ES2283286T3 - Lector de etiquetas rfid con escaneado de frecuencia y sintonizacion automatica. - Google Patents

Abstract

Un lector de proximidad (10) para un sistema de identificación de radio frecuencia a ser utilizado con etiquetas de identificación pasivas de radio frecuencia del tipo que opera con un lector de etiquetas a una radio frecuencia común única y que responde a una radio frecuencia devolviendo información codificada de identificación de la etiqueta a la radio frecuencia de interrogación particular, en el que el lector (10) tiene medios de generación (18) para generar una frecuencia de salida, un circuito de antena (14), conectado para radiar un campo de radiofrecuencia a dicha frecuencia de salida y circuitos del lector (12) para recibir y decodificar una respuesta codificada del transductor de etiqueta comunicada al descargar dicho campo de radiofrecuencia a dicha frecuencia de salida, y un microprocesador (12) conectado a dicho circuito de antena (14) para recibir y decodificar la información codificada del transductor de etiqueta, medios de escaneado (12) para el escaneado de frecuencias conectando dicha frecuencia de salida a través de una pluralidad de frecuencias, realizando un escaneado a cada una de dichas frecuencias sintetizando la frecuencia particular y escuchando la respuesta de una etiqueta de identificación y de no recibirse tal respuesta válida de la etiqueta dentro de una ventana de escucha asignada o luego de la compleción de una respuesta válida de la etiqueta, realizar entonces otro escaneado a una de dichas frecuencias cercanas.

Description

Lector de etiquetas RFID con escaneado de frecuencia y sintonización automática.

Antecedentes de la invención Campo de la invención

Esta invención está relacionada con el campo de los sistemas de identificación de radio-frecuencias (RFID) y en particular se refiere a mejoras en los lectores de proximidad de los RFID.

Estado de la técnica anterior

Los sistemas de identificación de radio-frecuencias (RFID) incluyen sistemas pasivos en los cuales los circuitos de identificación de las etiquetas son accionados mediante energía irradiada por el lector, y etiquetas activas que llevan una batería. Los sistemas pasivos de identificación tienden a tener un rango de operación más corto debido a que la manipulación de las etiquetas de identificación requiere de una potencia suficiente del campo RF del lector. Los lectores de proximidad pasivos típicos tienen un rango de operación relativamente corto, de alrededor de dos pies o menos entre el lector y la etiqueta de identificación. El rango de operación es, a menudo, un criterio importante con respecto a la selección de un sistema de proximidad y generalmente se desea detectar las etiquetas de identificación en un rango algo mayor, tal como a cinco pies de distancia, para alcanzar una mayor flexibilidad de posicionamiento de la unidad de lectura o para cubrir un área más amplia con un solo lector.

El lector en un sistema pasivo de identificación tiene un generador de frecuencia RF y un circuito sintonizado de antena que establece un campo RF cercano al lector. Las etiquetas de identificación pasivas carecen de un generador de frecuencia y en su lugar, se comunican con el lector descargando el campo radiado del lector según un patrón que es detectado por el lector y decodificado en forma de datos de la etiqueta de identificación. La etiqueta de identificación incluye un circuito transductor (transponder) integrado que se alimenta de la energía derivada del campo RF del lector. La energía requerida por el transductor de la etiqueta se recibe mediante un circuito de antena de la etiqueta sintonizado a la resonancia pico de la frecuencia de transmisión del lector. El rango efectivo de operación del sistema lector/etiqueta se determina en parte por la eficiencia con la que la energía RF se irradia por parte del lector y se recibe por la etiqueta. Esto exige una sintonización adecuada de los circuitos resonantes de antena de la etiqueta y del lector. En la práctica, sin embargo los factores ambientales y las tolerancias de fabricación no permiten que se alcance este ideal.

En los sistemas pasivos de identificación de proximidad existentes tanto el lector como las etiquetas de identificación se supone operen en una frecuencia de radio común única, típicamente 125 kHz. Los materiales metálicos y dieléctricos en la vecindad del lector y los cambios en la temperatura y humedad pueden afectar la sintonización de los circuitos de antena en el lector, resultando en una radiación no óptima del campo RF y una transferencia reducida de la potencia del lector a las etiquetas. Esto es, para etiquetas de identificación de una sensibilidad dada, la etiqueta debe acercarse más al lector antes que se active el transductor de la etiqueta debido a la transmisión debilitada del lector. El circuito sintonizado de antena de las etiquetas se afecta de manera similar por los factores ambientales y también por las tolerancias de fabricación, las cuales pueden degradar el comportamiento de la etiqueta desplazando la resonancia pico de la etiqueta fuera de la correspondiente frecuencia de operación del lector. Si la sintonización de la etiqueta está fuera de frecuencia, el rango de operación del sistema de proximidad se reduce nuevamente debido a una disminución de la sensibilidad de la etiqueta y a una carga reducida del campo RF del lector. La eficiencia de la etiqueta puede mejorarse al utilizar componentes de alta precisión, pero tal precisión es costosa. Los componentes con una tolerancia del 5% son menos costosos que los componentes del 1% y los componentes con una tolerancia del 10% son todavía menos costosos. Como las etiquetas de identificación se utilizan frecuentemente en grandes cantidades, es preferible mantener los costos unitarios de las etiquetas tan bajos como sea posible.

Para poder acomodar la variación de frecuencia tanto en el lector de proximidad como en las etiquetas de identificación, la práctica actual consiste en utilizar circuitos de antena de baja Q (coeficiente de resonancia del circuito) en el lector. Los circuitos resonantes (tanques) de baja Q tienen una respuesta de frecuencia más amplia, pero a costas de una sensibilidad reducida a la frecuencia central de los circuitos de antena. La respuesta más amplia le permite al lector detectar las etiquetas fuera de frecuencia pero en un nivel de eficiencia menor del sistema, esto es, con una menor sensibilidad, de manera que las etiquetas deben estar más próximas al lector antes de ser detectadas.

Existe una necesidad permanente de mayor efectividad con respecto a los lectores de proximidad, de manera que éstos sean capaces de detectar las etiquetas de identificación pasivas en un rango mayor y en particular de mayor efectividad en la detección de etiquetas de identificación fuera de frecuencia.

El documento de los EE.UU. 5 786 763 presenta una señal de excitación de la etiqueta que se ubica a lo largo de una serie de puntos discretos de frecuencias.

Sumario de la invención

La invención presente brinda un lector con la proximidad requerida tal como se define en la Reivindicación 1.

El lector puede incluir las características de una o más de las Reivindicaciones dependientes de la 2 a la 27.

Esta invención intenta satisfacer la necesidad antes mencionada aportando un lector de proximidad mejorado con capacidad de auto-sintonización, que ignore las influencias ambientales sobre la sintonización del circuito de antena del lector y que tenga la capacidad de escaneado de frecuencia para mejorar la detección de etiquetas de identificación fuera de frecuencia. El lector mejorado puede utilizar circuitos de antena de alta Q para una mayor sensibilidad sin excluir las etiquetas fuera de frecuencia. De esta forma se puede lograr el escaneado de un rango de frecuencias relativamente amplio con una mayor sensibilidad respecto al rango escaneado, en comparación con la posibilidad de los circuitos de antena de banda ancha y baja Q; esto trae como consecuencia una eficiencia del sistema marcadamente superior.

De acuerdo con esta invención un lector de proximidad para un sistema de identificación de radio frecuencia tiene un generador de frecuencia para generar una frecuencia central y un número de frecuencias colaterales, un circuito de antena conectado para la radiación de la frecuencia central y las colaterales para interrogar las etiquetas transductoras, un microprocesador conectado al circuito de antena para recibir y decodificar información de las etiquetas transductoras, un circuito de sintonización de la resonancia de la antena que incluye una impedancia de sintonización a elección en el circuito de antena y un programa de sintonización para elegir los valores de la impedancia de sintonización que permitan optimizar sustancialmente la reactancia del circuito de antena tanto en la frecuencia del centro como en las laterales. Los valores seleccionados se almacenan en memoria para su referencia mediante un programa de escaneado de frecuencias. La impedancia elegible puede incluir un número de capacitancias equilibradas de forma binaria asequibles por parte del microprocesador, y los valores de impedancia pueden ser almacenados como una tabla de direcciones accesible por parte del microprocesador bajo control del programa de escaneado para conectar las capacitancias deseadas al circuito de antena. Preferiblemente, el programa de sintonización se ejecuta al encender inicialmente el lector y luego lo hace periódicamente para evaluar regularmente y compensar cualquier cambio en la resonancia pico del circuito de antena debido a factores ambientales.

El programa de escaneado de frecuencias es viable para ejecutar una secuencia de escaneado de frecuencias que incluye la conexión secuencial del generador de frecuencia a través de cada una de la frecuencia central y las colaterales, mejorando por tanto el rango de interrogación de las etiquetas de transducción fuera de frecuencia. Las frecuencias colaterales se seleccionan en cualquiera de los lados de la frecuencia central, en un rango de frecuencias suficiente como para incluir las etiquetas de identificación fuera de frecuencia, identificadas por el sistema de identificación de proximidad. El programa de escaneado es además viable para la interrupción de la secuencia de escaneado de frecuencia al detectar, mediante el microprocesador, una respuesta de la etiqueta transductora y para reanudar la secuencia de escaneado una vez completada la respuesta.

En una forma de la invención el generador de frecuencia es un sintetizador de frecuencia basado en el reloj interno del microprocesador, controlado por cristales, y que incluye un divisor de frecuencia de relojería controlado por los medios del programa de sintonización para establecer tanto la frecuencia central deseada como las colaterales. En esta realización el programa de sintonización y el programa de escaneado establecen las frecuencias de operación deseadas mediante el control de síntesis de frecuencia por parte del microprocesador. La impedancia del circuito de antena se ajusta de manera que se pueda obtener un pico resonante a cada frecuencia de operación deseada y cada frecuencia deseada se almacena en memoria en asociación con el valor de la impedancia de la antena requerido para alcanzar la resonancia pico.

En otra forma de la invención el circuito de sintonización de resonancia de la antena incluye un circuito detector de pico operativo para modificar una frecuencia de salida del generador de frecuencia y el programa de sintonización es operativo para seleccionar un valor de la impedancia elegible efectiva para llevar la frecuencia de salida a una frecuencia deseada de manera tal que la reactancia del circuito de antena se optimice a la frecuencia deseada. En esta realización, el microprocesador y el programa de sintonización son operativos para medir la frecuencia de salida y para almacenar un valor de impedancia asociado con la frecuencia deseada. La frecuencia deseada puede incluir múltiples frecuencias en cuyo caso, el programa de sintonización es operativo para almacenar una tabla de valores de impedancia tales como los valores de capacitancia en la forma de direcciones de conmutación que se corresponden con cada una de las frecuencias múltiples. Las frecuencias múltiples incluyen la frecuencia central y las colaterales del lector. El generador de frecuencias y el detector del pico pueden estar colocados en un dispositivo de circuito integrado común externo al microprocesador.

Aunque lo apropiado es que la característica de sintonización automática y la característica de escaneado de frecuencia de esta invención puedan implementarse en un lector de proximidad en particular, también se tiene en cuenta que cada una de estas características puede ser implementada por separada, ya que cada una puede constituir una contribución independiente al comportamiento del lector.

Breve descripción de los diagramas

La Figura 1 es un diagrama de bloques que muestra un primer diseño del lector mejorado;

La Figura 2 es un diagrama de flujo que incluye las secuencias de sintonización automática y de escaneado de frecuencia; y

La Figura 3 es un diagrama de bloques que muestra un segundo diseño del lector mejorado.

Descripción detallada de las realizaciones preferidas

Con respecto a los diagramas, la Figura 1 es un diagrama de bloques esquemático de un lector de proximidad mejorado de acuerdo a una primera realización de esta invención. El lector generalmente designado por el numeral 10 incluye un procesador digital 12, una antena en espiral 14, a un capacitor principal de sintonización 16 conectado en paralelo con la antena para formar un circuito resonante de antena, un generador de frecuencia que incluye el oscilador de antena 18 y un circuito detector de pico 20.

Esta salida sintetizada de frecuencia se conecta vía la línea de control de frecuencia 24 para guiar al oscilador 18 que opera como un búfer. La salida del oscilador 18 dirige el circuito de la antena (tanque). El detector de pico 20 incluye un convertidor analógico a digital que convierte el voltaje pico RF en el circuito de antena a una entrada digital 26 al procesador 12. La frecuencia RF de salida se determina mediante el software contenido en el procesador 12 y puede cambiarse bajo control de este software según se requiera.

El capacitor escalonado 22 incluye cuatro capacitores suplementarios C1-C4. cada capacitor puede añadirse en paralelo al capacitor principal de sintonización 16 mediante los interruptores correspondientes S1-S4 asequibles individualmente por parte del procesador 12. Los valores de los capacitores C1-C4 se equilibran de forma binaria, esto es, en proporción a 1,2,4,8 de manera que pueda añadirse en paralelo al circuito resonante de antena, un valor suplementario de capacitancia de 0 a 15Cx, para un total de 16 valores de capacitancia diferentes elegibles en incrementos iguales a Cx, al cerrar una combinación apropiada de interruptores S1-S4.

El procesador 12 corre bajo control de instrucciones de un programa almacenado que incluye un programa de sintonización o de sintonización automática y un programa de escaneado de frecuencia, ilustrados mediante el diagrama de flujo de la Figura 2. El programa de sintonización automática se ejecuta previa activación e incluye un procedimiento previo de calibración mediante el cual se sintoniza el circuito resonante de antena a la resonancia pico y a la frecuencia principal deseada del lector. En esta secuencia el circuito de antena se sintoniza para su resonancia a la frecuencia deseada operacional RF, por ejemplo 125 kHz.

Este es un proceso de aproximación sucesiva en el cual la capacitancia se ajusta para obtener un pico resonante a la frecuencia actual, por ejemplo 125 kHz. Los valores originales de la antena en espiral y del capacitor principal de sintonización se eligen de manera tal que en una condición inicial del circuito con los interruptores S1-S4 abiertos, la frecuencia pico resonante del circuito de antena (tanque) esté por encima de la frecuencia de operación deseada. Esto se logra cerrando las combinaciones apropiadas de los interruptores S1-S4 por parte del procesador 12 controlado por software, en una serie de iteraciones, añadiendo cantidades incrementadas de capacitancia hasta que se detecte un pico RF de voltaje a la frecuencia deseada.

El pico de resonancia se detecta monitoreando mediante software la salida digital del convertidor A/D del circuito 20 del detector de pico. El pico puede detectarse midiendo el voltaje RF en aumento a medida que la capacitancia se añade gradualmente seguido de una disminución. Cuando se detecta la disminución, se sustrae la cantidad de capacitancia añadida en el último paso antes de la disminución, dando un paso atrás en efecto, para restaurar el circuito de antena al voltaje pico. El circuito de antena se calibra ahora para su resonancia a la frecuencia de operación principal o central, maximizando por tanto la potencia del campo RF del lector a la frecuencia deseada.

Un segundo aspecto de la invención busca compensar las inexactitudes de la respuesta de frecuencia de las etiquetas de identificación a ser detectadas por el lector 10. Tal como se explicó anteriormente, las etiquetas de identificación tienen circuitos resonantes de antena que deben alcanzar la resonancia pico a la frecuencia operacional de la unidad de lectura para un comportamiento óptimo del sistema. La operación fuera de frecuencia de las etiquetas de identificación puede ser causada temporalmente por influencias ambientales transientes, tales como cambios de temperatura o la proximidad a objetos metálicos, o puede ser el resultado permanente de errores de tolerancia en los componentes utilizados en la fabricación de las etiquetas de identificación. Las etiquetas fuera de frecuencia generalmente alcanzan el pico a una frecuencia solo ligeramente desplazada de la frecuencia operacional esperada del sistema, y usualmente son detectables todavía por el lector de proximidad que funciona a la frecuencia operacional esperada. Sin embargo, el rango de detección al que tales etiquetas pueden ser leídas disminuye, debido a que el circuito de antena de la etiqueta resuena a otra frecuencia diferente de la correspondiente a la frecuencia de transmisión del lector. Esto exige que la etiqueta se acerque a la antena del lector antes de que se alcance una potencia suficiente del campo RF para accionar el transductor de la etiqueta.

Para enfrentar este problema se almacena un programa de escaneado de frecuencia para ejecutarse mediante el procesador 12. La implementación de la característica de escaneado conlleva la selección de un número de frecuencias colaterales, que normalmente residen en intervalos sobre y por debajo de la frecuencia central de operación del lector. Las frecuencias colaterales se eligen de manera que cubran un rango suficiente de frecuencias que incluya las posibles frecuencias pico de las etiquetas de identificación fuera de frecuencia. Las frecuencias pico de una población de etiquetas usualmente sigue una curva de distribución de campana. La mayoría de las etiquetas se agrupan cerca de su frecuencia esperada de operación mientras que un número menor de etiquetas caerá fuera de esta frecuencia. Así que para una frecuencia central estándar de 125 kHz, las frecuencias colaterales de 121 kHz y 123 Khz pueden elegirse por debajo de la frecuencia central y las frecuencias colaterales de 127 kHz y 129 kHz por encima de la frecuencia central para un rango escaneado de frecuencias de 8 kHz. Las etiquetas sintonizadas algo por debajo de los 121 kHz y por encima de los 129 kHz puede leerse también con una sensibilidad disminuida, pero mucho mejor que la que se obtendría con un lector de proximidad convencional que opere a la frecuencia única de 125 kHz. Estas frecuencias se presentan solamente como ejemplo por lo que pueden elegirse frecuencias mayores o menores como frecuencias colaterales.

El lector podría operarse a frecuencias múltiples sin el ajuste correspondiente a la sintonización del circuito de antena del lector, por ejemplo utilizando un circuito de antena de Q baja. Tal implementación es ventajosa aún sobre los lectores convencionales de frecuencia única en la detección de etiquetas fuera de frecuencia, porque el proceso de escaneado busca las tarjetas a frecuencias múltiples para encontrar la frecuencia a la cual cada etiqueta en particular tiene una mejor respuesta. No obstante, esta implementación sería menor que la potencia óptima RF de transmisión a algunas de estas frecuencias que son eliminadas de la frecuencia de pico resonante del circuito de antena. Para superar esto, la secuencia de sintonización automática se extiende para incluir una determinación de los valores de capacitancia suplementaria necesitados para lograr la resonancia pico del circuito de antena a cada una de las frecuencias a escanear, esto es a las frecuencias central y colaterales. Con este objetivo, las frecuencias son almacenadas como parte de las instrucciones del programa de sintonización automática, ejecutándose una secuencia de sintonización automática para cada una de las frecuencias. El resultado del procedimiento completo de sintonización tanto a la frecuencia central como a las colaterales es una tabla (base) de datos de valores de capacitancia equiparados a cada una de las frecuencias. Esta tabla se almacena en la memoria del procesador y se comunica mediante programa de escaneado para mantener la resonancia de la antena durante la secuencia de escaneo.

La secuencia de escaneado de la frecuencia incluye la interrogación secuencial de las etiquetas a cada una de las frecuencias central y colaterales seleccionadas en lugar de interrogar convencionalmente a una sola frecuencia de operación del lector. Se hace un escaneado a cada una de las frecuencias. Cada escaneado se lleva a cabo sintetizando la frecuencia en particular y cerrando la combinación de conmutadores correspondiente recuperada de la tabla de datos almacenada, esperando un período breve para que la frecuencia se estabilice para luego escuchar una respuesta por parte de una etiqueta de identificación. Si dentro de una ventana apropiada de escucha se verifica la respuesta de una etiqueta por parte del procesador 12, se interrumpe la secuencia de escaneado hasta completar la respuesta de la etiqueta. La respuesta de la etiqueta puede considerarse complete si no se recibe una señal válida y se decodifica por parte del procesador 12 después de un intervalo de tiempo preestablecido. Si no se recibe una respuesta válida de una etiqueta dentro de la ventana de escucha asignada, o después de la compleción de una respuesta válida de la etiqueta, se realiza otro escaneado a la próxima frecuencia en la tabla de datos almacenada. Durante la operación normal del lector 10 se corren continuamente escaneados sucesivos reciclando todas las frecuencias en la tabla, ya sea la central o las colaterales, lo que se interrumpe únicamente debido a la resintonización periódica del circuito de
antena.

En la forma preferida de esta invención, la secuencia de calibración de la frecuencia central de la antena se repite periódicamente durante la operación del lector, por ejemplo, cada diez segundos, para compensar los cambios en el entorno del lector que pudieran afectan la sintonización del circuito de antena del lector. Durante la re-calibración el valor de la capacitancia suplementaria requerida durante la última calibración previa, se compara con la capacitancia suplementaria requerida por la calibración presente. Si estos valores son iguales entonces se concluye que no han ocurrido cambios ambientales que afecten la sintonización de la antena y la secuencia de re-calibración termina en ese punto. Si por otra parte se encuentra que los valores de la capacitancia suplementaria han cambiado, entonces la secuencia de re-calibración continúa para resintonizar también la resonancia pico de la antena para cada una de las frecuencias colaterales a escanear.

La secuencia de re-calibración se ejecuta por parte del procesador 12 en un tiempo breve, esto es milisegundos, y normalmente no interfiere con la detección de las etiquetas de identificación ya que la presencia de la etiqueta en el campo próximo al lector es normalmente mucho más prolongada que el tiempo de calibración. Como resultado, se maximiza sustancialmente la potencia de la señal radiada del lector a una frecuencia operacional dada, independientemente de los cambios en el entorno del lector, incluyendo cambios de relativa corta duración que duran algunos segundos, tales como personas o vehículos que pasan cerca del lector, así como cambios a más largo plazo tales como las variaciones de temperatura.

Durante la ejecución de la secuencia de escaneado de frecuencia, el escaneado de frecuencia se logra simplemente al conectar de manera secuencial cada valor de capacitancia almacenado en el circuito de antena operando los conmutadores S1-S4 y estableciendo la frecuencia apropiada de salida. El establecimiento de la frecuencia correspondiente de salida ocurre muy rápidamente y no introduce una demora significativa en la secuencia de escaneo. Típicamente cada frecuencia se escanea en unos 5-10 milisegundos. Un ciclo completo de escaneado de frecuencia a todas las frecuencias seleccionadas se realiza en un tiempo muy inferior al tiempo típico de presencia de una etiqueta de identificación en el campo sensor del lector de proximidad, de manera que no se pierde ninguna lectura de etiquetas debido al proceso de escaneo.

En la reivindicación de la Figura 1 el procesador digital 12 se activa para sintetizar la frecuencia de salida del lector, para realizar la detección del pico y para llevar a cabo otros procesamientos de datos asociados con la codificación de la salida del lector en una forma convencional de interrogación de etiquetas de identificación y de decodificación de datos a partir de las respuestas de la etiqueta. Debido a la carga de procesamiento relativamente pesada, se selecciona un microprocesador de alta eficiencia para utilizarlo como procesador 12. El dispositivo preferido actualmente es un procesador de RIESGO AT90S4414.

La Figura 3 es un diagrama de bloque de una segunda realización de esta invención. El lector 30 aprovecha un circuito integrado comercialmente disponible, TEMEC U2270. Este circuito integrado combina un oscilador de radio frecuencia con un circuito detector de pico y ajusta automáticamente su frecuencia de salida a la frecuencia de pico resonante del circuito de antena. No hay control externo sobre la salida de la frecuencia y por esta razón el generador de frecuencia y el detector de pico se muestran como un bloque único 32 en la Figura 3. El circuito integrado 32 tiene una salida de la frecuencia RF 34 conectada para dirigir el circuito de antena y una entrada RF sensora de voltaje 36 conectada también al circuito de antena para medir la amplitud de la señal RF en el circuito de antena (tanque). El circuito integrado 32 tiene también una línea de retroalimentación de frecuencia 38 conectada a un reloj del procesador digital 40 que mide la frecuencia de salida del circuito integrado 32 tomándole el tiempo a la onda de salida (sinusoide) de extremo a extremo.

El uso del circuito integrado 32 y en particular del dispositivo TEMEC U2270 es convencional en lectores de proximidad, pero en lectores convencionales la frecuencia de salida se fija inicialmente por parte del fabricante ajustando una espiral de antena variable o capacitor para equiparar la frecuencia a la cual se sintonizan las etiquetas de identificación. Luego sin embargo, el lector está sujeto a influencias ambientales que pueden hacer que este se desplace de su frecuencia inicial prefijada. Por ejemplo, si el lector se monta cerca de una masa metálica de gran tamaño cambia la frecuencia resonante del circuito de antena. Esto hace que el circuito integrado 32 modifique su frecuencia de salida para equipararse a la nueva frecuencia resonante del circuito de antena y entonces el lector convencional continúa operando a esta nueva frecuencia ajeno a la frecuencia de la etiqueta de identificación. El resultado consiste en una disminución marcada de la sensibilidad del lector y un comportamiento pobre del sistema.

En el lector novedoso 30 de la Figura 3, por otra parte, el procesador 40 mantiene un control positivo sobre la frecuencia de salida del circuito integrado 32. Esto se logra midiendo la frecuencia de salida tal como se explicó y forzando al circuito integrado 32 a ajustar su frecuencia de salida controlando la frecuencia de pico resonante del circuito de antena. Este último objetivo se alcanza añadiendo una capacitancia suplementaria paralela apropiada al circuito de antena accionando los conmutadores S1-S4 hasta que la resonancia pico del circuito de antena se desplace a la frecuencia deseada. Esto será detectado por el procesador 40 midiendo la salida de la frecuencia del circuito integrado 32 que seguirá a la frecuencia de pico resonante del circuito de antena. Esto es, la frecuencia de salida del circuito integrado 32 es controlada indirectamente al desplazar la frecuencia resonante del circuito de antena.

En esta segunda realización de la invención tanto la resonancia pico de la antena y la frecuencia de salida pueden fijarse a una frecuencia deseada simplemente eligiendo un valor correspondiente de la capacitancia suplementaria mediante los interruptores S1-S4. Consecuentemente, el lector 30 se sintoniza plenamente a una frecuencia particular cerrando la combinación apropiada de estos interruptores. La calibración primaria del lector 30 incluye encontrar el valor de la capacitancia suplementaria que obligará al circuito integrado 32 a ejecutar la salida deseada de la frecuencia de operación del lector, y esto hecho bajo el control de una programación apropiada del procesador 40. De forma similar, el lector puede calibrarse para un número de frecuencias colaterales adicionales que serán escaneadas para identificar etiquetas de identificación fuera de resonancia. La calibración de las frecuencias colaterales es similar a la calibración de la frecuencia central. Los valores de la capacitancia suplementaria correspondientes a cada una de estas frecuencias en la forma de direcciones de conexión, se almacena en una tabla a la que tendrá acceso un programa de escaneado que sirve el mismo propósito que el programa de escaneado de frecuencias descrito con respecto a la primera realización. El programa de escaneado de frecuencias en esta segunda realización es esencialmente tal como se describió anteriormente en relación con la primera realización, excepto en que las frecuencias se establecen simplemente fijando los conmutadores S1-S4 de acuerdo con la tabla almacenada sin necesidad de tener que almacenar otros datos de frecuencias.

En esta realización gran parte de la generación de frecuencia RF y del procesamiento es realizado por el circuito integrado 32 lo que permite la elección de un dispositivo microprocesador menos potente para usarlo como procesador 40. Un microprocesador preferido en la actualidad es un dispositivo ATMEL 89C55, que es una variante del microprocesador 8051. Otros fabricantes de semiconductores ofrecen otras variantes del mismo dispositivo.

La implementación detallada del circuito de antena y de los programas automatizados de sintonización de frecuencia en cada una de las dos realizaciones descritas, puede variar considerablemente aún cuando ambas alcanzan los objetivos anteriormente establecidos. No se necesita aquí ninguna información detallada de los programas ya que tal programación solo requiere de una destreza ordinaria de parte de las personas competentes y familiarizadas con la programación convencional de los microprocesadores utilizados por los sistemas existentes de los lectores de proximidad.

Se han descrito e ilustrado reivindicaciones particulares de la invención con el objetivo de ganar en claridad y a manera de ejemplo solamente. Para los expertos en la técnica se harán aparentes muchos cambios, sustituciones y modificaciones a las realizaciones descritas, sin que por esto se aparten del alcance de esta invención tal como se define en las reivindicaciones siguientes.

Claims (27)

1. Un lector de proximidad (10) para un sistema de identificación de radio frecuencia a ser utilizado con etiquetas de identificación pasivas de radio frecuencia del tipo que opera con un lector de etiquetas a una radio frecuencia común única y que responde a una radio frecuencia devolviendo información codificada de identificación de la etiqueta a la radio frecuencia de interrogación particular, en el que el lector (10) tiene medios de generación (18) para generar una frecuencia de salida, un circuito de antena (14), conectado para radiar un campo de radiofrecuencia a dicha frecuencia de salida y circuitos del lector (12) para recibir y decodificar una respuesta codificada del transductor de etiqueta comunicada al descargar dicho campo de radiofrecuencia a dicha frecuencia de salida, y un microprocesador (12) conectado a dicho circuito de antena (14) para recibir y decodificar la información codificada del transductor de etiqueta, medios de escaneado (12) para el escaneado de frecuencias conectando dicha frecuencia de salida a través de una pluralidad de frecuencias, realizando un escaneado a cada una de dichas frecuencias sintetizando la frecuencia particular y escuchando la respuesta de una etiqueta de identificación y de no recibirse tal respuesta válida de la etiqueta dentro de una ventana de escucha asignada o luego de la compleción de una respuesta válida de la etiqueta, realizar entonces otro escaneado a una de dichas frecuencias cercanas.

2. El lector de proximidad de la reivindicación 1 que comprende además medios de sintonización de la resonancia de la antena (C1-C5) incluyendo una impedancia elegible (C2-C5) en dicho circuito de antena y medios del programa de sintonización (12) operativo para seleccionar y almacenar valores de dicha impedancia a cada una de dicha pluralidad de frecuencias, y medios (S1-S4) para conectar cada uno de los valores de la impedancia seleccionada a dicho circuito de antena (14) a una correspondiente de dichas frecuencias de salida optimizando por tanto sustancialmente la reactancia de dicho circuito de antena y maximizando el rango operacional del transmisor a cada una de dichas frecuencias discretas.

3. El lector de proximidad de la reivindicación 2, en la que dicha impedancia elegible comprende una capacitancia de sintonización asequible variable (C2-C5) en dicho circuito de antena y medios del programa de sintonización (12) operativo para dirigirse a dicha capacitancia de sintonización para detectar una amplitud de la señal de radio frecuencia en dicho circuito de antena a diferentes valores de capacitancia de dicha capacitancia de sintonización, para crear por tanto, una tabla de direcciones representativa de los valores de capacitancia que aporte una amplitud de señal óptima a cada una de dichas frecuencias central y frecuencias colaterales discretas, optimizando por tanto el rango operativo del lector.

4. El lector de la reivindicación 3 que incluye además un circuito detector de pico (20) conectado para medir un voltaje de radio frecuencia a lo largo de dicho circuito de antena (14) y aportando una salida del detector de pico (26) a dicho microprocesador (12), siendo dicho procesador operativo para modificar una frecuencia de salida de dicho generador (18) para obtener una resonancia pico del circuito de la antena y, en el que dichos medios del programa de sintonización (12) son operativos para seleccionar un valor de dicha capacitancia de sintonización (C2-C5) efectivo para llevar dicha frecuencia de salida a una de las frecuencias central y colaterales de manera tal que la reactancia de dicho circuito de antena (14) se optimice a dichas frecuencias.

5. El lector de la reivindicación 4, en la que dicho microprocesador (12) y dichos medios del programa de sintonización (12) son ambos operativos para registrar los ciclos de tiempo de dicha frecuencia de salida midiendo por tanto la frecuencia de salida, y para almacenar una tabla de valores de dicha capacitancia de sintonización (C2-C5) asociada a una frecuencia de salida igual a cada una de las frecuencias central y colaterales.

6. El lector de cualquiera de las reivindicaciones 2 a la 5, en las que dicha impedancia elegible es una pluralidad de capacitancias (C2-C5) asequibles por parte de dicho microprocesador (12), y, en la que dichos valores de impedancia se almacenan como una tabla de direcciones representativas de tales capaci-
tancias.

7. El lector de la reivindicación 6, en la que dichas capacitancias (C2-C5) se equiparan de forma binaria.

8. El lector de cualquiera de las reivindicaciones 3, 4 y 5, en las que dichos medios del programa de sintonización (12) se ejecutan al activar el lector (10) para compensar el impacto ambiental, en la resonancia del circuito de antena (14, 16).

9. El lector de cualquiera de las reivindicaciones 3, 4, 5 y 8, en las que dichos medios del programa de sintonización (12) se ejecuta a intervalos periódicos durante la operación del lector (10) de manera tal que la reactancia del circuito de antena se re-sintonice para compensar los cambios del impacto ambiental respecto a la resonancia del circuito de antena (14) durante la operación del lector.

10. El lector de la reivindicación 1, en la que dichos medios del programa de escaneado (12) son operativos además para interrumpir dicha secuencia de escaneado al detectar dicho procesador (12) una respuesta de la etiqueta transductora y para retomar dicha secuencia de escaneado al completarse dicha respuesta.

11. El lector de la reivindicación 2, en la que dichos medios de sintonización de resonancia de la antena incluye un circuito detector de pico (20) conectado para medir un voltaje de radio frecuencia a lo largo de dicho circuito de antena (14) y brindar una salida del detector de pico (26) a dicho microprocesador (121), y dicho microprocesador es operativo para modificar una frecuencia de salida de dicho generador (18) para obtener una resonancia pico del circuito de antena (14,16) y dichos medios del programa de sintonización (12) son operativos para elegir un valor de dicha impedancia (C2-C5) efectiva para llevar dicha frecuencia de salida a una frecuencia deseada de manera tal que la reactancia de dicho circuito de antena (14) se optimice a dicha frecuencia deseada.

12. El lector de la reivindicación 11, en la que dicho microprocesador (12) y dichos medios del programa de sintonización (12) son ambos operativos para medir dicha frecuencia de salida y para almacenar un valor de dicha impedancia asociada con dicha frecuencia deseada.

13. El lector de la reivindicación 12, en la que dicha frecuencia deseada incluye una pluralidad de frecuencias discretas, y dichos medios del programa de sintonización son operativos para almacenar una tabla de valores de impedancia correspondientes a dicha pluralidad de frecuencias discretas.

14. El lector de la reivindicación 13, en la que dicha pluralidad de frecuencias incluye una frecuencia central y una pluralidad de frecuencias colaterales.

15. El lector de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en las que dicho generador de frecuencia (18) es externo a dicho microprocesador e incluye dicho circuito detector de pico (20) en un dispositivo común de circuito integrado (32).

16. El lector de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en las que dicho generador de frecuencia (18) es interno a dicho microprocesador (12) e incluye un reloj controlado por cristales y un divisor de frecuencia de relojería controlado por dichos medios del programa de sintonización (12) para establecer dicha frecuencia central y dichas frecuencias colaterales.

17. El lector de proximidad (10) de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en las que dichas etiquetas de identificación pasiva de radio frecuencias responden a dicha interrogación descargando el campo de radio frecuencia a dicha radio frecuencia de interrogación particular según un patrón indicativo de los datos de identificación de la etiqueta para su decodificación por parte de dicho lector.

18. El lector de proximidad de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en las que dicho escaneado de frecuencia incluye la interrogación de etiquetas a cada una de las frecuencias central y colaterales seleccionadas.

19. El lector de proximidad de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en las que se realiza un escaneado a cada una de dichas frecuencias, incluyendo cada escaneado la sintetización de la frecuencia particular y la escucha de la respuesta de la etiqueta, y si se verifica una respuesta de la etiqueta dentro de la ventana de escucha, interrumpiendo la secuencia de escaneado hasta la compleción de la respuesta de la etiqueta.

20. El lector de proximidad de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en las que una respuesta de etiqueta se considera completa si no se recibe o decodifica una señal válida luego de transcurrido un intervalo de tiempo prefijado.

21. El lector de proximidad de las reivindicaciones 18 y 19, en las que si no se recibe una respuesta válida de la etiqueta dentro de una ventana asignada de tiempo, o luego de la compleción de una respuesta válida de la tarjeta, se realiza entonces otro escaneado a otra frecuencia.

22. El lector de proximidad de las reivindicaciones 18, 19 y 20, en las que se realizan escaneados sucesivos reciclando continuamente a lo largo de dichas frecuencias central y colaterales.

23. El lector de proximidad de cualquiera de las reivindicaciones precedentes que incluye además una secuencia de sintonización automática operativa desplazando los valores almacenados de impedancia hacia el circuito de antena para llevar dicha antena a la resonancia pico a cada una de dichas frecuencias.

24. El lector de proximidad de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en las que dicha secuencia automática de sintonización incluye una secuencia de calibración de antena operativa para re-sintonizar periódicamente la resonancia pico de la antena durante la operación del lector.

25. El lector de proximidad de la reivindicación 24, en la que dicha secuencia de calibración de la antena se ejecuta para maximizar la potencia de la señal radiada del lector a una frecuencia operacional deseada independientemente de los cambios a corto plazo en el entorno del lector tal como personas o vehículos que transitan cerca del lector y también cambios a más largo plazo tales como variaciones climáticas.

26. El lector de proximidad de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en las que dicho escaneado de frecuencia se lleva a cabo desplazando los valores de capacitancia en el circuito de antena.

27. El lector de proximidad de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en las que cada frecuencia es escaneada en un intervalo de 5 a 10 milisegundos.