CN1659577A - 使用电子标签、读取器和状态编码器的控制和/或监控设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种包括交互式构件(1，2；1’，2’)对(P，P’)的控制和/或监控设备，每一个交互式构件包含由特定标识码(KID1，KID1’)标识的电子标签(1，1’)和与所述标签(1，1’)通信的读取器(2，2’)。对于每一个交互式构件对(P)，本发明的设备还包括至少由标签(1)部分承载的状态编码器，所述编码器产生可访问读取器(2)的状态信号，并表示影响标签(1)的逻辑或模拟状态或标签(1)与读取器(2)之间的关系。

Description

使用电子标签、读取器和状态编码器的控制和/或监控设备

技术领域

一般地，本发明涉及信息技术方面，具体地，涉及公知的采用盎格鲁撒克逊缩略字RFID(“射频识别”)的射频识别方面。

更准确地，本发明涉及至少包括第一交互式构件对的控制和/或监控设备，该交互式构件对由利用各自无线电天线相互通信的电子标签和电子标记读取器构成，读取器以电磁的方式向标签提供电能，所述标签包括其中保存了其专有的标识码的存储器，并将标识码选择性地发送给读取器。

背景技术

电子标签，也称作“无线标记”，“智能标记”，或“智能卡”，其盎格鲁撒克逊等价名称为“étiquettes intelligentes”，目前在许多自动识别应用中被广泛使用，尤其是防盗系统、防伪、材料处理支持管理、货物发送或接收控制等。

发明内容

基于至今潜在的标识需求，本发明的目的是拓宽该标签的应用领域。

为此，除了符合上述引言给出的一般定义，本发明设备的主要特征在于其还包括至少在某种程度上属于标签的状态编码器，并产生表示影响标签或标签与读取器之间关系的逻辑或模拟状态的状态信号，其特征还在于状态信号由标签发送给读取器或直接由读取器读取。

由于该结构，读取器处理状态信号形式的信息，该信息不仅比与标签的本地物理环境相连接的范围内的简单标识码更加丰富，而且此外，其还通过结构与该标识码相关。

在本发明的优选实现模式中，标签相对于读取器是可移动的，并且状态信号表示标签相对于读取器的相对位置。

在这些条件下，标签和读取器形成的联合实现了与机械运动相关联的电接触(electrical contact)所实现的功能，其另外的优点是该电接触根据标签的标识码处理自身的标识。

状态编码器可以包括：至少一个永磁体，由第一交互式构件对中的构件之一承载；以及磁场传感器，由该交互式构件对中的另一构件承载。

例如，状态编码器可以固定地包括由标签承载的一对彼此远离的磁化轨道和由读取器承载的一对相应的霍尔效应传感器，针对标签相对于读取器的参考相对位置，并且只针对此位置，相对于霍尔效应传感器设置磁化轨道，以及根据标签相对于读取器是否在其参考相对位置，状态信号取至少两种不同的基本逻辑值。

通过使磁化轨道对的轨道具有相反的极性可以得到不同状态的最大区别。

在第一可能实现模式中，例如，当经过两个中间相对位置中的至少之一时，在所述中间相对位置，霍尔效应传感器仅检测到一个磁化轨道，在参考相对位置和多个远距离位置之间，相对于读取器，物理引导标签，并且根据标签是否处于中间相对位置之一，状态信号采用至少两个不同的次级逻辑值。

因此，可以沿平移轴相对于读取器以平移运动引导标签，磁化轨道沿该平移轴彼此远离，并且可以相对于该同一平移轴倾斜。

在这种情况下，例如，标签采用卡片的形式，读取器至少是部分平坦的。

在另一可能的实现模式中，例如，相对于读取器沿旋转轴旋转引导标签，磁化轨道通过沿旋转轴旋转而在角度上彼此远离。

在这种情况下，有利地，标签采用圆柱形，读取器本身至少部分是圆柱形。

实际上，读取器一般包括属于状态编码器并连接到霍尔效应传感器的电源电路和脉冲整形器，以及连接到该读取器的天线的通信电路。

在这些条件下，通信电路至少可以选择性地采用被动状态和主动状态，在相应的标签从远距离相对位置变为中间相对位置的过程中，状态信号可以使通信电路从其被动状态变为主动状态。

如果包括多个交互式构件对，其中每一构件包括电子标签和标记读取器，不同交互式构件对的读取器连接到通信网络，并且不同对的所有标签具有不同的标识码，本发明设备则表现出更加显著的优点。

该设备可以配备有连接到通信网络且与每一个读取器周期地通信的轮询电路，只要读取器和所关联的标签在其参考相对位置，则每一个读取器读取所关联的标签的标识码，只要读取标识码，则每一个读取器将所关联的标签的标识码发送给轮询电路，且轮询电路将传输过来的每一个标识码与存储的参考码相比较，并当缺少要比较的代码之一或所比较的代码不同时，产生异常信号。

附图说明

通过参考附图，通过以下作为演示而不是限制的描述，本发明的其它特征和优点将更加显而易见，其中：

-图1是电子标签的示意图，对其进行修改以便用在根据本发明所述的设备中。

-图2是电子标记读取器的示意图，对其进行修改以便在根据本发明的设备中与图1所示的标签相互合作；

-图3A是表示读取器和电子标签的示意图，该电子标签属于根据本发明的第一可能实现模式所述的设备并且位于远距离相对位置；

-图3B是与图3A相类似的图示，其中读取器和电子标签位于其先验可能的两个相对中间位置之一；

-图3C是与图3A和3B相类似的图示，其中读取器和电子标签位于其参考相对位置；

-图4是表示读取器和电子标签的分解示意图和透视图，该电子标签属于根据本发明的第二可能实现模式所述的设备并且设计其进行相对平移；

-图5是表示读取器和电子标签的分解示意图和透视图，该电子标签属于根据本发明的第二可能实现模式所述的设备，并且设计其进行相对旋转；以及

-图6是表示根据本发明所述的设备在其最完善状态的示意图。

具体实施方式

如前所述，本发明涉及一种用于进行控制和/或监控的设备。

本设备包括至少一对交互式构件P，该对由电子标签1和电子标签的读取器2构成。

按照公知的方式，该标签和该读取器通过如10和20的各自的无线电天线进行相互通信，读取器2以电磁方式通过这些天线向标签1提供电能。

标签1包括连接到天线10的多功能电路11，其同时保证了对在天线10所接收到的电能进行滤波和本地分配，与读取器2进行通信，以及更一般地，标签1可用的本地计算机资源管理。

多功能电路11管理存储器111，该存储器中存储了标签1专有的标识码KID1，并且至少根据最近的请求，将其有条件地发送给读取器2。

通信读取器2在其一侧包括连接到天线20的通信电路22，负责同时保证向天线20传输能量以及向或从天线传输数据。

通信电路22由控制电路23驱动，控制电路23自身可以使用网络显示单元电路和/或网络接口电路24来相互通信。

根据本质的特征，此外，本发明设备还包括状态编码器，例如，由换能器3以及电源电路和脉冲整形器21构成。

至少在某些程度上属于标签1的所述状态换能器具有产生状态信号的功能，记作STAT，表示了交互式构件对P专有的逻辑或模拟状态。

更准确地，状态信号STAT与影响标签1的状态或标签1和读取器2之间的关系有关，并且该状态信号STAT由标签1发送给读取器2，或直接由该读取器2读取。

如果STAT信号与影响标签1的状态有关，STAT信号可以表示标签1服从的任何物理参数，例如压力，而换能器3由压力换能器构成。

如果STAT信号与标签1和读取器2之间的关系有关，则该关系可以由这两个构件的相对位置构成，如图1至5所示。

在这种情况下，标签1相对于读取器2是可移动的，则STAT状态信号表示标签1的每次移动所采用的、相对于读取器2的相对位置。

例如，状态编码器包括由第一交互式构件对P的构件之一承载的一个或多个永磁体，例如31a和31b，实际上由标签1承载；以及由第一交互式构件对P中的另一构件承载的一个或多个磁场传感器，例如32a或32b，实际上由读取器2承载。

图1至3C示出了实现模式，其中属于状态编码器的换能器3包括由标签1承载的、以永久方式磁化的相互远离的两个磁化轨道31a和31b，以及由读取器2承载的两个相应的霍尔效应传感器32a和32b。

针对标签1相对于读取器2的参考相对位置，如图3C所示，并且只针对此位置，相对于相应的霍尔效应传感器32a和32b设置磁化轨道31a和31b。

霍尔效应传感器32a和32b连接到电源电路和脉冲整形器21，所述电源电路和脉冲整形器21产生STAT状态信号并将其提供给控制电路23，该信号采用至少两个不同的基本逻辑值，根据标签1是否处于相对于读取器2的参考相对位置。

换句话说，不论用于编码STAT状态信号的比特数是多少，根据标签1是否处于相对于读取器2的参考相对位置，表示该信号的代码以等于“1”或“0”(或相反)的权重位(a bit of strong weight)开始。

优选地，为了增加可以彼此区分的状态数目，磁化轨道31a和31b具有相反极性。

图3A到3C以简化的方式表示了一种实现模式，其中相对于读取器2物理地引导标签1，并且能够利用由弹簧6施加的力将其沿着平移轴X推动，直到其参考位置。

图3A表示标签1处于相对于读取器2的远距离位置，即，在该位置处，霍尔效应传感器32a和32b均没有检测到磁化轨道31a和31b之一，并且在该处天线10和20过多地移位而彼此分离，以使读取器2和标签1之间不能进行通信。

图3B表示标签1处于相对于读取器2被称作“中间”的位置，即，在该位置处，尽管天线10和20仍过多地移位而彼此分离，但霍尔效应传感器32a和32b之一检测到磁化轨道31a和31b之一，以使读取器2和标签1之间能够进行通信。

两个中间位置是先验可能的，即，其中传感器32b检测到磁化轨道31a(图3B)的一个位置和其中传感器32a检测到磁化轨道31b的另一位置，即使标签1相对于读取器2的相对运动可以通过抑制标签到达例如第二中间位置来进行限制。

根据标签是否处于中间相对位置之一，电源电路和脉冲整形器21产生的STAT状态信号采用至少两种不同的次级逻辑值。

换句话说，不论用于STAT状态信号编码的比特数是多少，表示该信号的代码包括权重位之后的第二位，权重位值指示了标签1是否处于相对于读取器2的参考相对位置，第二位值指示了标签1是否处于其中间相对位置之一。

如果相对于读取器2沿平移轴X以平移运动引导标签1，如图1至4所示，则磁化轨道31a和31b沿该平移轴X相互远离，霍尔效应传感器32a和32b也如此。

为了更进一步地进行经由霍尔效应传感器32a和32b的磁化轨道31a和31b的检测，有利地，该轨道31a和31b相对于平移轴X倾斜。

标签1和读取器2可以假设先验的几种形式。

具体地，标签1可以采用卡片的形式(图1至3C)，在该情况下读取器2至少是部分平坦的；或者采用圆柱形式(图4和5)，在该情况下读取器2本身至少部分是圆柱形的。

而且，可以相对于读取器2围绕旋转轴Y以旋转运动引导标签1(图5)来代替相对于读取器2以平移运动的引导，在该情况下，磁化轨道31a和31b通过围绕旋转轴Y旋转在角度上彼此远离，霍尔效应传感器32a和32b也类似。

为了避免必须按照永久的方式向天线20供电，可以方便地假设通信电路22缺省为被动状态，此时不向天线20供电，并且该通信电路22仅针对标签1相对于读取器2的某些相对位置，变为主动状态，此时向天线20供电。

例如，当标签1从远距离相对位置移动到中间相对位置时，即，当发送给控制电路23的STAT状态信号的第二权重位改变数值时，该控制电路23可以使通信电路22从其被动状态变为其主动状态，该操作模式避免了天线20的永久馈电。

当包括以下部分(图6)时，本发明设备显示出最多的优点：通信网络4，例如由总线40构成或包括总线40；连接到网络4的多个交互式构件对15，例如P和P’；以及本身通过通信网络4连接到不同交互式构件对P和P’的轮询电路5。

如P和P’的每一个交互式构件对包括如1和1’的电子标签以及如2和2’的标记读取器，不同的交互式构件对P和P’的读取器通过通信网络4连接到轮询电路5，并且不同的交互式构件对P和P’的标签具有不同的标识码，如KID1和KID1’。

对如2或2’的每一个读取器的控制电路23进行编程，以便当通过该读取器2或2’的控制电路23接收的STAT状态信号指示该读取器和相关联的标签1或1’处于其参考相关位置时，且仅在该情况下，通过通信电路22将对该标签1或1’的标识码KID1或KID1’的传输请求发送给相应的标签1或1’。

如果是这种情况，则标签1或1’读取其存储器111中的标识码KID1或KID1’，并将其重新发送给相关联的读取器2 or 2。

只要获得了相关联的标签1或1’的标识码KID1或KID1’，读取器2 or 2’通过该读取器和网络4的网络显示单元电路和/或网络接口电流24将该代码重新发送给轮询电路5。

周期性地与如2和2’的每个读取器进行通信的轮询电路5能够接收由每个读取器有条件地发射的标识码，并识别其来源。

轮询电路5具有存储器51，其中存储了如KMM和KMM’的参考码，特别地，这些代码中的每一个表示假设要发射的如2或2’的读取器之一的标识码，并且按照不同读取器的给定轮询顺序来存储这些参考码。

利用对如2或2’的每个读取器的轮询，轮询电路对由该读取器发送的如KID1或KID1’的标识码与相应存储的参考码KMM或KMM’进行比较。

如果所轮询的读取器没有提供标识码KID1或KID1’，这意味着该读取器和相应的标签不在其参考位置，或者如果所轮询的读取器所提供的标识码KID1或KID1’与应该产生的代码KMM或KMM’不同，这意味着两个标签之间出现倒置，则轮询电路5产生异常信号WARN，优选地，其数值可以彼此区别这两种异常的类型。

如果不同的被轮询读取器所提供的、如KID1和KID1’的不同标识码与所存储的如KMM和KMM’的各自参考码相匹配，则轮询电路5继续其正常操作，并进入新的轮询阶段。

Claims (15)

1、一种控制和/或监控设备，包括：至少第一对(P)交互式构件(1，2)，所述构件由利用各自的无线电天线(10，20)进行彼此通信的电子标签(1)和电子标签读取器(2)构成，读取器(2)以电磁方式提供给电子标签(1)电能，标签(1)包括存储器(111)，其中保存了其特有的并被选择性地发送到读取器(2)的标识码(KID1)，其特征在于其还包括至少部分地属于标签(1)的状态编码器(3，21)，其产生表示影响标签(1)的逻辑或模拟状态或标签(1)和读取器(2)之间关系的状态信号(STAT)，以及状态信号(STAT)由标签(1)发送给读取器(2)或直接由该读取器(2)读取。

2、根据权利要求1所述的控制和/或监控设备，其特征在于标签(1)相对于读取器(2)是可移动的，并且状态信号(STAT)表示标签(1)相对于读取器(2)的相对位置。

3、根据权利要求2所述的控制和/或监控设备，其特征在于状态编码器(3，21)至少包括由第一对交互式构件(P)的构件之一(1)所承载的永磁体(31a)和由第一对(P)交互式构件的另一构件(2)所承载的磁场传感器(32a)。

4、根据权利要求3所述的控制和/或监控设备，其特征在于状态编码器(3，21)包括主要以永久方式彼此远离的、由标签(1)所承载的磁化轨道对(31a，31b)；以及由读取器(2)所承载的相应的霍尔效应传感器(32a，32b)，其中针对标签(1)相对于读取器(2)的参考相对位置并且只针对此位置，相对于相应的霍尔效应传感器(32a，32b)设置磁化轨道(31a，31b)，并且状态信号(STAT)根据标签(1)是否处于相对于读取器(2)的参考相对位置，采用至少两个不同的基本逻辑值。

5、根据权利要求4所述的控制和/或监控设备，其特征在于磁化轨道对的轨道(31a，31b)表现出相反的极性。

6、根据权利要求4或5所述的控制和/或监控设备，其特征在于当经过两个中间相对位置中的至少一个时，在参考相对位置和多个远距离位置之间，相对于读取器(2)物理地引导标签(1)，在所述中间相对位置中的每一个位置，霍尔效应传感器(32b；32a)仅检测到一个磁化轨道(31a；31b)，其中状态信号(STAT)根据标签(1)是否处于中间相对位置之一而采用至少两个不同的次级逻辑值。

7、根据权利要求6所述的控制和/或监控设备，其特征在于相对于读取器(2)沿着平移轴(X)以平移运动引导标签(1)，其中磁化轨道(31a，31b)沿着该平移轴(X)彼此远离。

8、根据权利要求7所述的控制和/或监控设备，其特征在于磁化轨道(31a，31b)相对于平移轴(X)是倾斜的。

9、根据权利要求7或8所述的控制和/或监控设备，其特征在于标签(1)采用卡片的形式并且读取器(2)至少是部分平坦的。

10、根据权利要求6至8之一所述的控制和/或监控设备，其特征在于沿旋转轴(Y)相对于读取器(2)以旋转运动引导标签(1)，并且磁化轨道(31a，31b)通过围绕旋转轴(Y)旋转，在角度上彼此远离。

11、根据权利要求7至10之一所述的控制和/或监控设备，其特征在于标签(1)采用圆柱形式，并且读取器(2)本身至少是部分圆柱形的。

12、一种根据与权利要求4相结合的任一前述权利要求所述的控制和/或监控设备，其特征在于读取器(2)包括属于状态编码器(3，21)并连接到霍尔效应传感器(32a，32b)的电源电路和脉冲整形器(21)，以及连接到所述读取器(2)的天线(20)的通信电路(22)。

13、根据权利要求6至12之一所述的控制和/或监控设备，其特征在于通信电路(22)至少选择性地采用被动状态和主动状态，并且在相应的标签(1)从远距离相对位置变为中间相对位置的过程中，状态信号(STAT)使通信电路(22)从其被动状态变为其主动状态。

14、根据前述任一权利要求所述的控制和/或监控设备，其特征在于所述设备包括多个交互式构件对(P，P’)，其中每一个构件包括电子标签(1，1’)和标记读取器(2，2’)，其中不同交互式构件对(P，P’)的读取器(2，2’)连接到通信网络(4)，并且不同对(P，P’)的所有标签(1，1’)具有不同的标识码(KID1，KID1’)。

15、根据权利要求14所述的控制和/或监控设备，其特征在于所述设备包括连接到通信网络(4)的轮询电路(5)，其周期性地与每一个读取器(2，2’)通信，其中只要该读取器(2，2’)和所关联的标签(1，1’)处于其参考相对位置处，则每一个读取器(2，2’)读取所关联的标签(1，1’)的标识码(KID1，KID1’)，其中只要一读取所关联的标签(1，1’)的标识码(KID1，KID1’)，则每个读取器(2，2’)就将其发送给轮询电路(5)，并且轮询电路(5)将发送过来的每一个标识码(KID1，KID1’)与所存储的参考码(KMM，KMM′)相比较，并当没有要进行比较的代码之一时或在所比较的代码不一致的情况下，产生异常信号(WARN)。

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