CN213715959U - 一种基于自发电和rfid技术的不可逆计数器 - Google Patents
一种基于自发电和rfid技术的不可逆计数器 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种基于自发电和RFID技术的不可逆计数器，包括按压发电单元，所述按压发电单元接入到RFID有线界面控制单元，所述RFID有线界面控制单元上连接有RFID无线界面通信单元，所述RFID无线界面通信单元响应外部RFID读写器的数据读取访问，本实用新型的计数器的计数值是自主产生且被严格保护，因此该数据具备高可信度，同时该计数器不需要任何外部电源或内置电池即可工作，其寿命不受电池影响，可以用于完全密闭的场合，读取该计数器的数据可以只需要通过射频场供电，随时可读，本实用新型的计数器成本低廉，能支持大规模应用，在使用过程中没有消耗品，其数据高度可靠，同时还能具备批量远距离身份识别的能力。
Description
技术领域
本实用新型涉及RFID应用技术领域，尤其是涉及一种基于自发电和RFID 技术的不可逆计数器。
背景技术
RFID是一种无线通信产品，可以通过射频场获取能量并进行数据通信，其通信过程无机械或者光学接触，工作寿命一般长达十年以上。有些RFID标签芯片具备很高的数据安全性，在许多安保项目中得到了应用。
双界面也称为双接口(Dual Interface)，指基于单芯片同时提供“非接触式”的射频通信界面和“接触式”的金属引脚通信界面(例如I2C或SPI接口) 的微电子器件。多数有源RFID芯片均为双界面芯片，同理，具备双界面通信能力的无源RFID标签既能与RFID读写器通信，也能与单片机通信，并能在这两种外部设备间进行数据传递和交换。双界面无源RFID标签的出现，改变了无源RFID 标签只能通过射频方式进行通信的状况，开辟了更大的应用空间。
典型的需要记录按压动作次数的场景，通常会涉及某种安全防护的应用需求，例如记录锁具的锁闭或开启次数，再例如记录两个本应保持接触的物体是否发生过分离。上述功能在有外部电源或者内置电池的情况下是很容易实现的，但不是所有的应用项目中都有条件或能被允许有电源。如何实现这种无电源条件下的按压动作次数记录，是一个需要解决的重大问题。
实用新型内容
本实用新型为克服上述情况不足，旨在提供一种能解决上述问题的技术方案。
一种基于自发电和RFID技术的不可逆计数器，包括按压发电单元、RFID 有线界面控制单元和RFID无线界面通信单元，其特征在于，所述按压发电单元接入到RFID有线界面控制单元，所述RFID有线界面控制单元上连接有RFID无线界面通信单元，所述RFID有线界面控制单元包括有低功耗微处理器MCU和 RFID芯片，所述按压发电单元接入到低功耗微处理器MCU的电源输入端，所述低功耗微处理器MCU的电源输出端连接RFID芯片的电源输入端，所述低功耗微处理器MCU与RFID芯片的通信端口连接。
作为本实用新型进一步的方案：所述按压发电单元选用一种短行程的基于线圈切割磁力线产生电流的传统按压发电机，在其电能输出端设计好整流电路、储能电路、稳压电路，所述按压发电机经过外力按压产生电能，经过整流电路整流后，电能进入储能电路，储存的电能通过稳压电路将其稳定在合适的电压范围内输出，保证负载工作电流变化时能提供稳定的电源电压。
作为本实用新型进一步的方案：所述按压发电单元选用一种短行程的利用压电效应通过形变产生电能的元器件作为发电机。
作为本实用新型进一步的方案：所述RFID有线界面控制单元具备改写RFID 芯片内部数据的能力，所述低功耗微处理器MCU在有电能输入的时候分配一部分电能给RFID芯片，所述低功耗微处理器MCU通过I/O口与RFID芯片的有线数据端口通信。
作为本实用新型进一步的方案：所述RFID无线界面通信单元包括无源RFID 芯片和射频天线，所述RFID芯片的射频端口上连接射频天线，所述RFID无线界面通信单元响应外部RFID读写器的数据读取访问。
作为本实用新型进一步的方案：所述RFID无线界面通信单元为有源RFID 芯片和天线，所述有源RFID芯片具备有线界面和无线界面数据通信能力，所述 RFID无线界面通信单元在通电后主动发送数据到外部RFID读写器。
作为本实用新型进一步的方案：所述RFID芯片上设有非易失可擦写数据区，所述非易失可擦写数据区设有按压次数数据存储区。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
1.本实用新型的计数器的计数值是自主产生的，而且不可逆，通过外部设备不能修改或者不能在未验证密码的情况下修改，因此该数据具备高可信度。
2.本实用新型的计数器不需要任何外部电源或内置电池即可工作，其寿命不受电池影响，可以用于完全密闭的场合，如果RFID芯片是无源的，在读取该计数器的数据只需要通过射频场供电，随时可读；如果RFID芯片是有源的，该计数器的数据会在发生改变时主动发送给外部读写器。
3.本实用新型的计数器的元器件均采用大批量上市的通用元器件，成本低廉，能支持大规模应用，在使用过程中不产生任何耗材，同时还具备远距离身份识别的能力。
本实用新型的附加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，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型的电路原理框图；
图2是本实用新型的实施步骤流程图。
具体实施方式
下面将对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
参阅图1～2，本实用新型实施例中，一种基于自发电和RFID技术的不可逆计数器，包括按压发电单元、RFID有线界面控制单元和RFID无线界面通信单元，其特征在于，所述按压发电单元接入到RFID有线界面控制单元，所述RFID 有线界面控制单元上连接有RFID无线界面通信单元，所述RFID有线界面控制单元包括有低功耗微处理器MCU和RFID芯片，所述按压发电单元接入到低功耗微处理器MCU的电源输入端，所述低功耗微处理器MCU的电源输出端连接RFID芯片的电源输入端，所述低功耗微处理器MCU与RFID芯片的通信端口连接。
所述按压发电单元选用一种短行程的基于线圈切割磁力线产生电流的传统按压发电机，在其电能输出端设计好整流电路、储能电路、稳压电路，所述按压发电机经过外力按压产生电能，经过整流电路整流后，电能进入储能电路，储存的电能通过稳压电路将其稳定在合适的电压范围内输出，保证负载工作电流变化时能提供稳定的电源电压。
所述按压发电单元选用一种短行程的利用压电效应通过形变产生电能的元器件作为发电机。
所述RFID有线界面控制单元具备改写RFID芯片内部数据的能力，所述低功耗微处理器MCU在有电能输入的时候分配一部分电能给RFID芯片，所述低功耗微处理器MCU通过I/O口与RFID芯片的有线数据端口通信。
所述RFID无线界面通信单元包括无源RFID芯片和射频天线，所述RFID芯片的射频端口上连接射频天线，所述RFID无线界面通信单元响应外部RFID读写器的数据读取访问。
所述RFID无线界面通信单元为有源RFID芯片和天线，所述有源RFID芯片具备有线界面和无线界面数据通信能力，所述RFID无线界面通信单元在通电后主动发送数据到外部RFID读写器。
所述RFID芯片上设有非易失可擦写数据区，所述非易失可擦写数据区设有按压次数数据存储区。
本实用新型的不可逆计数器的使用方法，主要包括以下步骤：
a:使用按压发电机，在其电能输出端设计好整流、稳压、储能电路，并匹配好外围电路，形成一个完整的按压发电单元；
b:将按压发电单元接入以低功耗微处理器MCU和RFID芯片构成的RFID有线界面控制单元；
c:在RFID芯片的非易失可擦写数据区上的数据存储区存储按压次数变量N，定义其初始值为0，定义其最大值为Nmax，Nmax可为其所在存储位置的数据位用到最大极限的值；
d:匹配按压发电单元的发电能力和RFID有线界面控制单元的功耗，使一次按压的电能能支持低功耗微处理器MCU完整执行一次预设程序；
e:按压按压发电机通电，使得低功耗微处理器MCU获取足够的电能，低功耗微处理器MCU向RFID芯片供电，读取当前的N值；
f:判断N与Nmax的关系，当如果N<Nmax，则低功耗微处理器MCU将原值N 执行加1操作并将更新后的N值写入RFID芯片，然后低功耗微处理器MCU不再执行任何后续操作，直到发电单元供电消失，如果N＝Nmax，则低功耗微处理器 MCU不再执行任何后续操作，直到发电单元供电消失；
g:在RFID芯片的射频端口连接好射频天线，构成RFID无线界面通信单元；
h:将RFID芯片内存储N值的数据存储区设置为射频界面无权改写或先验证密码再改写；
i：若RFID芯片是无源的，外部RFID读写器可随时读出无源标签的当前N 值，若配置了有源RFID芯片，在N值发生改变时，有源RFID芯片可主动将即时的N值通过无线电发送给外部读写器。
RFID无线界面通信单元采用了无源RFID芯片，则在有外部读写器操作时，无源RFID芯片通过射频天线在读写器的射频场中获取电能并激活芯片，将按压次数记录变量N的当前值通过射频界面传输给外部读写器。
实施例一：在货币物流管理中记录和提示收款袋或收款箱的锁扣有没有被开启过。
货币物流管理过程因为涉及现金的转运和存储，事关重大，需要对现金包装物是否被开启过进行识别和判断，又由于现金管理的多个环节都需要尽量避免使用包含电池的装置，所以常规电子记录装置不一定可行。
具体地，在外部锁扣机构的配合下，我们可以把本实用新型安装在收款袋/ 收款箱锁扣内部，在进行施封操作时记录好某个特定电子标签ID相关的计数器的初始值，设为N1；设施封操作完成后的计数器值为N2。只要将锁扣机构设计为开启收款袋/收款箱便会触发对本实用新型所述装置的有效按压，就会造成计数器数值的增大。也就是说，只要在后续操作中将读取的N2值与N1进行比较，如果N2>N1，即可判断收款袋/收款箱被开启过。
显然，在货币物流应用中，本实用新型能在不需要电源的条件下，在发生款袋开启事件时自主记录开启次数，并可以通过外部设备随时以非接触形式读取，其动作流程明确、其数据可信度高。
实施例二：指示货柜车舱门是否被非法开启。
一般地，货柜车自起点站到终点站的运输途中，是不允许打开货柜舱门的。为加强运输途中对货柜舱门的管理，当前普遍使用的是一次性封签，因为要兼顾一次性使用的低成本要求，所以这种封签的防揭拆和防复制能力并不强，而且每次开启货柜舱门都要产生耗材。
如果使用本实用新型所述技术方案及装置，并设计一种连接舱门和货柜主体的锁闭机构，在锁闭或开启舱门时都能触发对本实用新型所述装置的有效按压，那么在关闭舱门时读取其计数器的初始值N，并与对应的标签ID号一起记录在外部设备中。在下一个站点开启舱门之前，先用外部读写器读取计数器的当前即时值，与初始值N进行比对，如果两者相等则代表中途未开启；如过当前值比初始值大，则可以高度怀疑舱门已经被非法开启过。
本实用新型的计数器的计数值是自主产生的，而且不可逆，通过外部设备不能修改，因此该数据具备高可信度，同时该计数器不需要任何外部电源或内置电池即可工作，应用于多种场合，而且其寿命不受电池影响，可以用于完全密闭的场合，在读取该计数器的数据只需要通过射频场供电，随时可读，本实用新型的计数器成本低廉，能支持大规模应用，并且在使用过程中不产生任何耗材，其数据高度可靠，同时还具备远距离身份识别的能力。
对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (7)
1.一种基于自发电和RFID技术的不可逆计数器，包括按压发电单元、RFID有线界面控制单元和RFID无线界面通信单元，其特征在于，所述按压发电单元接入到RFID有线界面控制单元，所述RFID有线界面控制单元上连接有RFID无线界面通信单元，所述RFID有线界面控制单元包括有低功耗微处理器MCU和RFID芯片，所述按压发电单元接入到低功耗微处理器MCU的电源输入端，所述低功耗微处理器MCU的电源输出端连接RFID芯片的电源输入端，所述低功耗微处理器MCU与RFID芯片的通信端口连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于自发电和RFID技术的不可逆计数器，其特征在于，所述按压发电单元选用一种短行程的基于线圈切割磁力线产生电流的传统按压发电机，在其电能输出端设计好整流电路、储能电路、稳压电路，所述按压发电机经过外力按压产生电能，经过整流电路整流后，电能进入储能电路，储存的电能通过稳压电路将其稳定在合适的电压范围内输出，保证负载工作电流变化时能提供稳定的电源电压。
3.根据权利要求1所述的一种基于自发电和RFID技术的不可逆计数器，其特征在于，所述按压发电单元选用一种短行程的利用压电效应通过形变产生电能的元器件作为发电机。
4.根据权利要求1所述的一种基于自发电和RFID技术的不可逆计数器，其特征在于，所述RFID有线界面控制单元具备改写RFID芯片内部数据的能力，所述低功耗微处理器MCU在有电能输入的时候分配一部分电能给RFID芯片，所述低功耗微处理器MCU通过I/O口与RFID芯片的有线数据端口通信。
5.根据权利要求1所述的一种基于自发电和RFID技术的不可逆计数器，其特征在于，所述RFID无线界面通信单元包括无源RFID芯片和射频天线，所述RFID芯片的射频端口上连接射频天线，所述RFID无线界面通信单元响应外部RFID读写器的数据读取访问。
6.根据权利要求1所述的一种基于自发电和RFID技术的不可逆计数器，其特征在于，所述RFID无线界面通信单元为有源RFID芯片和天线，所述有源RFID芯片具备有线界面和无线界面数据通信能力，所述RFID无线界面通信单元在通电后主动发送数据到外部RFID读写器。
7.根据权利要求1所述的一种基于自发电和RFID技术的不可逆计数器，其特征在于，所述RFID芯片上设有非易失可擦写数据区，所述非易失可擦写数据区设有按压次数数据存储区。
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