CN210466436U - 一种电子标签及电子标签系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电子标签，包括：感应电路、开关电路、电源模块和能量收集模块；其中，感应电路与开关电路连接，开关电路分别与电源模块和能量收集模块连接；开关电路在感应电路产生的电信号的控制下，导通电源模块和能量收集模块。本实用新型提供的电子标签可以降低功耗并提升用户体验。

Description

一种电子标签及电子标签系统

技术领域

本实用新型涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种电子标签及电子标签系统。

背景技术

电子标签是一种能够实现标志无纸化和电子化的设备。目前，电子标签分为有源电子标签和无源电子标签两大类。其中，有源电子标签通过电池给电子标签的屏幕供电，无源电子标签依靠能量收集芯片对超级电容充电，由超级电容供电给电子标签的屏幕，从而使得电子标签的屏幕进行内容显示。然而，有源电子标签的功耗较大，即使不更新屏幕显示内容，也需要耗电，从而影响了使用寿命；无源电子标签在长期不进行内容更新的场景下，超级电容会放电，而当用户需要更新显示内容时，由于超级电容没电会造成数据刷新延时，从而影响用户体验。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种电子标签及电子标签系统，可以降低功耗并提升用户体验。

一方面，本实用新型实施例提供了一种电子标签，包括：感应电路、开关电路、电源模块和能量收集模块；其中，所述感应电路与所述开关电路连接，所述开关电路分别与所述电源模块和能量收集模块连接；所述开关电路在所述感应电路产生的电信号的控制下，导通所述电源模块和能量收集模块。

另一方面，本实用新型实施例还提供了一种电子标签系统，包括通信终端以及如上所述的电子标签；其中，所述通信终端通过无线方式与电子标签连接。

本实用新型实施例提供的电子标签，由感应电路产生的电信号来控制开关电路导通电源模块和能量收集模块，能量收集模块可以从电源模块收集能量，给电子标签的工作提供能量。相较于传统的有源电子标签，本实用新型提供的电子标签中的电源模块无需持续供电，仅在进行数据刷新时提供电能，较为省电；相较于传统的无源电子标签，本实用新型可以缩短数据刷新时电子标签的响应时长，从而提升用户体验。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本实用新型技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本实用新型的技术方案，并不构成对本实用新型技术方案的限制。

图1为本申请实施例提供的电子标签的一种结构示意图；

图2为本申请实施例提供的电子标签的另一结构示意图；

图3为本申请实施例提供的电子标签的电路图；

图4为本申请实施例提供的电子标签系统的示意图。

附图标记说明：

D-二极管；R1-第一电阻；R2-第二电阻；C1-第一电容；C2-超级电容；Q1-第一开关晶体管；Q2-第二开关晶体管；N1-整流电路的输出节点。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

本领域技术人员可以理解，本申请所有实施例中采用的开关晶体管均可以为薄膜晶体管或场效应管或其他特性相同的器件。示例性地，本实施例中使用的薄膜晶体管可以是氧化物半导体晶体管。由于这里采用的晶体管的源极、漏极是对称的，所以其源极、漏极可以互换。在本实施例中，为区分晶体管除栅极之外的两极，将其中一个电极称为第一极，另一电极称为第二极，第一极可以为源极或者漏极，第二极可以为漏极或源极，另外，将晶体管的栅极称为控制极。

传统的无源电子标签不通过电池供电，而是基于电磁耦合原理，在读写终端(比如，阅读器(Reader))靠近电子标签时，依靠能量收集芯片给超级电容充电，当超级电容达到一定电压值时，给电子标签供电，以维持电子标签工作所需的功耗。

其中，超级电容充放电的电量可以根据以下式子计算：

Q＝C(ΔV)＝It；

其中，C表示超级电容的电容值，I表示启动工作电流，t表示充电时长。

根据上述式子可以看出：当超级电容的电容值C和启动工作电流I确定后，当ΔV越大，则充电时长t也就越长，即读写终端和电子标签之间的接触时长也就越长；当电子标签长时间不进行数据刷新时(即电子标签长时间不与读写终端靠近)，超级电容的电量会被放干净，一旦用户需要对电子标签进行数据刷新时，则超级电容充电所需的时长会比电子标签经常进行数据刷新时所需的充电时长更长，造成数据刷新延时，从而导致用户体验不佳。另外，由于无源电子标签的能量收集芯片收集能量比较慢，效率比较低，也会造成用户体验不佳。可见，传统的无源电子标签虽然比传统的有源电子标签更省电，但是用户体验不佳。

针对传统的有源电子标签耗电、无源电子标签由于超级电容没电导致数据刷新延时影响用户体验的问题，本申请实施例提供一种电子标签和电子标签系统。

图1为本申请实施例提供的电子标签的结构示意图。如图1所示，本申请实施例提供的电子标签包括：感应电路、开关电路、电源模块和能量收集模块；其中，感应电路与开关电路连接，开关电路分别与电源模块和能量收集模块连接；开关电路在感应电路产生的电信号的控制下，导通电源模块和能量收集模块。

在一示例性实施方式中，感应电路可以包括：感应线圈和整流电路；其中，感应线圈与整流电路连接，整流电路与开关电路连接。示例性地，感应线圈包括：第一端和第二端；整流电路可以包括：二极管、第一电容、第一电阻和第二电阻；其中，二极管的阳极与感应线圈的第一端连接，二极管的阴极与第一电阻的第一端连接，第一电阻的第二端、第一电容的第一端和第二电阻的第一端分别与整流电路的输出节点连接，第一电容的第二端和第二电阻的第二端分别与接地端连接；整流电路的输出节点与开关电路连接；感应线圈的第二端与接地端连接。

在一示例性实施方式中，开关电路可以包括：第一开关晶体管和第二开关晶体管；第一开关晶体管的控制极与感应电路连接，第一开关晶体管的第一极与接地端连接，第一开关晶体管的第二极与第二开关晶体管的控制极连接，第二开关晶体管的第一极与能量收集模块连接，第二开关晶体管的第二极与电源模块连接。示例性地，第一开关晶体管为N型晶体管，第二开关晶体管为P型晶体管。

在一示例性实施方式中，如图2所示，电子标签还可以包括：超级电容，超级电容的第一端与能量收集模块连接，第二端与接地端连接。其中，能量收集模块可以给超级电容充电，以便超级电容存储到额定电压的电量后给电子标签供电。

在一示例性实施方式中，如图2所示，电子标签还可以包括：控制模块和显示模块；控制模块与显示模块连接，且控制模块和显示模块分别与能量收集模块连接。其中，控制模块用于获取接收到的刷新数据，并控制显示模块进行显示。在一示例中，能量收集模块可以包括ST25DV型号的能量收集芯片；控制模块可以包括STM8L型号的微控制单元(Micro-Controller Unit，MCU)；显示模块可以包括4.2英寸(inch)或2.6英寸的电子墨水屏幕。然而，本申请对此并不限定。

下面以NFC(Near Field Communication，近场通信)电子标签为例进行说明。图3为本申请实施例提供的电子标签的电路示意图。如图3所示，本实施例提供的电子标签包括：感应电路、开关电路、电源模块、能量收集模块、超级电容C2、控制模块和显示模块。其中，感应电路与开关电路连接，开关电路分别与电源模块和能量收集模块连接，能量收集模块分别与超级电容、控制模块和显示模块连接，控制模块与显示模块连接。超级电容C2的第一端与能量收集模块连接，第二端与接地端GND连接。

如图3所示，感应电路包括：感应线圈和整流电路；其中，感应线圈包括第一端和第二端；整流电路包括：二极管D、第一电容C1、第一电阻R1以及第二电阻R2；二极管D的阳极与感应线圈的第一端连接，二极管D的阴极与第一电阻R1的第一端连接，第一电阻R1的第二端与整流电路的输出节点N1连接；第一电容C1的第一端与输出节点N1连接，第一电容C1的第二端与接地端GND连接；第二电阻R2的第一端与输出节点N1连接，第二电阻R2的第二端与接地端GND连接；输出节点N1与开关电路连接；感应线圈的第二端与接地端GND连接。整流电路用于对感应线圈产生的电信号进行整流。

在一示例中，第一电阻R1的阻值可以为100欧姆(Ω)；第二电阻R2的阻值可以为2兆欧(MΩ)；第一电容C1的电容值为2.2微法(uF)。然而，本申请对此并不限定。

如图3所示，开关电路包括：第一开关晶体管Q1和第二开关晶体管Q2。其中，第一开关晶体管Q1为N型晶体管，第二开关晶体管Q2为P型晶体管。第一开关晶体管Q1的控制极与整流电路的输出节点N1连接，第一极与接地端GND连接，第二极与第二开关晶体管Q2的控制极连接；第二开关晶体管Q2的第一极与能量收集模块连接，第二极与电源模块连接。

在本实施例中，以NFC通信终端对电子标签进行数据刷新为例进行说明。当NFC通信终端靠近电子标签时，基于电磁耦合原理，电子标签的感应线圈会产生电信号，电信号经过整流电路后变成方波信号从输出节点N1输出给第一开关晶体管Q1，第一开关晶体管Q1接收到高电平信号后导通，使得第二开关晶体管Q2的控制极与接地端GND连接；由于第二开关晶体管Q2为P型晶体管，在控制极接收到低电平信号后导通，使得电源模块和能量收集模块导通，电源模块可以给能量收集模块提供电量，能量收集模块可以给超级电容C2充电。由于电源模块的电量充足，可以缩短超级电容C2的充电时长，从而缩短电子标签的整体响应时长。

其中，在对电子标签进行数据刷新时，用户可以在NFC通信终端选中目标信息并进行编辑，NFC通信终端可以持续检测感应范围内的电子标签，并在感应到电子标签后显示电子标签的连接状态；电子标签在感应到NFC通信终端后，通过感应电路、开关电路和电源模块对超级电容充电，在超级电容存储到额定电压的电量后，电子标签可以向NFC通信终端发送提示信息以提示NFC通信终端发送数据；NFC通信终端接收到提示信息后给电子标签发送刷新的数据；电子标签在成功下载数据后，可以向NFC通信终端发送接收成功信息；NFC通信终端在数据发送成功后，可以在显示界面向用户显示成功信息。需要说明的是，上述过程中，电子标签的信息发送和数据接收可以基于控制模块和感应线圈实现，具体的电路设计可以参照相关技术中的已知电路，故于此不再赘述。

本申请实施例提供的电子标签，由感应电路产生的电信号来控制开关电路导通电源模块和能量收集模块，能量收集模块可以从电源模块收集能量，给电子标签的工作提供能量。相较于传统的有源电子标签，本实用新型提供的电子标签中的电源模块无需持续供电，仅在进行数据刷新时提供电能，较为省电；相较于传统的无源电子标签，本实用新型可以缩短数据刷新时电子标签的响应时长，从而提升用户体验。

图4为本申请实施例提供的电子标签系统的示意图。如图4所示，本申请实施例提供的电子标签系统，包括：如上述实施例所述的电子标签、通信终端；通信终端通过无线方式与电子标签连接。

其中，电子标签可以为NFC电子标签，通信终端可以为NFC通信终端，比如，NFC手机或NFC PDA(Personal Digital Assistant，掌上电脑)等移动终端。

如图4所示，本实施例提供的电子标签系统还包括：云服务器端，通信终端通过无线方式与云服务器端连接，比如，通信终端可以通过WIFI网络与云服务器端进行无线通信。

在一示例性实施例中，通信终端上可以安装应用程序(APP)，用于设置电子标签所需更新的内容，或者，从云服务器端获取电子标签所需更新的内容。当通信终端接触或在感应范围内靠近电子标签后，可以通过NFC的无线电波传输能量和数据，且在电子标签的数据更新完成后，电子标签可以返回更新完信息给通信终端，通信终端可以将更新完成信息返回给云服务器端。

在本实用新型中的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“一侧”、“另一侧”、“一端”、“另一端”、“边”、“相对”、“四角”、“周边”、““口”字结构”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实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的结构具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“直接连接”、“间接连接”、“固定连接”、“安装”、“装配”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；术语“安装”、“连接”、“固定连接”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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

虽然本实用新型所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本实用新型而采用的实施方式，并非用以限定本实用新型。任何本实用新型所属领域内的技术人员，在不脱离本实用新型所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本实用新型的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定为准。

Claims (10)

1.一种电子标签，其特征在于，包括：感应电路、开关电路、电源模块和能量收集模块；

其中，所述感应电路与所述开关电路连接，所述开关电路分别与所述电源模块和能量收集模块连接；所述开关电路在所述感应电路产生的电信号的控制下，导通所述电源模块和能量收集模块。

2.根据权利要求1所述的电子标签，其特征在于，所述感应电路，包括：感应线圈和整流电路；所述感应线圈与所述整流电路连接，所述整流电路与所述开关电路连接。

3.根据权利要求2所述的电子标签，其特征在于，所述感应线圈包括：第一端和第二端；所述整流电路包括：二极管、第一电容、第一电阻和第二电阻；所述二极管的阳极与所述感应线圈的第一端连接，所述二极管的阴极与第一电阻的第一端连接，所述第一电阻的第二端、第一电容的第一端和第二电阻的第一端分别与所述整流电路的输出节点连接，所述第一电容的第二端和第二电阻的第二端分别与接地端连接；所述整流电路的输出节点与所述开关电路连接；所述感应线圈的第二端与接地端连接。

4.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：第一开关晶体管和第二开关晶体管；所述第一开关晶体管的控制极与所述感应电路连接，所述第一开关晶体管的第一极与接地端连接，所述第一开关晶体管的第二极与所述第二开关晶体管的控制极连接，所述第二开关晶体管的第一极与能量收集模块连接，所述第二开关晶体管的第二极与电源模块连接。

5.根据权利要求4所述的电子标签，其特征在于，所述第一开关晶体管为N型晶体管，所述第二开关晶体管为P型晶体管。

6.根据权利要求1所述的电子标签，其特征在于，所述电子标签还包括：超级电容，所述超级电容的第一端与能量收集模块连接，第二端与接地端连接。

7.根据权利要求1所述的电子标签，其特征在于，所述电子标签还包括：控制模块和显示模块；所述控制模块与所述显示模块连接，且所述控制模块和所述显示模块分别与所述能量收集模块连接。

8.根据权利要求1所述的电子标签，其特征在于，所述电子标签还包括：超级电容、控制模块和显示模块，所述控制模块与显示模块连接，且所述控制模块和显示模块分别与能量收集模块连接；

其中，所述感应电路包括：感应线圈和整流电路；所述感应线圈包括第一端和第二端；所述整流电路包括二极管、第一电容、第一电阻和第二电阻；所述二极管的阳极与所述感应线圈的第一端连接，所述二极管的阴极与第一电阻的第一端连接，所述第一电阻的第二端、第一电容的第一端和第二电阻的第一端分别与所述整流电路的输出节点连接，所述第一电容的第二端和第二电阻的第二端分别与接地端连接；所述整流电路的输出节点与所述开关电路连接；所述感应线圈的第二端与接地端连接；

所述开关电路包括：第一开关晶体管和第二开关晶体管，所述第一开关晶体管的控制极与所述感应电路的整流电路的输出节点连接，所述第一开关晶体管的第一极与接地端连接，所述第一开关晶体管的第二极与所述第二开关晶体管的控制极连接，所述第二开关晶体管的第一极与能量收集模块连接，所述第二开关晶体管的第二极与电源模块连接；

所述超级电容的第一端与能量收集模块连接，第二端与接地端连接。

9.一种电子标签系统，其特征在于，包括通信终端以及如权利要求1至8中任一项所述的电子标签；其中，所述通信终端通过无线方式与电子标签连接。

10.根据权利要求9所述的电子标签系统，其特征在于，所述电子标签系统还包括：云服务器端；所述通信终端通过无线方式与云服务器端连接。

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