关，到达天线；天线接收的标签信号通过天线、射频开关到达读写器；整个RFID标签读写通路导通，标签读取或者写入成功；

步骤4，当标签离开光电触发位置，光电开关输出的电平再次反转，射频开关的输入端与第一输出端口连通，读写器输出的射频信号与负载连通，此时天线再无读写器发出的射频信号，读写器无法读取到天线上的RFID标签。

附图说明

图1为现有技术中RFID读写器的工作原理图；

图2为本发明实施例1的RFID读写器的工作原理图；

图3为本发明实施例2的RFID读写器的工作原理图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

实施例1，如图2所示，RFID读写器，包括光电开关、系统控制器、读写器、射频开关、负载和天线；光电开关的输出端通过信号线与射频开关的控制端口C1连接；系统控制器通过指令通讯线（此处指令通讯线可以是网线，可以是RS232串口线）与读写器连接，控制读写器一直处于工作状态，让读写器射频端口输出射频信号；读写器的射频端口通过馈线与射频开关的输入端端口In连接；射频开关的第一输出端口Out1与50欧姆负载通过馈线连接，第二输出端口Out2与天线通过馈线连接。

初始状态时射频开关的端口In与第一输出端口Out1连通，读写器与50欧姆负载连通，此时读写器工作，但是所发出的射频能量全部被50欧姆负载吸收；

当光电开关检测到RFID标签时，光电开关的输出端输出到射频开关控制端口C1的电平反转，从高电平变成低电平或者从低电平变成高电平，此时射频开关的端口In与端口Out2连通，端口Out2通过馈线与天线连通，此时读写器射频端口输出的射频信号，通过馈线、射频开关到达天线，天线接收的标签信号通过天线、馈线、射频开关到达读写器，整个RFID标签读写通路导通，标签读取或者写入成功；

当RFID标签离开光电开关的光电触发位置，光电开关信的输出端输出到射频开关控制端口C1的电平再次反转，读写器的射频端口依次通过射频开关的输入端In和第一输出端口Out1与50欧姆负载连通。

实施例2，如图3所示，RFID读写器，包括光电开关、低时延电平脉宽转换单元、系统控制器、读写器、射频开关、负载和天线，光电开关的输出端通过信号线与低时延电平脉宽转换单元的输入端In连接，低时延电平脉宽转换单元的输出端out与射频开关的控制端口C1连接，其他部件的连接方式和实施例1一样。

低时延电平脉宽转换单元为PLC或者CPLD或者FPGA等可编程逻辑器件。

实施例3

一种外部控制RFID读写器通断的方法，主要是利用在读写器射频端口与天线之间，加装外部连接射频开关的方法，通过射频开关的切换，来达到控制读写器射频端口输出的能量到达天线与否，从而变相实现读写器的读取工作或者停止工作。

由于射频开关的切换时间为纳秒级别，而通过指令控制读写器工作的时长为毫秒级别。通过这种方法，可以将控制时间缩小几个数量级，时间精度提高几个数量级。

其具体步骤为：

A，工作开始，系统控制器控制读写器一直处于工作状态，让读写器的射频端口输出射频信号，射频信号通过馈线连接到射频开关的输入端；

B，光电开关输出端通过信号线连接到射频开关的控制端口C1，当光电开关未检测到RFID标签时，读写器的射频端口依次通过射频开关的输入端端口In、第一输出端口Out1和馈线连通50欧姆负载，此时读写器工作，但是所发出的射频能量全部被0欧姆负载吸收；

C，当光电开关检测到RFID标签时，光电开关输出端通过信号线输出到射频开关控制端口C1的电平信号反转，此时射频开关的输入端端口In与第二输出端口Out2连通，第二输出端口Out2与天线通过馈线连通；此时读写器的射频端口输出的射频信号，通过馈线、射频开关，到达天线；天线接收的标签信号通过天线、馈线、射频开关到达读写器；整个RFID标签读写通路导通，标签读取或者写入成功；

D，当标签离开光电触发位置，光电开关输出的电平再次反转，电平信号通过信号线发送到射频开关的控制端口C1，使射频开关的输入端端口In与第一输出端口Out1连通，读写器输出的射频信号与50欧姆负载连通，此时天线再无读写器发出的射频信号，读写器无法读取到天线上的RFID标签。

实施例4

由于RFID标签的尺寸大小规格多样，导致标签触发光电的区域范围和读写器需要读取标签的读取范围不一致，这就需要通过低时延电平脉宽转换单元将光电触发的时长T1调整到所需要时长T2，具体操作流程如下：

A，工作开始，系统控制器控制读写器一直处于工作状态，让读写器的射频端口输出射频信号，射频信号通过馈线连接到射频开关的输入端；

B，光电开关输出端通过信号线连接到低时延电平脉宽转换单元的输入端，低时延电平脉宽转换单元的输出端连接到射频开关的控制端口，当光电开关未检测到RFID标签时，射频端口依次通过射频开关的输入端和第一输出端口连通负载，此时读写器工作，但是所发出的射频能量全部被负载吸收；

C，当光电开关检测到RFID标签时，光电开关输出端所输出的电平反转，在没有低时延电平脉宽转换单元的情况下光电开关输出的电平信号时间是T1，电平信号通过低时延电平脉宽转换单元，输出的电平信号时间是T2，电平信号经低时延电平脉宽转换单元的输出端out发送到射频开关的控制端口C1，此时射频开关的输入端端口In与第二输出端口Out2连通，第二输出端口Out2通过馈线与天线连通；此时读写器射频端口输出的射频信号，通过馈线、射频开关，到达天线；天线接收的标签信号通过天线、馈线、射频开关到达读写器；整个RFID标签读写通路导通，标签读取或者写入成功；

D，当标签离开光电触发位置，光电开关输出的电平再次反转，电平信号通过信号线进入低时延电平脉宽转换单元，触发时长为T2的电平信号到射频开关的控制端口C1，使射频开关的输入端端口In与第一输出端口Out1连通，读写器输出的射频信号与50欧姆负载连通，此时天线再无读写器发出的射频信号，读写器无法读取到天线上的RFID标签。

Claims (8)

1.一种RFID读写器，其特征在于：包括光电开关、系统控制器、读写器、射频开关、负载和天线；所述光电开关的输出端与射频开关控制端口信号连接；所述系统控制器与读写器信号连接；所述读写器的射频端口与射频开关的输入端；所述射频开关的第一输出端口与负载连接，第二输出端口与天线连接，初始状态时射频开关的输入端与第一输出端口连通，当光电开关的输出端输出电平出现反转时，射频开关的输入端从由与第一输出端口连通切换成与第二输出端口连通或者从由与第二输出端口连通切换成与第一输出端口连通；初始状态读写器的射频端口依次通过射频开关的输入端和第一输出端口与负载连通，即输入端与第一输出端口连通；当光电开关检测到RFID标签时，光电开关的输出端输出电平反转，从高电平变成低电平或者从低电平变成高电平，此时射频开关的输入端与第二输出端口连通，此时读写器射频端口输出的射频信号，通过射频开关到达天线，天线接收的标签信号通过天线、射频开关到达读写器，标签读取或者写入成功；当RFID标签离开光电开关的光电触发位置，光电开关信的输出端输出电平再次反转，读写器的射频端口依次通过射频开关的输入端和第一输出端口与负载连通。

2.如权利要求1所述的RFID读写器，其特征在于：所述光电开关通过低时延电平脉宽转换单元与射频开关的控制端口信号连接，其中光电开关的输出端与低时延电平脉宽转换单元的输入端连接，低时延电平脉宽转换单元的输出端与射频开关的控制端口连接。

3.如权利要求1所述的RFID读写器，其特征在于：所述系统控制器控制通过指令通讯线与读写器连接，用于控制读写器处于工作状态，控制读写器通过射频端口输出射频信号；所述指令通讯线包括网线和RS232串口线。

4.如权利要求1所述的RFID读写器，其特征在于：所述负载为50欧姆负载，用于吸收读写器所发出的射频能量。

5.如权利要求1所述的RFID读写器，其特征在于：所述光电开关的输出端通过信号线与射频开关的控制端连接；读写器的射频端口通过馈线与射频开关的输入端连接，射频开关的第一输出端口和第二输出端口分别通过馈线与负载和天线连接。

6.如权利要求2所述的RFID读写器，其特征在于：所述低时延电平脉宽转换单元为PLC或者CPLD或者FPGA。

7.一种外部控制RFID读写器通断的方法，其特征在于：利用在读写器射频端口与天线之间，加装外部连接射频开关的方法，通过射频开关的切换，来达到控制读写器射频端口输出的能量到达天线与否，从而实现读写器的读取工作或者停止工作；具体步骤为：

步骤1，工作开始，系统控制器控制读写器处于工作状态，让读写器的射频端口输出射频信号，并将射频信号发送到射频开关的输入端；

步骤2，光电开关输出端连接到射频开关的控制端口，当光电开关未检测到RFID标签时，读写器的射频端口依次通过射频开关的输入端和第一输出端口连通负载，此时读写器工作，但是所发出的射频能量全部被负载吸收；

步骤3，当光电开关检测到RFID标签时，光电开关输出端所输出的电平反转，此时射频开关的输入端与第二输出端口连通，第二输出端口与天线连通；此时读写器射频端口输出的射频信号，通过射频开关，到达天线；天线接收的标签信号通过天线、射频开关到达读写器；整个RFID标签读写通路导通，标签读取或者写入成功；

步骤4，当标签离开光电触发位置，光电开关输出的电平再次反转，射频开关的输入端与第一输出端口连通，读写器输出的射频信号与负载连通，此时天线再无读写器发出的射频信号，读写器无法读取到天线上的RFID标签。

8.如权利要求7所述的外部控制RFID读写器通断的方法，其特征在于：由于RFID标签的尺寸大小规格多样，导致标签触发光电的区域范围和读写器需要读取标签的读取范围不一致，这就需要通过低时延电平脉宽转换单元将光电触发的时长T1调整到所需要时长T2，具体操作流程如下：

步骤1，工作开始，系统控制器控制读写器处于工作状态，让读写器的射频端口输出射频信号，并将射频信号发送到射频开关的输入端；

步骤2，光电开关输出端连接到低时延电平脉宽转换单元的输入端，低时延电平脉宽转换单元的输出端连接到射频开关的控制端口，当光电开关未检测到RFID标签时，读写器的射频端口依次通过射频开关的输入端和第一输出端口连通负载，此时读写器工作，但是所发出的射频能量全部被负载吸收；

步骤3，当光电开关检测到RFID标签时，光电开关输出端所输出的电平反转，光电开关输出的电平信号时间是T1，电平信号通过低时延电平脉宽转换单元，输出的电平信号时间是T2，此时射频开关的输入端与第二输出端口连通，第二输出端口与天线连通；此时读写器射频端口输出的射频信号，通过射频开关，到达天线；天线接收的标签信号通过天线、射频开关到达读写器；整个RFID标签读写通路导通，标签读取或者写入成功；

步骤4，当标签离开光电触发位置，光电开关输出的电平再次反转，射频开关的输入端与第一输出端口连通，读写器输出的射频信号与负载连通，此时天线再无读写器发出的射频信号，读写器无法读取到天线上的RFID标签。