CN204347884U

CN204347884U - 一种单向可见光识别无源电子标签及阅读器装置

Info

Publication number: CN204347884U
Application number: CN201420857394.8U
Authority: CN
Inventors: 邓健志; 周越菡; 程小辉
Original assignee: Guilin University of Technology
Current assignee: Guilin University of Technology
Priority date: 2014-12-30
Filing date: 2014-12-30
Publication date: 2015-05-20
Anticipated expiration: 2024-12-30

Abstract

本实用新型公开了一种单向可见光识别无源电子标签及阅读器装置。该装置包括VLID电子标签和阅读器。阅读器由送电线圈、电能发射模块、ID验证模块、通信及控制模块、判决模块、电源和光电感应器组成，用于给VLID电子标签提供能量，读取、验证VLID电子标签的光信息，并将读取的信息发送给其他设备。VLID电子标签由受电线圈、电能接收模块、ID产生模块、LED驱动模块和LED组成，用于接收阅读器的无线电能，产生、存放、调制、编码VLID电子标签的信息，并驱动LED发送可见光信号。本实用新型提供了一个新的身份识别装置，克服了现有技术的诸多不足，解决了小微型VLC设备的供电问题，有很好的市场价值。

Description

一种单向可见光识别无源电子标签及阅读器装置

技术领域

本实用新型属于可见光通信技术领域，特别涉及一种单向可见光识别无源电子标签及阅读器装置。

背景技术

可见光通信（Visible Light Communication，简称VLC）技术，就是在发送端利用LED等发光设备发出带有信息的调制可见光信号，接收端利用感光设备接收调制可见光信号以实现无线通信的方法。该技术是近些年被发现的新的无线通信技术，被发展用于补充甚至替代目前其他的手段，如：无线电、红外或激光通信等技术，以解决这些技术的不足。可见光通信不同于无线电、红外或激光等光通信方式：无线电、红外光看不到，信号的发射方向不够明确，因此有很大的不安全性；激光方向性强，不大适合自由的开放性的通信，同时激光功耗大，不大适宜低功耗便携式设备。此外，无线电还会产生电磁辐射、干扰等不良影响。

射频识别（Radio Frequency Identification，简称RFID）技术，通过无线电射频信号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械接触。根据其供电方式的不同，可以将RFID标签分为有源标签 (Active tag)和无源标签(Passive tag)。其中，无源RFID内部不带电池，在读写器的读写范围外时，电子标签处于无源状态；在进入读写器的读写范围时，电子标签从读写器发出的射频能量中提取其工作所需的电源。

无线充电源于无线电力输送技术。无线充电，又称作感应充电、非接触式感应充电，是利用近场感应，即电磁耦合，由供电设备将能量传送至用电设备，该用电设备使用接收到的能量对电池充电或为用电设备供电。

本实用新型就是联合运用了可见光通信、无线供电等技术，提供了一种单向可见光识别无源电子标签及阅读器装置，解决了可见光通信设备向轻便、小微型化发展的重要问题，让其可以像磁卡、各种轻薄的无源RFID一样广泛普及应用。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种单向可见光识别无源电子标签及阅读器装置。

本实用新型是这样实现的：一种单向可见光识别无源电子标签及阅读器装置，包括VLID电子标签和阅读器，VLID电子标签由受电线圈、电能接收模块、ID产生模块、LED驱动模块和LED组成；阅读器由送电线圈、电能发射模块、ID验证模块、通信及控制模块、判决模块、电源和光电感应器组成；其中，受电线圈连接电能接收模块，电能接收模块分别连接ID产生模块和LED驱动模块，ID产生模块和LED驱动模块之间相互连接，LED驱动模块连接LED，LED通过可见光信号与光电感应器相对应，光电感应器设置在判决模块上，判决模块连接ID验证模块，ID验证模块连接通信及控制模块，电能发射模块连接送电线圈，电源分别连接电能发射模块、通信及控制模块、ID验证模块和判决模块；送电线圈通过无线充电能量与受电线圈相对应。

本实用新型的有益效果是：本装置的VLID电子标签无需电池供电，减少了电池的污染，也免去更换电池的麻烦；同时由于采用可见光波段的通信信号不受电磁场的干扰，也不产生电磁信号干扰、电磁污染，安全性好，是一种绿色环保的通信方式；同时，光通信信号兼有照明功能，可以为读写过程提供短时的照明，使读写过程更方便；VLID电子标签结构功能简单，能够制作成小型微型设备；装置读写采用非接触工作方式，读写简便。本实用新型的装置，能够作为替代磁卡或者射频ID卡的便携式应用方案。

附图说明

图1 为本实用新型实施例中的VLID电子标签和阅读器的结构框图。

图中标记：1-电能接收模块；2- ID产生模块；3- LED驱动模块；4-电能发射模块；5-通信及控制模块；6- ID验证模块；7-判决模块；8-电源；9-送电线圈；10-受电线圈；11-无线充电能量；12-可见光信号；13- LED；14-光电感应器。

具体实施方式

实施例：

本实施例的单向可见光识别无源电子标签及阅读器装置，包括VLID电子标签和阅读器，VLID电子标签由受电线圈10、电能接收模块1、ID产生模块2、LED驱动模块3和LED13组成；阅读器由送电线圈9、电能发射模块4、ID验证模块6、通信及控制模块5、判决模块7、电源8和光电感应器14组成；其中，受电线圈10连接电能接收模块1，电能接收模块1分别连接ID产生模块2和LED驱动模块3，ID产生模块2 和LED驱动模块3之间相互连接，LED驱动模块3连接LED13，LED13通过可见光信号12与光电感应器14相对应，光电感应器14设置在判决模块7上，判决模块7连接ID验证模块6，ID验证模块6连接通信及控制模块5，电能发射模块4连接送电线圈9，电源8分别连接电能发射模块4、通信及控制模块5、ID验证模块6和判决模块7；送电线圈9通过无线充电能量11与受电线圈10相对应。

阅读器用于给VLID电子标签提供能量，读取、验证VLID电子标签的光信息，并将读取的信息发送给其他设备，阅读器的工作区域为送电线圈可以给VLID电子标签提供正常工作的足够电能的覆盖范围。阅读器各模块功能如下：

电源8用于为阅读器的各功能模块提供电能。

电能发射模块4用于产生电磁信号，使送电线圈9产生充电电磁场。

送电线圈9用于产生充电电磁场，发送无线充电能量11。

光电感应器14用于感应接收可见光信号12，并转换成相应的电信号。

判决模块7用于对光电感应器14转换输出的电信号进行模数转换，并输出转换的数值到ID验证模块6。

ID验证模块6用于解调、解码判决模块7输出的信息，读取、验证接收到的VLID电子标签发送来的信息。

通信及控制模块5用于与外部设备通信，发送ID验证模块6接收的VLID电子标签信息以及验证信息。

VLID电子标签用于接收阅读器的无线电能，产生、存放VLID电子标签的信息，对信息进行调制、编码，并驱动LED13发送可见光信号12。VLID电子标签各模块功能如下：

受电线圈10利用电磁效应，感应接收送电线圈9发送来的感应电、磁能量，即无线充电能量11，并传输给电能接收模块1。

电能接收模块1将受电线圈10接受的有效感应电、磁能量收集起来，转化为电能，并用做电源为VLID电子标签的各模块供电。

ID产生模块2用于产生、保存VLID电子标签的信息，将信息进行调制编码，并向LED驱动模块3发送驱动信号。

LED驱动模块3将ID产生模块2输出的调制编码信号，进行数模转换，并驱动LED13发送可见光信号12。

LED13在LED驱动模块3的驱动信号下，发送可见光信号12至光电感应器14。

本实施例的装置工作在低功耗模式：

VLID电子标签在远离阅读器的工作区域时，处于无源的状态，不工作；只有进入阅读器的工作区域获得电能后，才能正常工作。

阅读器平时处于待机状态，待机状态下：电源8只向电能发射模块4和送电线圈9供电，电能发射模块4和送电线圈9处于空载状态，形成可以对外提供无线电磁能量11的阅读器工作区域。

当VLID电子标签进入阅读器的工作区域后，受电线圈10会产生一个感应电磁场，该感应电磁场与送电线圈9产生的互感效应会引起受电线圈10和送电线圈9之间的电磁场的电磁参数变化。

电能发射模块4和送电线圈9感测到由互感效应引起的电磁参数的变化后，电能发射模块4就向电源8模块发出启动信号，电源8模块向阅读器的其他功能模块提供电能，阅读器各模块都上电进入正常工作状态，就可以对VLID电子标签进行正常的可见光通信。

本实施例的装置的工作原理及步骤如下：

S1、阅读器上电后，电能发射模块4产生变化的电信号，并由送电线圈9产生变化的充电电磁场，向外发射无线充电能量11。

S2、受电线圈10利用电磁效应，在送电线圈9产生变化的充电电磁场作用下，产生感应电磁能量，并传输给电能接收模块1。

S3、电能接收模块1将受电线圈10接收的有效感应电能、磁能收集，并转化为电能，用做电源为VLID电子标签各模块供电。同时，受电线圈10会对送电线圈9产生一个感应电磁场，该感应电磁场与送电线圈9产生的互感效应会引起受电线圈10和送电线圈9之间的电磁场的电磁参数变化。电能发射模块4和送电线圈9感测到由互感效应引起的电磁参数的变化后，电能发射模块4就向电源8模块发出启动信号，电源8模块向阅读器的其他功能模块提供电能，阅读器各模块都上电进入正常工作状态。

S4、从电能接收模块1得到电能后，VLID电子标签开始上电工作，ID产生模块2生成一个ID信息，将信息进行调制编码。

S5、ID产生模块2根据经过调制编码的ID信息，向LED驱动模块3发送驱动信号，LED驱动模块3驱动LED13发送可见光信号12。

S6、光电感应器14感应接收来自LED电子标签的可见光光信号12，并转换成相应的电信号。

S7、判决模块7对光电感应器14转换输出的电信号进行判决转换，并输出转化数值到ID验证模块6。

S8、ID验证模块6解调解码判决模块7的输出信息，识别出VLID电子标签的信息，并加以验证。

S9、ID验证模块6将VLID电子标签的信息，通过通信及控制模块5发送到外部机构，由外部机构实现与其他设备的通信、控制等功能。

Claims

1.一种单向可见光识别无源电子标签及阅读器装置，其特征在于该装置包括VLID电子标签和阅读器，VLID电子标签由受电线圈(10)、电能接收模块(1)、ID产生模块(2)、LED驱动模块(3)和LED(13)组成；阅读器由送电线圈(9)、电能发射模块(4)、ID验证模块(6)、通信及控制模块(5)、判决模块(7)、电源(8)和光电感应器(14)组成；其中，受电线圈(10)连接电能接收模块(1)，电能接收模块(1)分别连接ID产生模块(2)和LED驱动模块(3)，ID产生模块(2) 和LED驱动模块(3)之间相互连接，LED驱动模块(3)连接LED(13)，LED(13)通过可见光信号(12)与光电感应器(14)相对应，光电感应器(14)设置在判决模块(7)上，判决模块(7)连接ID验证模块(6)，ID验证模块(6)连接通信及控制模块(5)，电能发射模块(4)连接送电线圈(9)，电源(8)分别连接电能发射模块(4)、通信及控制模块(5)、ID验证模块(6)和判决模块(7)；送电线圈(9)通过无线充电能量(11)与受电线圈(10)相对应。