ES2326298B1 - Dispositivo electronico para la identificacion por radio frecuencia y metodo para el ajuste de la frecuencia de resonancia de dicho dispositivo electronico. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo electrónico para la identificación
por radiofrecuencia y método para el ajuste de la frecuencia de
resonancia de dicho dispositivo electrónico comprendido por un chip
provisto de al menos una capacidad de modulación, un rectificador,
una unidad de memoria y una unidad de lógica de control; un tanque
resonante, conectado al citado chip, que comprende al menos una
inductancia; y al menos una capacidad de resonancia; y una capacidad
de carga para la alimentación del citado dispositivo. El citado
chip comprende un circuito de ajuste grueso de la frecuencia de
resonancia del dispositivo que comprende una pluralidad de
capacidades integradas conectables en paralelo a la capacidad de
resonancia; y un circuito de ajuste fino de la frecuencia de
resonancia del dispositivo que comprende una pluralidad de
capacidades integradas susceptibles de conectarse o desconectarse
reversiblemente en paralelo a la capacidad de resonancia.
Description
Dispositivo electrónico para la identificación
por radiofrecuencia y método para el ajuste de la frecuencia de
resonancia de dicho dispositivo electrónico.
La invención se refiere a un dispositivo
electrónico para la identificación por radiofrecuencia de los
utilizados en la detección e identificación, preferentemente de
animales, a distancia. La invención también se refiere a un método
para el ajuste de la frecuencia de resonancia del citado
dispositivo de identificación y a una etiqueta para la
identificación que incorpora el mencionado dispositivo de
identificación.
Los sistemas de identificación por
radiofrecuencia, conocidos como sistemas RFID, son utilizados cada
vez en mayor medida para la identificación automática de personas,
mercancías, productos comerciales y animales domésticos o de granja.
Estos sistemas de identificación están comprendidos por lo general
por un aparato lector, que puede ser fijo o portátil, que genera
una señal de interrogación que es respondida por un elemento de
identificación, denominado etiqueta, tag o transpondedor, que
devuelve un número de identificación previamente almacenado en
él.
Atendiendo a su fuente de energía, los sistemas
RFID pueden clasificarse en dos grandes tipos: los sistemas pasivos
y los sistemas activos. En los sistemas activos, los
transpondedores requieren de su propia alimentación para funcionar,
con lo que habitualmente van equipados con baterías que pueden durar
varios años. En cambio, en los sistemas pasivos los transpondedores
no requieren de alimentación pues obtienen la energía del campo
magnético de radiofrecuencia generado por el dispositivo lector, es
decir, la señal de interrogación enviada por el aparato lector
tiene el doble propósito de transmitir información y proveer de
energía al citado elemento de identificación.
También pueden clasificarse los sistemas RFID
según el rango de frecuencias en el que operan, es decir, según las
frecuencias de comunicación del transpondedor con el lector: LF (Low
Frequency) normalmente por debajo de 135 KHz, HF (High Frequency) en
el rango de 13.56 MHz, UHF (Ultra High Frequency) en el rango de
868-956 MHz o microondas (Microwave) en el rango de
2,45 GHz.
Finalmente, atendiendo a otra característica
como es el modo de comunicación, los sistemas RFID pueden
clasificarse en sistemas basados en full dúplex en alternativa
"FDX" o half dúplex en alternativa "HDX". Los sistemas FDX
se basan en el principio de que la señal de respuesta se inicia tan
pronto como la señal de interrogación es recibida, y la señal de
respuesta es recibida repetidamente en el lector sin interrupciones
mientras la señal de interrogación esté mantenida. Además, mientras
que los transpondedores FDX no almacenan energía para poder
responder con su contenido de datos entero, los transpondedores
utilizados en los sistemas HDX, que a diferencia de los anteriores
se basan en que la señal de respuesta se inicia solo después de que
se haya finalizado la señal de interrogación, éstos sí que
almacenan energía para poder responder con su contenido de datos
entero de una sola vez.
De entre todos estos tipos de sistemas RFID, los
sistemas convencionalmente utilizados para la identificación de
animales son los sistemas pasivos que trabajan en frecuencias por
debajo de 135 kHz en los que los transpondedores están colocados en
etiquetas exteriores tipo crotales, en el interior de bolos rumiales
o directamente inyectados bajo la piel (subcutáneo).
Una de las características más importantes de
los sistemas HDX es su rango de alcance, es decir, la distancia a la
que el lector y el elemento de identificación que incorpora el
transpondedor o tag son capaces de comunicarse correctamente.
Existen muchos factores que influyen en el rango de alcance como por
ejemplo la energía enviada por el lector, limitada por las
normativas del sector, las dimensiones geométricas (diámetro
interior y exterior, grosor, número de vueltas...) y parámetros
eléctricos (calidad) de las bobinas del lector y del transpondedor,
el nivel de interferencias del ambiente, el tipo de modulación
utilizada para la comunicación, la eficiencia del rectificador y
consumo del transpondedor o la proximidad en la frecuencia de
resonancia entre los circuitos LC denominados tanques resonantes del
lector y del transpondedor.
Cuando se quieren alcanzar distancias de
comunicación grandes (por ejemplo de más de un metro en espacio
libre para frecuencias bajas, LF o HF) se utilizan en el lector
tanques resonantes de muy alta calidad con la frecuencia de
resonancia calibrada de forma precisa. En estos casos es
indispensable un ajuste en el tanque resonante del transpondedor, de
forma que se compensen las tolerancias que existen siempre en la
fabricación de componentes tales como inductancias y
capacidades.
Para ajustar la frecuencia de resonancia del
tanque de los transpondedores HDX, se puede incluir dentro del
circuito integrado del transpondedor unas capacidades integradas,
cuyos valores mantengan una relación predefinida, que se conectan o
se desconectan según sea necesario dependiendo de los valores de los
componentes externos y de la propia tolerancia de las capacidades
incluidas en el circuito integrado.
Una posibilidad para la conexión y desconexión
de las capacidades es usar transistores de efecto campo en serie
con las capacidades de ajuste. Estos transistores pueden ponerse en
modo conductivo o no conductivo, por ejemplo, leyendo los valores
de una memoria no volátil previamente programada con los valores
correctos. El problema radica en que es necesaria una tensión mínima
para realizar la lectura de dicha memoria no volátil, que puede no
alcanzarse nunca si la diferencia entre la frecuencia de resonancia
de los
\hbox{tanques del lector y del transpondedor es
demasiado grande.}
Un procedimiento para solucionar este
inconveniente consiste en usar en serie con las capacidades de
ajuste transistores de efecto campo que pueden ponerse en modo
conductivo o no conductivo permanentemente mediante un terminal de
control de puerta, tal y como se describe en EP0407848B1. Esta
solución presenta sin embargo dos inconvenientes. El primer
inconveniente está relacionado con la elevada área de silicio
necesaria ya que los mencionados transistores de efecto campo deben
presentar en conducción una resistencia en serie suficientemente
baja para que la calidad del tanque resonante no se vea afectada. El
segundo inconveniente es que dichos transistores, así como el
circuito necesario para activarlos asegurando una retención
suficiente, no son elementos disponibles en todas las fundidoras,
por lo que es necesario un desarrollo a medida.
Otra posibilidad, aunque utilizada siempre en
sistemas distintos a los sistemas HDX para la identificación de
animales, es el uso para la conexión/desconexión de las capacidades
de elementos cuya resistencia eléctrica varía drásticamente y de
forma permanente tras el paso por los mismos de una corriente
superior a un cierto valor durante un tiempo predeterminado.
Estos elementos están disponibles en las
librerías de la mayoría de las tecnologías de fabricación de
circuitos integrados, ya que no requieren ninguna etapa de
fabricación extra ni ningún posprocesado y hacen uso de efectos
físicos independientes de las tecnologías de fabricación. Su mayor
desventaja radica en la irreversibilidad del proceso y en que la
elevada energía necesaria para cambiar la resistividad no permite
obtenerla del campo electromagnético generado por el lector, de
forma que es necesaria una fuente de alimentación externa y contacto
físico para realizar el ajuste. Además, esta solución no permite
compensar variaciones del valor de la inductancia o de la capacidad
que se producen durante el proceso posterior habitual de
sobremoldeado o encapsulado del circuito integrado de los
transpondedores durante la fabricación de etiquetas o crotales, en
los que no queda ninguna conexión eléctrica del circuito con el
exterior. Por ejemplo, piénsese en una inductancia bobinada de
núcleo al aire que para una típica aplicación de identificación se
introduce en una pieza de plástico que debe cerrarse herméticamente
posteriormente por sobremoldeado. El sobremoldeado se lleva a cabo
calentando dicha pieza de plástico, lo que puede originar tensiones
mecánicas en la inductancia y dar como resultado un cambio en el
valor de la misma. Una vez realizado el sobremoldeo no existe
contacto físico con el módulo eléctrico, por lo que no es posible
proporcionar la energía necesaria para cambiar la resistividad de
los elementos mencionados anteriormente.
Por todo ello, es un objetivo de la presente
invención dar a conocer un dispositivo electrónico, una etiqueta y
un método alternativos que permitan mejorar la proximidad a la
frecuencia de resonancia entre los tanques resonantes del lector y
del tag para la identificación de animales, y en especial para
mejorar el acoplamiento entre el tag y el lector, incrementando la
distancia de lectura entre ambos dispositivos mediante elementos que
habitualmente disponen las fundidoras.
El dispositivo electrónico para la
identificación de animales, personas u objetos por radiofrecuencia,
objeto de la invención es de los basados en la tecnología de
comunicación dúplex en alternativa, "HDX", y de los que
comprenden un chip o circuito integrado provisto de al menos una
capacidad de modulación, un rectificador, una unidad de memoria y
una unidad de lógica de control; un tanque resonante, conectado al
citado chip, que comprende al menos una inductancia; y al menos una
capacidad de resonancia, la cual está conectada a sendos extremos de
la inductancia; y una capacidad de carga para la alimentación del
citado dispositivo.
En esencia, el dispositivo se caracteriza porque
el circuito integrado comprende un circuito de ajuste grueso de la
frecuencia de resonancia del dispositivo que comprende una
pluralidad de capacidades integradas conectables en paralelo a la
capacidad de resonancia a través de correspondientes elementos
resistivos, estando los elementos resistivos adaptados para variar
irreversiblemente y de forma suficiente su resistividad tras el paso
de un determinado valor de corriente durante un tiempo
predeterminado para provocar la conexión/desconexión definitiva de
las correspondientes capacidades integradas a la capacidad de
resonancia; y un circuito de ajuste fino de la frecuencia de
resonancia del dispositivo que comprende una pluralidad de
capacidades integradas susceptibles de conectarse o desconectarse
reversiblemente en paralelo a la capacidad de resonancia a través de
unos correspondientes transistores.
Ventajosamente, mediante el circuito de ajuste
grueso se permite descartar los chips defectuosos antes de
obtenerse el producto acabado y, por otro lado, mediante el circuito
de ajuste fino se puede acabar de ajustar la citada frecuencia de
resonancia después del encapsulado al mismo tiempo que se graba el
número de identificación del dispositivo electrónico en la unidad
de memoria.
Según otra característica de la invención, el
circuito de ajuste grueso comprende unos transistores, controlados
por una unidad de control de fusibles, a través de los cuales se
hace pasar corriente a los respectivos elementos resistivos.
De acuerdo con otra característica de la
invención, el circuito de ajuste fino comprende una unidad lógica
de ajustes adaptada para variar el estado de conducción o no
conducción de los correspondientes transistores a partir de la
lectura de unos datos almacenados en la unidad de memoria del
dispositivo.
En una realización preferida, los elementos
resistivos están adaptados para presentar una resistencia alta en
su estado normal, y una resistencia baja tras el paso a su través
de un pulso de corriente lo suficientemente elevado, durante un
cierto tiempo predeterminado. Preferiblemente, los elementos
resistivos son diodos zener del tipo "zener zap".
En otra realización preferida, los elementos
resistivos están adaptados para presentar una resistencia baja en
su estado normal, y una resistencia alta tras el paso de un pulso
de corriente predeterminado. Preferiblemente, los elementos
resistivos son elementos fusibles del tipo "fusibles de poli
silicio".
Según otra característica de la invención, el
valor de las capacidades integradas del circuito de ajuste grueso es
mayor que el valor de las capacidades integradas del circuito de
ajuste fino.
Según otra característica de la invención, el
dispositivo comprende un par de terminales de conexión con la
inductancia y unos terminales de conexión con la unidad de control
de fusibles y los elementos resistivos.
De acuerdo con otra característica, el
dispositivo está encapsulado en un módulo y sus terminales son
accesibles desde el exterior.
Según otro aspecto de la invención, también se
da a conocer una etiqueta para la identificación de animales,
personas u objetos que, en esencia, se caracteriza porque aloja un
módulo según una cualquiera de la reivindicación 10 por
sobremoldeado de material plástico.
Además, según otro aspecto de la invención,
también se da a conocer un método para el ajuste de la frecuencia
de resonancia de un dispositivo electrónico según una cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 10 en una etiqueta para la identificación
de animales, personas u objetos.
En esencia, el método se caracteriza porque
comprende las etapas de encapsular el dispositivo en una cápsula; en
una fase de ajuste grueso, ajustar la frecuencia de resonancia del
dispositivo electrónico aplicando la corriente necesaria para
realizar el cambio de resistividad de al menos uno de los elementos
resistivos conectándose la correspondiente capacidad a la capacidad
de resonancia del tanque resonante del dispositivo, ajustándose así
la frecuencia de resonancia; sobremoldear la cápsula en la etiqueta;
y en una fase de ajuste fino, ajustar la frecuencia del dispositivo
electrónico conmutando a un estado de conducción al menos uno de
los transistores, conectándose la correspondiente capacidad a la
capacidad de resonancia del tanque resonante del dispositivo
electrónico.
En los dibujos adjuntos se ilustra, a título de
ejemplo no limitativo, un modo de realización del dispositivo de la
invención. En concreto:
La Fig. 1 es un esquema de un dispositivo según
la invención; y
la Fig. 2 es una vista en perspectiva de una
etiqueta que contiene el dispositivo de la Fig. 1 alojado en un
módulo.
El dispositivo 1 electrónico para la
identificación de animales por radiofrecuencia representado en la
Fig. 1 es de los basados en la tecnología de comunicación dúplex en
alternativa, "HDX". Dicho dispositivo 1 comprende, de un modo
en si conocido, un chip o circuito integrado 23 que realiza
distintas funciones tales como la generación y almacenamiento de la
tensión de alimentación, la generación del reloj interno necesario
para el funcionamiento del dispositivo 1, la desmodulación de los
datos recibidos y otras funciones habituales de este tipo de
dispositivos; y un tanque resonante 20, externo al citado circuito
integrado 23 y conectado al mismo que sirve de antena emisora y
receptora del dispositivo 1.
Tal y como se observa en la Fig. 1, el chip o
circuito integrado 23 del dispositivo 1 está provisto de una
capacidad de modulación 9, un rectificador 11, una unidad de
memoria 13 y una unidad lógica de control 15.
En el ejemplo de la Fig. 1, puede observarse que
el tanque resonante 20 comprende una inductancia 2 y una capacidad
de resonancia 3 que está conectada a sendos extremos de la
inductancia 2 y está fuera del chip o circuito integrado 23 a
diferencia de otras realizaciones no representadas que contemplan la
integración en el chip de dicha capacidad de resonancia 3. La
inductancia 2 está constituida por un cable fino enrollado
alrededor de 500 veces en un bucle que tiene un diámetro aproximado
de 25 milímetros.
Además del tanque resonante 20, el dispositivo 1
comprende una capacidad de carga 4 para la alimentación al chip o
circuito integrado 23.
De un modo característico, el circuito integrado
23 comprende un primer circuito de ajuste grueso 21, destinado para
aproximar la frecuencia de resonancia del dispositivo 1 a la
frecuencia de trabajo del lector, y un segundo circuito de ajuste
fino 22, destinado a precisar el ajuste entre la frecuencia de
resonancia del dispositivo 1 y la frecuencia de trabajo del lector.
Ambos circuitos de ajuste, el circuito de ajuste grueso 21 y el
circuito de ajuste fino 22, incorporan una serie de capacidades
integradas 5.1 a 5m y 5m+1 a 5m+n, respectivamente, cuyas
capacidades pueden añadirse a la capacidad de resonancia 3
dependiendo del estado conductivo de los componentes electrónicos
conectados con ellas.
Las capacidades integradas 5.1, 5.2, 5m del
circuito de ajuste grueso 21 pueden ser conectadas en paralelo a la
capacidad de resonancia 3, a través de correspondientes elementos
resistivos 6.1, 6.2, 6m, o permanecer desconectadas según las
necesidades de funcionamiento que dependen en gran medida de los
valores de los componentes externos y de la propia tolerancia de
las capacidades incluidas en el circuito integrado 23. Dichos
elementos resistivos 6.1, 6.2, 6m están adaptados para variar
irreversiblemente y de forma suficiente su resistividad tras el paso
de un determinado valor de corriente durante un tiempo
predeterminado provocando la conexión/desconexión definitiva de las
correspondientes capacidades integradas 5.1, 5.2, 5m a la capacidad
de resonancia 9. La variación de la resistividad de dichos elementos
resistivos 6.1, 6.2 y 6m se lleva a cabo mediante unos
correspondientes transistores 7.1, 7.2 y 7m que, controlados por una
unidad de control de fusibles 14, provocan que circule corriente a
través de los citados elementos resistivos 6.1 a 6m con una
intensidad determinada durante un tiempo predeterminado causando un
cambio irreversible en su resistividad. Dependiendo de los
transistores 7.1, 7.2 y 7m que se hayan activado, se conectaran en
paralelo diferentes capacidades a la capacidad de resonancia 3.
En la realización representada en la Fig.1, los
elementos resistivos 6.1, 6.2 y 6m del dispositivo 1 son diodos
zener del tipo "zener zap" los cuales están adaptados para
presentar una resistencia alta en su estado normal, y una
resistencia baja tras el paso a su través de un pulso de corriente
lo suficientemente elevado, durante un tiempo predeterminado. Este
cambio de resistividad en los diodos zener se produce debido a que
tras el paso del pulso de corriente el metal de los terminales del
diodo se funden, dando lugar a un elemento de baja resistencia.
En otra realización no representada, los
elementos resistivos 6.1, 6.2 y 6m del dispositivo 1 son fusibles
del tipo "fusibles de poli sicilio" los cuales están adaptados
para presentar una resistencia baja en su estado normal, y una
resistencia alta tras el paso a su través de un pulso de corriente
predeterminado. De este modo, tras el paso de un pulso de corriente
adecuado se genera el fenómeno conocido como electromigración en el
fusible obteniéndose un aumento brusco de su resistencia.
Por otro lado, el circuito de ajuste fino 22
comprende una pluralidad de capacidades integradas 5m+1, 5m+2 y
5m+n, de menor valor que las capacidades 5.1 a 5m del circuito de
ajuste grueso 21, susceptibles de conectarse o desconectarse
reversiblemente en paralelo a la capacidad de resonancia 3 a través
de unos correspondientes transistores 8m+1, 8m+2 y 8m+n de efecto
campo. Una unidad lógica de ajustes 15 es la encargada de variar el
estado conductivo de los citados transistores 8m+1, 8m+2 y 8m+n a
partir de la lectura de unos datos almacenados en la unidad de
memoria 13 del dispositivo 1. Estos datos forman parte de un bloque
específico, llamado bloque de ajuste, de la memoria y necesitan de
una energía y tensión mínima para activarse.
Queda claro que las capacidades integradas 5.1 a
5m y 5m+1 a 5m+n pueden ser de distinto valor, los cuales se
escogerán de modo que en una sola capacidad ó cualquier combinación
posible entre las capacidades existentes den lugar a un
comportamiento del dispositivo 1 acorde con las frecuencias de
trabajo convencionales de los lectores. En concreto, en el caso
representado en la Fig. 1, los valores de las capacidades 5.1, 5.2,
5m y 5m+1, 5m+2, 5m+n son 12pF, 24pF, 48pF y 2pF, 4pF, 8pF,
respectivamente. Con lo que en esta realización se cumple una
relación entre ellas de proporcionalidad. Por otro lado, conviene
mencionar que la capacidad de modulación 9 es también utilizada
como capacidad de referencia en el ajuste de la frecuencia de
resonancia.
El dispositivo 1 está provisto además de un par
de terminales 17.1 y 17.2 que permiten la conexión desde el
exterior a la inductancia 2 del tanque resonante 20 y de unos
terminales 16, representados esquemáticamente en la Fig. 1, de
acceso a la unidad de control de fusibles 14 y los elementos
resistivos 6.1 a 6m del circuito de ajuste grueso 21.
En el ejemplo de la Fig.2, se representa la
parte macho de una etiqueta 100 orejera para la identificación por
radiofrecuencia de animales que aloja en su interior un módulo 101
que comprende un dispositivo 1 según la invención por sobremoldeado
en material plástico.
El dispositivo 1 está encapsulado en el módulo,
quedando alojados en su interior todos los elementos excepto el par
de terminales 17.1 y 17.2 de conexión con la inductancia 2 y los
terminales 16 de conexión con la unidad de control de fusibles 14 y
los elementos resistivos 6.1, 6.2 y 6m del circuito de ajuste grueso
21 del dispositivo 1. Este tipo de terminales 16 contienen por
ejemplo la señal de reloj, la señal de referencia o masa y la señal
de datos de potencia. En cambio, en otra realización no representada
se prevé un terminal 16 para cada elemento resistivo 6.1 a 6m.
Por lo que respecta al ajuste completo de la
frecuencia de resonancia del dispositivo 1, éste se hace según un
método que comprende varias etapas y que incluye una fase de ajuste
grueso, en la que se cambia la resistividad de uno o varios
elementos resistivos 6.1 a 6m para conectar las correspondientes
capacidades 5.1 a 5m a la capacidad de resonancia 3 del dispositivo
1, y una fase posterior de ajuste fino, en la que se conmuta a un
estado de conducción uno o varios transistores 8m+1 a 8m+n para
conectar las correspondientes capacidades 5m+1 a 5m+n a la
capacidad de resonancia 3 del dispositivo 1.
\newpage
La primera etapa consiste en encapsular el
dispositivo 1 en una cápsula o modulo 101 que encierra
herméticamente el circuito integrado 23 dejando tan sólo accesibles
desde el exterior los terminales 16 y 17.1 a 17.2 de acceso a los
elementos resistivos 6.1 a 6m y a la inductancia 2,
respectivamente.
A continuación, en una fase de ajuste grueso de
la frecuencia se aplica la corriente necesaria en los terminales 16
para realizar un cambio de resistividad en los correspondientes
elementos resistivos 6.1, 6.2 o 6m y por ende se conectan las
correspondientes capacidades 5.1, 5.2 o 5m a la capacidad de
resonancia 3 del tanque resonante 20 del dispositivo 1,
permitiéndose así aproximar la frecuencia de resonancia del
dispositivo 1 hasta el punto que la tensión de alimentación, incluso
a altas distancias, sea la suficiente para poder recupera los datos
de una memoria no volátil tipo EEPROM de la unidad de memoria 13,
donde se guarda almacenado la información necesaria para una fase
posterior de ajuste fino de la frecuencia de resonancia.
La conexión o desconexión de estas capacidades
5.1 a 5m se realiza mediante los transistores 7.1 a 7m, los cuales
están conectados por su terminal de fuente a un patilla externa
común a todos ellos y por su terminal de drenador a respectivos
elementos resistivos 6.1 a 6m, controlados por la unidad de control
de fusibles 14, que permite el paso de la corriente necesaria para
cambiar la resistencia de los elementos 6.1 a 6m. Debido a que la
energía proporcionada por el lector no es suficiente para
proporcionar la corriente necesaria, esta fase del ajuste se lleva a
cabo mediante una fuente externa capaz de aportar dicha corriente
mediante contacto eléctrico a través de los terminales 16.
Para llevar a cabo correctamente esta fase de
ajuste grueso, en primer lugar debe medirse la frecuencia de
resonancia del dispositivo 1 con todos los elementos resistivos 6.1
a 6m conectados o desconectados, según sea el tipo de elementos
resistivos elegido, y de modo que en la memoria EEPROM con un valor
tal que todos los transistores 8m+1 a 8m+n no conduzcan. Después se
repite la misma medida añadiendo la capacidad 9 a través de su
correspondiente transistor 10 que es controlado por una unidad
lógica de control 15 encargada de variar el estado de conducción del
citado transistor 10. Cabe mencionar que dentro de un mismo circuito
integrado 23 no se espera tener dispersiones grandes dentro de la
capacidad especialmente si están colocadas próximas, por lo que a
partir de la dispersión de la capacidad 9 respecto de su valor
esperado se calculará la dispersión de las capacidades 6.1 a 6m.
Para reducir aún más la dispersión entre capacidades se utiliza la
técnica de layout conocida como configuración en centroide común. En
función de las frecuencias medidas y de la dispersión de la
capacidad 9 se decide sobre qué elementos hacer pasar la corriente
necesaria para cambiar su resistividad y así añadir más capacidades
al circuito. Tal y como se menciona con anterioridad, cualquiera de
los dos tipos de elementos resistivos 6.1 a 6m tanto diodos tipo
"zener zap" como fusibles de poli silicio son válidos, aunque
tanto durante el diseño como para el algoritmo de selección de las
capacidades debe tenerse en cuenta de cuál de los tipos se trata,
ya que el "zener zap" está en estado de desconexión por
defecto, mientras que el fusible de poli silicio está en estado de
conexión por defecto.
En este punto, al medir e intentar ajustar la
frecuencia de resonancia mediante el circuito de ajuste grueso 21 se
puede determinar si el dispositivo 1 en cuestión es válido o no. En
el caso que éste esté defectuoso se puede retirar el producto antes
de su moldeado en la etiqueta 100, lo cual permite retirar a tiempo
los dispositivos 1 en la cadena de fabricación y evitar gastos de
producción innecesarios.
Posteriormente a la fase de ajuste grueso de la
frecuencia de resonancia del dispositivo 1, se lleva a cabo el
sobremoldeo de la cápsula en el producto final, por ejemplo en la
etiqueta 100 orejera de la Fig. 2.
Por último se lleva a cabo una fase de ajuste
fino que puede realizarse simultáneamente con el registro del número
de identificación en la unidad de memoria 13 del dispositivo 1. En
esta fase, la unidad lógica de ajustes 12 del dispositivo 1 lee la
dirección de la memoria EEPROM de la unidad de memoria 13 asignada
el ajuste fino y controla los transistores 8m+1 a 8m+n
conmutándolos a un estado de conducción o de no conducción según
corresponda al dato leído de la memoria. Cuando adoptan un estado de
conducción, las correspondientes capacidades 5m+1 a 5m+n se añaden
en paralelo al tanque resonante 20, ajustándose en mayor medida la
frecuencia de resonancia.
Cuando la etiqueta 100 orejera entra en la zona
de acción del campo magnético del lector, dependiendo de los valores
de los elementos del tanque resonante 20 y del resultado del ajuste
grueso, puede resultar que el dispositivo 1 aún no esté todavía bien
sintonizado de manera que la tensión de alimentación no será
suficiente para alcanzar la operatividad completa de la etiqueta
100, pero sí para leer un valor de la memoria EEPROM de la unidad
de memoria 13, de manera que tras sintonizarse se complete la carga
y se alcance la operatividad completa de la etiqueta 100. El cálculo
del valor que debe ser almacenado en una dirección de la memoria
general se puede evaluar de forma exacta midiendo la frecuencia que
se produce al tener todas las capacidades del circuito integrado
conectadas y desconectadas, ya que se conoce la relación entre las
mismas. Una vez la etiqueta 100 se ha puesto en transmisión con el
lector esta no descarga las capacidades para que el chip o circuito
integrado 23 del dispositivo 1 quede con una energía remanente para
que si el chip vuelve a ser interrogado por un lector el dispositivo
1 ya tenga la energía suficiente para poder hacer inmediatamente el
ajuste fino, dicha tensión puede variar entre 1 ó 2 Voltios.
Ventajosamente, este tipo de ajuste fino se
puede hacer en cualquier momento y es un ajuste reversible. Además
este tipo de ajuste permite adaptar el dispositivo 1 de la etiqueta
a la frecuencia fija del lector.
Los dispositivos 1 electrónicos alojados en
módulos tipo capsulas que alojan en su interior todos los elementos
excepto los terminales para sus respectivas conexiones, como el
representado en la Fig. 1, consiguen una mayor protección del
material de silicio del chip o circuito integrado 23 contra el
impacto de la sobre inyección de plástico cuando se encapsula en la
capsula y cuando por ejemplo un animal intenta morder a otro animal
una etiqueta tipo crotal que aloja en su interior dicho módulo. De
hecho, el ajuste fino sirve para que una vez que se ha acabado el
producto final, y a posteriori de haber sufrido tensiones
mecánicas o cambios bruscos de temperaturas debido a las operaciones
de sobremoldeo y/o inyección de plástico, a la etiqueta 100 se le
pueda ajustar la frecuencia de resonancia a distancia compensando
las posibles variaciones que se haya producido en los valores de la
inductancia 2 o de la capacidad de resonancia 3.
Además de las etiquetas 100 exteriores tipo
crotales como la representado en la Fig. 2, se contempla la
posibilidad en otras variantes de realización no representadas que
el dispositivo 1 esté alojado en el interior de un bolo rumial o
como un transponder de vidrio o directamente inyectado bajo la
piel, subcutáneo.
Claims (12)
-
\global\parskip0.920000\baselineskip
1. Dispositivo (1) electrónico para la identificación de animales, personas u objetos por radiofrecuencia, de los basados en la tecnología de comunicación dúplex en alternativa, "HDX", que comprendeun chip o circuito integrado (23) provisto de al menos una capacidad de modulación (9), un rectificador (11), una unidad de memoria (13) y una unidad de lógica de control (15);un tanque resonante (20), conectado al citado chip, que comprende al menos una inductancia (2); y al menos una capacidad de resonancia (3), la cual está conectada a sendos extremos de la inductancia; yuna capacidad de carga (4) para la alimentación del citado dispositivo;caracterizado porque el circuito integrado (23) comprendeun circuito de ajuste grueso (21) de la frecuencia de resonancia del dispositivo que comprende una pluralidad de capacidades integradas (5.1, 5.2, 5m) conectables en paralelo a la capacidad de resonancia a través de correspondientes elementos resistivos (6.1, 6.2, 6m), estando los elementos resistivos adaptados para variar irreversiblemente y de forma suficiente su resistividad tras el paso de un determinado valor de corriente durante un tiempo predeterminado para provocar la conexión/desconexión definitiva de las correspondientes capacidades integradas a la capacidad de resonancia; yun circuito de ajuste fino (22) de la frecuencia de resonancia del dispositivo que comprende una pluralidad de capacidades integradas (5m+1, 5m+2, 5m+n) susceptibles de conectarse o desconectarse reversiblemente en paralelo a la capacidad de resonancia (3) a través de unos correspondientes transistores (8m+1, 8m+2, 8m+n). - 2. Dispositivo (1) según la reivindicación anterior, caracterizado porque el circuito de ajuste grueso (21) comprende unos transistores (7.1, 7.2, 7m), controlados por una unidad de control de fusibles (14), a través de los cuales se hace pasar corriente a los respectivos elementos resistivos (6.1, 6.2, 6m).
- 3. Dispositivo (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el circuito de ajuste fino (22) comprende una unidad lógica de ajustes (15) adaptada para variar el estado de conducción o no conducción de los correspondientes transistores (8m+1, 8m+2, 8m+n) a partir de la lectura de unos datos almacenados en la unidad de memoria (13) del dispositivo.
- 4. Dispositivo (1) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los elementos resistivos (6.1 a 6m) están adaptados para presentar una resistencia alta en su estado normal, y una resistencia baja tras el paso a su través de un pulso de corriente lo suficientemente elevado, durante un cierto tiempo predeterminado.
- 5. Dispositivo (1) según la reivindicación anterior, caracterizado porque los elementos resistivos (6.1, 6.2, 6m) son diodos zener del tipo "zener zap".
- 6. Dispositivo (1) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque los elementos resistivos (6.1 a 6m) están adaptados para presentar una resistencia baja en su estado normal, y una resistencia alta tras el paso de un pulso de corriente predeterminado.
- 7. Dispositivo (1) según la reivindicación anterior, caracterizado porque los elementos resistivos (6.1, 6.2, 6m) son elementos fusibles del tipo "fusibles de poli silicio".
- 8. Dispositivo (1) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el valor de las capacidades integradas (5.1 a 5m) del circuito de ajuste grueso (21) es mayor que el valor de las capacidades integradas (5m+1 a 5m+n) del circuito de ajuste fino (22).
- 9. Dispositivo (1) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende un par de terminales (17.1 y 17.2) de conexión con la inductancia (2) y unos terminales (16) de conexión con la unidad de control de fusibles (14) y los elementos resistivos (6.1 a 6m).
- 10. Dispositivo (1) según la reivindicación anterior, caracterizado porque el dispositivo está encapsulado en un módulo (101), cuyos terminales son accesibles desde el exterior.
- 11. Etiqueta (100) para la identificación de animales, personas u objetos, caracterizado porque alojaun módulo (101) según la reivindicación 10 por sobremoldeado de material plástico.
- 12. Método para el ajuste de la frecuencia de resonancia de un dispositivo (1) electrónico según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10 en una etiqueta (100) para la identificación de animales, personas u objetos, caracterizado porque comprende las etapas dea) encapsular el dispositivo en una cápsula,
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b) en una fase de ajuste grueso, ajustar la frecuencia de resonancia del dispositivo electrónico aplicando la corriente necesaria para realizar el cambio de resistividad de al menos uno de los elementos resistivos (6.1, 6.2 o 6m) conectándose la correspondiente capacidad (5.1, 5.2 o 5m) a la capacidad de resonancia (3) del tanque resonante del dispositivo, ajustándose así la frecuencia de resonancia;c) sobremoldear la cápsula en la etiqueta; yd) en una fase de ajuste fino, ajustar la frecuencia del dispositivo electrónico conmutando a un estado de conducción al menos uno de los transistores (8m+1, 8m+2 o 8n+n), conectándose la correspondiente capacidad (5m+1, 5m+2 o 5m+n) a la capacidad de resonancia (3) del tanque resonante del dispositivo electrónico.
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