ES2329262T3 - Sistema para preparar dispositivos rfid. - Google Patents
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Abstract
Un sistema de preparación de dispositivos RFID (10) incluyendo: un tester/lector (14) para interactuar con una pluralidad de dispositivos RFID en una hoja o rollo; y una impresora (12) para imprimir en una capa de los dispositivos RFID; caracterizado porque el tester/lector incluye uno o más elementos de acoplamiento reactivo (24) que interactúan con los dispositivos RFID primariamente a través de acoplamiento reactivo; donde el uno o más elementos de acoplamiento reactivo incluyen uno o más elementos de acoplamiento de campo eléctrico para interactuar con los dispositivos RFID a través de acoplamiento capacitivo, enviando señales transmitidas a los dispositivos RFID y recibiendo señales de retorno a leer, de los dispositivos RFID; donde el uno o más elementos de acoplamiento de campo eléctrico incluyen uno o más electrodos acoplados a un generador de señal (22, 142) para interactuar de forma reactiva con los dispositivos RFID en alguna de varias orientaciones con relación al tester/lector; y donde el uno o más electrodos incluyen un electrodo parcialmente resistivo (90) acoplado al generador de señal en múltiples puntos de excitación (91, 92, 93, 94).
Description
Sistema para preparar dispositivos RFID.
La invención se refiere a sistemas y métodos
para preparar dispositivos RFID.
Las etiquetas y tags de identificación por
radiofrecuencia (RFID) (colectivamente denominados aquí
"dispositivos") se usan ampliamente para asociar un objeto con
un código de identificación. Los dispositivos RFID tienen
generalmente una combinación de antenas y electrónica analógica y/o
digital, que puede incluir, por ejemplo, electrónica de
comunicaciones, memoria de datos, y lógica de control. Por ejemplo,
se usan tags RFID en unión con cerraduras de seguridad en
automóviles, para control de acceso a edificios, y para seguimiento
de inventario y paquetes. Algunos ejemplos de etiquetas y tags RFID
aparecen en las Patentes de Estados Unidos números 6.107.920,
6.206.292 y 6.262.292.
Como se ha indicado anteriormente, los
dispositivos RFID se clasifican en generalmente en etiquetas o tags.
Las etiquetas RFID son dispositivos RFID que tienen una superficie
unida directamente a objetos con adhesivo o de otro modo. En
contraposición, los tags RFID, se fijan a objetos por otros medios,
por ejemplo, mediante la utilización de un sujetador de plástico,
cadena u otros medios de sujeción.
Los dispositivos RFID incluyen etiquetas y tags
activos, que incluyen una fuente de potencia, y etiquetas y tags
pasivos, que no la incluyen. En el caso de tags pasivos, para
recuperar la información del chip, una "estación base" o
"lector" envía una señal de excitación al tag o etiqueta RFID.
La señal de excitación energiza el tag o la etiqueta, y la
circuitería RFID transmite de nuevo la información almacenada al
lector. El "lector" recibe y decodifica la información del tag
RFID. En general, los tags RFID pueden retener y transmitir
suficiente información para identificar de forma única a
individuos, paquetes, inventario y análogos. Las etiquetas y los
tags RFID también se pueden clasificar en aquellos en los que la
información se escribe solamente una vez (aunque la información
pueda ser leída repetidas veces), y aquellos en los que la
información puede ser escrita durante el uso. Por ejemplo, los tags
RFID pueden almacenar datos medioambientales (los cuales pueden ser
detectados por un sensor asociado), historiales logísticos, datos de
estado, etc.
A medida que baja el precio de los dispositivos
RFID, tales dispositivos se usan en una variedad más amplia de
aplicaciones. Para algunas aplicaciones, puede ser deseable poner
información visual individualizada en el dispositivo RFID. Para
ello, el dispositivo RFID puede incluir o estar acoplado a una
etiqueta en la que se puede imprimir información visual. La
información visual puede ser información legible por máquina, o
puede ser información destinada a identificación y lectura por una
persona. Un ejemplo de un sistema para imprimir información en una
etiqueta RFID es el sistema descrito en la publicación internacional
número WO 02/35463.
Se ha realizado algún esfuerzo en los sistemas
anteriores por codificar o programar un dispositivo RFID en unión
con una operación de impresión. Ejemplos de tales sistemas son los
descritos en las Patentes de Estados Unidos números 6.246.326 y
6.593.853. A pesar de estos dispositivos y métodos anteriores,
serían deseables mejoras con respecto a combinar las operaciones de
impresión con la interacción con un dispositivo RFID.
US 6.246.326 describe una comunicación con
dispositivos RFID utilizando una pluralidad de antenas que utilizan
campos RF de largo alcance tradicionales en comunicación entre sus
antenas y los dispositivos RF. Esta técnica anterior se reconoce en
el preámbulo de la reivindicación 1.
US 6.611.199 describe un dispositivo de
comunicaciones que comunica con un excitador/lector a través de
acoplamiento electrostático incluyendo un par de placas excitadoras
de antena, que generan un campo electrostático que excita voltajes
en los elementos de antena, y una placa de antena separada de
lectura, que se usa para recibir señales del dispositivo de
comunicaciones.
US 6.052.093 describe una antena de ranura en
forma de L como parte de una placa de circuitos, que representa una
configuración de radiación omnidireccional, capaz de comunicar con
señales polarizadas verticales y horizontales.
US 6.487.681 describe un sistema de prueba que
incluye un accesorio de prueba, que rodea los transpondores a
comprobar en cavidades individuales incluyendo una antena, de modo
que cada transpondor pueda ser comprobado en aislamiento.
US 6.104.291 describe un método para probar tags
RFID que requiere que los tags RFID individuales estén aislados
para la prueba pasándolos a través de una región blindada con un
blindaje RF. Alternativamente US 6.104.291 sugiere el uso de un
campo RF de baja potencia para prueba, suficientemente fuerte para
alimentar el tag, pero no tan fuerte que afecte a los tags
circundantes.
WO 01/25817 A2 describe el uso de un parche, que
es un dispositivo añadido a un dispositivo RFID y que se acopla a
un conjunto de etiqueta. El parche se acopla mecánicamente al
conjunto de etiqueta por una capa de adhesivo. El parche se acopla
eléctricamente al conjunto de etiqueta por acoplamiento capacitivo o
acoplamiento magnético.
US 6.404.339 B1 describe una pantalla
electroóptica añadida a un tag RFID, por lo que el tag RFID incluye
un elemento de antena de tag dispuesto al objeto de enviar
electrostáticamente una señal de lectura capacitiva a un
lector.
US 6.384.727 describe una comunicación con un
dispositivo RFID, por lo que la transmisión de potencia e
información se realiza por un acoplamiento capacitivo.
Según la invención, un sistema para preparar
dispositivos RFID incluye un tester/lector que interactúa con
dispositivos RFID a través de acoplamiento reactivo. El acoplamiento
reactivo puede ser capacitivo, magnético, o una combinación de
ambos. El sistema incluye una impresora para imprimir en un material
frontal u otras capas de los dispositivos RFID. Los dispositivos
RFID están en un rollo u hoja que tiene múltiples dispositivos. El
tester/lector puede tener múltiples elementos de acoplamiento de
campo eléctrico y/o elementos de acoplamiento de campo magnético,
para acomodar diferentes posibles orientaciones de los dispositivos
RFID con relación al tester/lector. Por ejemplo, el tester/lector
puede tener múltiples electrodos, tal como electrodos en forma de L
o no rectos. El tester/lector incluye un electrodo parcialmente
resistivo con múltiples puntos de excitación que pueden ser
excitados con señales CA de diferentes amplitudes y/o fases. El
electrodo parcialmente resistivo puede ser sustancialmente
rectangular, con puntos de excitación en las esquinas. El
tester/lector puede tener uno o más elementos de acoplamiento de
campo magnético tales como bobinas.
Un sistema de preparación de dispositivos RFID
incluye un tester/lector para interactuar con una pluralidad de
dispositivos RFID en una hoja o rollo; y una impresora para imprimir
en una capa de los dispositivos RFID. El tester/lector interactúa
con los dispositivos RFID a través de acoplamiento reactivo.
Un tester/lector para interactuar con una
pluralidad de dispositivos RFID en una hoja o rollo, donde el
tester/lector incluye: uno o más elementos de acoplamiento de campo
eléctrico para interactuar con los dispositivos RFID a través de
acoplamiento capacitivo; y un generador de señal acoplado al uno o
más elementos de acoplamiento de campo eléctrico. El uno o más
elementos de acoplamiento de campo eléctrico están configurados al
objeto de interactuar de forma capacitiva con los dispositivos RFID
en alguna de varias orientaciones con relación al
tester/lector.
Para lograr los objetivos anteriores y
relacionados, la invención se expone en las reivindicaciones. La
descripción siguiente y los dibujos anexos exponen en detalle
algunas realizaciones ilustrativas de la invención. Estas
realizaciones son indicativas, sin embargo, solamente de unas pocas
de las varias formas en que se pueden emplear los principios de la
invención. Otros objetos, ventajas y características nuevas de la
invención serán evidentes por la descripción detallada siguiente de
la invención considerada en unión con los dibujos.
En los dibujos anexos, que no son necesariamente
a escala:
La figura 1 es un diagrama de bloques de un
sistema de preparación de dispositivos RFID según la presente
invención.
La figura 2 es un diagrama de bloques de un
tester/lector del sistema de preparación de dispositivos RFID de la
figura 1.
La figura 3 es una vista en planta de una
porción de un dispositivo RFID a preparar con el sistema de la
figura 1.
La figura 4 es una vista en planta que
representa una hoja o lámina conteniendo múltiples dispositivos RFID
de la figura 3.
La figura 5 es una vista en planta que
representa una primera configuración de electrodo que puede ser
utilizada en el tester/lector de la figura 2, para acoplamiento
capacitivo a un dispositivo RFID para lectura y/o prueba del
dispositivo.
La figura 6 es una vista en planta que
representa una segunda configuración de electrodo que puede ser
utilizada en el tester/lector de la figura 2, para acoplamiento
capacitivo a un dispositivo RFID para lectura y/o prueba del
dispositivo.
La figura 7 es una vista en planta que
representa una tercera configuración de electrodo que puede ser
utilizada en el tester/lector de la figura 2, para acoplamiento
capacitivo a un dispositivo RFID para lectura y/o prueba del
dispositivo.
La figura 8 es una vista en planta de un
dispositivo RFID que se puede acoplar magnéticamente para ser
comprobado y/o leído por el tester/lector de la figura 2.
La figura 9 es una vista conceptual de
acoplamiento magnético entre el dispositivo RFID de la figura 8 y el
tester/lector de la figura 2.
Y la figura 10 es una vista oblicua de una
configuración de electrodo de un tester/lector que usa acoplamiento
tanto magnético como capacitivo.
Un sistema de preparación de dispositivos RFID
incluye una impresora combinada con un tester/lector de corto
alcance. El tester/lector se acopla operativamente al dispositivo
RFID usando acoplamiento capacitivo y/o magnético. Mediante la
utilización de acoplamiento capacitivo y/o magnético, se pueden
obtener buenas características de lectura, obteniendo al mismo
tiempo excelente discriminación entre varios dispositivos RFID que
pueden estar en o cerca del tester/lector. Así, se pueden comprobar
dispositivos RFID de forma barata y fiablemente de uno en uno, sin
interferencia o efecto apreciables debido a la presencia de otros
dispositivos RFID. El tester/lector puede incluir elementos de
acoplamiento de campo eléctrico y/o de campo magnético que están
configurados para recibir diferentes señales, con el fin de probar
varias configuraciones de dispositivos RFID. Esto puede permitir
que el sistema de preparación de dispositivos acomode varios tipos y
configuraciones de dispositivos RFID, incrementando la versatilidad
del sistema.
Pasando ahora a la figura 1, un sistema de
preparación de dispositivos RFID 10 incluye una impresora 12, un
tester/lector 14, y, opcionalmente, un lector/dispositivo de
escritura 16. Todas las partes del sistema de preparación de
dispositivos RFID 10 pueden estar incluidas en un solo alojamiento.
Alternativamente, las partes del sistema 10 pueden estar situadas
en estrecha proximidad una a otra. La impresora 12 puede ser usada
para imprimir texto, gráficos, o marcas identificativas en la
etiqueta o tag RFID. Un ejemplo de un sistema para imprimir tags o
etiquetas RFID se puede ver en la Patente de Estados Unidos número
6.246.326.
El tester/lector 14 proporciona una forma de
probar rápidamente la operación de un dispositivo RFID. El
tester/lector 14 puede tener un mecanismo de acoplamiento reactivo
de corto alcance, tal como acoplamiento capacitivo y/o magnético
entre el tester/lector 14 y el dispositivo RFID.
El lector/dispositivo de escritura opcional 16
puede ser usado para programar el dispositivo RFID. El
lector/dispo-
sitivo de escritura 16, si está presente, también puede tener un mecanismo de acoplamiento de corto alcance tal como acoplamiento capacitivo y/o magnético. De hecho, el tester/lector 14 y el lector/dispositivo de escritura 16 se pueden combinar en un solo elemento o estructura, que prueba y escribe (programa) en el dispositivo RFID. El lector/dispositivo de escritura 16 puede tener un tiempo más largo en comunicación con el dispositivo RFID, en comparación con el tester/lector 14. Un tiempo de comunicación más largo puede ser necesario porque la programación del dispositivo RFID puede requerir más interacción y comunicación que la mera comprobación de la operación del dispositivo RFID.
sitivo de escritura 16, si está presente, también puede tener un mecanismo de acoplamiento de corto alcance tal como acoplamiento capacitivo y/o magnético. De hecho, el tester/lector 14 y el lector/dispositivo de escritura 16 se pueden combinar en un solo elemento o estructura, que prueba y escribe (programa) en el dispositivo RFID. El lector/dispositivo de escritura 16 puede tener un tiempo más largo en comunicación con el dispositivo RFID, en comparación con el tester/lector 14. Un tiempo de comunicación más largo puede ser necesario porque la programación del dispositivo RFID puede requerir más interacción y comunicación que la mera comprobación de la operación del dispositivo RFID.
Con referencia ahora a la figura 2, el
tester/lector 14 puede tener electrónica de control 20, un generador
de señal 22, y uno o más elementos de acoplamiento de campo
eléctrico, tal como electrodos 24. La electrónica de control 20
proporciona al generador de señal 22 instrucciones sobre qué especie
de señales han de ser transmitidas por los electrodos 24. La
electrónica de control 20 puede almacenar información relativa a
diferentes tipos de tags, y/u orientaciones diferentes de tags que
son posibles. En la electrónica de control 20 se puede introducir
información relativa a los tipos y/u orientaciones de los
dispositivos RFID que hallará el sistema 10. Dependiendo del tipo
y/o de la orientación de los dispositivos RFID, las señales
generadas por el generador de señal 22 para el único o más
electrodos 24 pueden estar configuradas para probar y/o leer los
dispositivos RFID. El tester/lector 14 también puede estar
configurado para detectar la respuesta del dispositivo RFID, por
ejemplo, determinando por ello si el dispositivo RFID está
funcionando adecuadamente. Se apreciará que el tester/lector 14
puede tener otros componentes adecuados para realizar
operaciones.
El acoplamiento capacitivo y/o el acoplamiento
magnético se denominan aquí colectivamente "acoplamiento
reactivo", en contraposición a acoplamiento eléctrico directo
por material conductor eléctrico. En tal acoplamiento reactivo, las
señales del generador de señal 22 pueden ser acopladas entre
regiones de solapamiento de un dispositivo RFID y los electrodos 24
del tester/lector 14. Las referencias aquí a acoplamiento
capacitivo, magnético o reactivo se refieren a un acoplamiento que
es predominante o primariamente capacitivo, magnético o reactivo.
Se apreciará que el acoplamiento que es primariamente capacitivo
también puede incluir algún acoplamiento inductivo (magnético) como
un mecanismo de acoplamiento secundario. A la inversa, un
acoplamiento que es primariamente magnético también puede incluir
algún acoplamiento capacitivo. Los sistemas que usan primariamente
acoplamiento capacitivo o magnético se dice aquí que utilizan
acoplamiento reactivo. El acoplamiento capacitivo, magnético o
reactivo, en el sentido en que los términos se usan aquí, también
puede incluir algún acoplamiento conductor directo, aunque no como
el tipo primario de acoplamiento eléctrico.
Los dispositivos o elementos para acoplamiento
capacitivo se denominan aquí dispositivos o elementos de
acoplamiento de campo eléctrico. Igualmente, los dispositivos o
elementos para acoplamiento magnético se denominan aquí
dispositivos o elementos de acoplamiento de campo magnético.
Colectivamente, los dispositivos o elementos de acoplamiento de
campo eléctrico y los dispositivos o elementos de acoplamiento de
campo magnético se denominan dispositivos o elementos de
acoplamiento reactivo.
La figura 3 representa un tipo de dispositivo
RFID que se puede leer, comprobar, y/o programar por el sistema de
preparación de dispositivos RFID 10 (figura 1). El dispositivo RFID
40 representado en la figura 3 tiene un chip transpondor o RFID 42
acoplado operativamente a elementos de antena 44 y 46 de la antena
dipolo 48. El dispositivo RFID 40 puede ser una parte de otro
dispositivo tal como etiquetas o tags. El tag o etiqueta puede
tener un material frontal imprimible para imprimir con la impresora
12 (figura 1) identificadores visuales u otra información.
El chip 42 puede incluir alguno de varios
componentes electrónicos adecuados, tal como la circuitería descrita
anteriormente para modular la impedancia del dispositivo RFID 40.
Se apreciará que alternativamente la antena 48 puede tener otra
disposición. Los elementos de antena 44 y 46 pueden estar montados
en un sustrato dieléctrico 49 del dispositivo RFID 40.
Como se representa en la figura 4, el
dispositivo RFID 40 puede ser parte de un rollo u hoja 50 de
múltiples de tales dispositivos. El sustrato dieléctrico 49 del
dispositivo RFID 40 puede ser parte de una hoja de material
dieléctrico, tal como un rollo de material dieléctrico, sobre el que
se forman otros dispositivos RFID. Se apreciará que la
configuración de los dispositivos RFID 40 con relación al rollo u
hoja 50 puede estar en una amplia variedad de orientaciones
adecuadas. Además, se apreciará que puede haber alguna de una amplia
variedad de espaciaciones entre los dispositivos RFID, por ejemplo,
con zonas entre los dispositivos RFID 40 rellenas con otras partes
de etiquetas o tags, tal como porciones imprimibles de etiquetas o
tags.
La figura 5 representa una configuración para
los electrodos 24 del tester/lector 14. Los electrodos
61-68 representados en la figura 5 están
configurados para acoplamiento capacitivo con un dispositivo RFID
tal como el dispositivo RFID de antena dipolo 40 (figura 3). El
generador de señal 22 (figura 2) puede estar configurado para
enviar varias señales apropiadas a algunos de los electrodos
61-68, para permitir el acoplamiento de
dispositivos RFID en varias configuraciones con relación a los
electrodos 61-68.
Tres ejemplos de posiciones posibles para el
dispositivo RFID 40 se indican con los números de referencia 71, 72
y 73 en la figura 5. Un dispositivo RFID en la posición 71 puede ser
leído capacitivamente introduciendo una señal en el electrodo 64, y
una señal correspondiente, desfasada 180 grados, en el electrodo 68.
Para un dispositivo RFID en una orientación vertical, indicado con
el número de referencia 72 en la figura 5, se pueden enviar señales
CA desfasadas a los electrodos 62 y 66. Para un dispositivo RFID en
una posición desviada, tal como la posición indicada con la
referencia 73 en la figura 5, se puede enviar señales CA desfasadas
a un par de los electrodos diagonales, tal como los electrodos 61 y
67. Se apreciará que una amplia variedad de otras configuraciones
de un dispositivo RFID 40 con relación a los electrodos 24 pueden
ser leídas adecuadamente eligiendo los electrodos a los que se
envían
señales.
señales.
La electrónica de control 20 (figura 2) puede
ser utilizada para dirigir adecuadamente señales al electrodo
apropiado de los electrodos 61-68. La información
con relación a la configuración de dispositivos RFID 40 en el rollo
50 (figura 4) puede ser transmitida al sistema de preparación de
dispositivos RFID 10 (figura 1) por alguna de varias formas
adecuadas. Por ejemplo, la información puede ser codificada al
inicio o de otro modo como una parte del rollo
50.
50.
Como otro ejemplo, la información sobre la
configuración de los dispositivos RFID 40 y/o información sobre las
señales a enviar a los electrodos 61-68 puede ser
introducida en el sistema de preparación de dispositivos RFID 10
por otros métodos. Puede ser posible codificar tal información en un
dispositivo RFID adicional colocado, por ejemplo, al inicio del
rollo 50.
El tester/lector de dispositivos RFID 14 y el
dispositivo RFID 40 se pueden acoplar capacitivamente juntos, para
transferir potencia y/o señales entre el tester del dispositivo RFID
14 y el dispositivo RFID 40. Los electrodos operativos de los
electrodos 61-68 pueden estar acoplados
operativamente a los elementos de antena 44 y 46 (figura 3). Los
elementos de antena 44 y 46 y los electrodos operativos pueden
funcionar como placas de condensadores, que permite el acoplamiento
capacitivo entre el tester/lector de dispositivos RFID 14 y el
dispositivo RFID 40.
Una vez que el tester/lector de dispositivos
RFID 14 y el dispositivo RFID 40 están acoplados capacitivamente
conjuntamente, se puede transferir potencia eléctrica y/o señales
entre ellos. El tester/lector 14 puede enviar una señal de salida,
tal como una señal CA de salida, a un par de los electrodos
61-68. La potencia CA recibida por los elementos de
antena 44 y 46 puede ser rectificada por el chip 42, por ejemplo por
transistores y/o diodos que son parte del chip 42, para producir la
potencia CC para el funcionamiento del chip 42.
La potencia puede ser usada por el chip 42 para
enviar una señal de retorno mediante los elementos de antena 44 y
46. Se apreciará que el envío de la señal de retorno puede ser un
proceso pasivo, más bien que una transmisión activa de una señal de
retorno por el dispositivo RFID 40. Como un ejemplo, la circuitería
en el chip 42 puede ser usada para modular la impedancia del
dispositivo RFID 40. Como otro ejemplo, el dispositivo RFID 40 puede
reflejar de nuevo la señal incidente al tester/lector 14.
Se apreciará que el dispositivo RFID 40 puede
ser un dispositivo pasivo que responda automáticamente a una señal
incidente, o puede ser un dispositivo activo que solamente responda
a señales incidentes conformes a ciertos protocolos. El dispositivo
RFID 40 también puede tener otros componentes, tal como su propio
suministro de potencia.
También se apreciará que el funcionamiento del
dispositivo RFID 40 puede ser sustancialmente el mismo si se
proporcionase energía incidente por un campo FR de largo alcance,
más bien que por acoplamiento capacitivo. Alternativamente, el
funcionamiento del dispositivo RFID 40 puede ser diferente,
dependiendo de cómo se le proporcione la energía incidente.
El tester/lector 14 es capaz de interpretar la
señal de retorno recibida del dispositivo RFID 40 para confirmar la
función apropiada de todo o parte del dispositivo RFID 40, tal como
el correcto funcionamiento de la antena 48 y/o el chip 42. La
confirmación del funcionamiento apropiado puede incluir simplemente
detectar la presencia del dispositivo RFID 40, de tal manera que si
el dispositivo RFID 40 es detectable, el funcionamiento del
dispositivo RFID 40 sea aceptable y el dispositivo RFID 40 pase la
prueba. Alternativamente, la prueba puede implicar la evaluación de
la señal de retorno recibida del dispositivo RFID 40, por ejemplo
para determinar si la señal de retorno es conforme a uno o más
parámetros o rangos de parámetros. Como otra alternativa, una
prueba exitosa puede implicar la confirmación de que se ha logrado
programar el chip RFID 42 y/o enviar información al chip RFID 42
para almacenamiento en el chip RFID 42. Se apreciará que se puede
emplear otras pruebas de operación del dispositivo RFID 40, por
ejemplo diagnosticar fallos del dispositivo RFID 40 o evaluar
cualitativamente de otro modo el rendimiento del dispositivo RFID
40.
La señal de potencia CA de salida enviada por el
tester/lector 14 y la señal de retorno generada por el dispositivo
RFID 40 se han descrito anteriormente para claridad como señales
separadas, una enviada por el tester/lector 14, y la otra recibida
por el tester/lector 14. En realidad, se apreciará que, de hecho,
las señales pueden estar superpuestas una sobre otra, en que el
tester/ lector 14 percibe una superposición de la señal de salida y
la señal de retorno. Por consiguiente, la interpretación de la señal
de retorno por parte del tester/lector 14 puede implicar una
comparación entre la señal de salida y la señal percibida por el
tester/lector 14, una superposición de la señal de salida y la
señal de retorno.
El tester/lector de dispositivos RFID 14, que
acopla capacitivamente con el dispositivo RFID 40, permite
ventajosamente el acoplamiento de corto alcance entre el
tester/lector 14 y el dispositivo RFID 40. Como se ha indicado
anteriormente, el dispositivo RFID 40 puede ser parte de una hoja o
rollo que tiene muchos dispositivos RFID, y utilizando acoplamiento
capacitivo de corto alcance entre el tester/lector de dispositivos
RFID 14 y el dispositivo RFID 40, se puede llevar a cabo una mejor
prueba del dispositivo RFID 40, en comparación con testers acoplados
a dispositivos RFID mediante campos RF enviados por el espacio
libre. Una razón de la ventaja del tester/lector de dispositivos
RFID de acoplamiento capacitivo 14 es que el acoplamiento capacitivo
de corto alcance es menos propenso a proporcionar energía a otros
dispositivos RFID en el mismo rollo u hoja. Reduciendo o limitando
el suministro de energía a dispositivos RFID distintos del
dispositivo RFID 40 a comprobar, hay mejor discriminación en la
prueba, y así mejor prueba del dispositivo RFID 40.
La selección apropiada de la frecuencia de la
señal de salida del tester/lector 14 puede permitir una reducción
adicional del acoplamiento indeseado a dispositivos RFID distintos
del dispositivo RFID 40 que se está comprobando. Para explicarlo
mejor, será útil definir una frecuencia natural resonante de la
antena 48 como la frecuencia a la que la antena 48 mejor recibe
energía de un campo RF externo, y a la que mejor envía energía,
cuando no está situada en estrecha proximidad al tester/lector de
dispositivos RFID 14. Esta frecuencia natural resonante es la
frecuencia a la que una impedancia de la antena 48 está el complejo
conjugado de una impedancia del chip 42. La frecuencia resonante
también se denomina aquí el punto operativo óptimo o la frecuencia
operativa óptima del dispositivo RFID 40. Se apre-
ciará que la frecuencia resonante de la antena 48 puede ser altamente dependiente de la configuración de la antena 48.
ciará que la frecuencia resonante de la antena 48 puede ser altamente dependiente de la configuración de la antena 48.
Una ventaja del tester/lector de dispositivos
RFID 14, que acopla capacitivamente con el dispositivo RFID 40, es
que la potencia de señal de salida del tester/lector 14 puede estar
a una frecuencia que es diferente de la frecuencia natural
resonante de la antena 48 del dispositivo RFID 40 (diferente del
punto operativo óptimo natural del dispositivo RFID 40). Teniendo
la señal de potencia de salida a una frecuencia diferente de la
frecuencia natural resonante para la antena 48 del dispositivo RFID
40, se puede minimizar el acoplamiento de mayor alcance de señales
de salida a dispositivos RFID distintos del dispositivo RFID deseado
40 a comprobar. Esto es porque las antenas de los dispositivos RFID
son menos susceptibles a recibir cantidades significativas de
potencia a frecuencias diferentes de la frecuencia resonante de la
antena 48. Además, tener la señal de potencia de salida a una
frecuencia diferente de la frecuencia natural resonante de la antena
48 puede reducir el acoplamiento cruzado entre las varias antenas
de varios dispositivos RFID en el mismo rollo u hoja.
La frecuencia operativa del tester/lector de
dispositivos RFID 14 se puede seleccionar con el fin de proporcionar
suficiente energía para activar el dispositivo RFID 40 que está
siendo comprobado, y no proporcionar cantidades sustanciales de
energía a otros dispositivos RFID que de otro modo pueden producir
señales que interfieren con los resultados de prueba. Como sugiere
la explicación anterior, la frecuencia operativa del tester puede
ser diferente de la frecuencia natural resonante de la antena 48,
y/o puede ser sustancialmente la misma que la nueva frecuencia
resonante de la antena 48 (la frecuencia resonante de la antena 48
desfasada debido a su proximidad al tester/lector de dispositivos
RFID 14).
Alternativamente, la frecuencia operativa del
tester se puede seleccionar a partir de un amplio rango de
frecuencias RF adecuadas para acoplar operativamente el
tester/lector 14 y el dispositivo RFID 40. Las frecuencias RF
utilizadas pueden ser mayores o menores que la frecuencia natural de
la antena y/o la nueva frecuencia resonante de antena (desplazada
debido a la proximidad del tester/lector 14 al dispositivo RFID 40).
Se apreciará, sin embargo, que las frecuencias RF que se alejan
demasiado de la nueva frecuencia resonante de antena (frecuencia
operativa óptima desplazada) pueden ser inadecuadas. Por ejemplo,
puede haber un límite inferior para las frecuencias RF adecuadas
debido a incrementos de la impedancia de los recorridos capacitivos,
para una zona de acoplamiento dada, cuando se reducen las
frecuencias. Este aumento de la impedancia puede hacer más difícil
enviar potencia al chip. Como otro ejemplo de una razón de un límite
inferior de frecuencia, puede haber un filtro integrador hacia
abajo de rectificadores internos en el chip 42, para ayudar a crear
el suministro de potencia CC para el funcionamiento del chip 42. Si
la frecuencia de la energía RF incidente recibida del tester/lector
14 es demasiado baja, el filtro puede ser incapaz de alisar
adecuadamente la forma de onda rectificada salida de los
rectificadores. El resultado puede ser un suministro de potencia CC
inaceptable para el chip 42.
Otros detalles relativos al acoplamiento
capacitivo y la comunicación entre testers/dispositivos de lectura
y chips RFID se pueden ver en la Solicitud de Patente de Estados
Unidos número 10/367.515, presentada el 13 de Febrero de 2003, del
mismo cesionario, y la Solicitud Internacional número
PCT/USO4/04227, presentada el 13 de Febrero de 2004.
Los resultados de la prueba del dispositivo RFID
40 por el tester/lector 14 pueden ser usados para determinar si
imprimir o qué imprimir en el material frontal u otra capa
imprimible del dispositivo RFID 40. Si el dispositivo RFID 40 es
comprobado satisfactoriamente, la impresora (figura 1) puede estar
configurada para imprimir una identificación o información adecuada
en el material frontal. Si el dispositivo RFID 40 falla la prueba,
la impresora 12 puede estar configurada para no imprimir en el
material frontal o para imprimir alguna indicación (tal como una
"X") que indique que el dispositivo RFID 40 no se ha de
usar.
La figura 6 representa otra configuración para
los electrodos 24, que también puede ser usada al acoplar
capacitivamente los electrodos 24 a dispositivos RFID 40 en alguna
de varias orientaciones. Los electrodos 24 representados en la
figura 6 incluyen un par de electrodos en forma de L 81 y 82 que
están configurados para combinarse formando una zona de lectura 83
sustancialmente rectangular del dispositivo RFID.
Se apreciará que los electrodos 81 y 82 pueden
tener otras formas adecuadas para cubrir orientaciones diferentes
de los dispositivos RFID en la zona 83, que puede ser una zona
rectangular. Los tamaños y las configuraciones de los electrodos 81
y 82 se pueden seleccionar con el fin de cubrir una zona de lectura
grande y/o una gran variedad de posibles orientaciones del
dispositivo RFID 40, manteniendo también la deseada selectividad
entre los varios dispositivos RFID 40 en la hoja o lámina 50
(figura 4). Es decir, el tamaño y la forma de los electrodos 81 y
82 se puede seleccionar con el fin de permitir la prueba de
dispositivos RFID individuales, de uno en uno. Para ello, puede ser
deseable hacer que los electrodos 81 y 82 tengan unas dimensiones
menores que la espaciación entre dispositivos adyacentes de los
dispositivos RFID 40 en la hoja o lámina 50.
Pasando ahora a la figura 7, se representa otra
posible configuración de los electrodos 24. La configuración
representada en la figura 7 incluye un material parcialmente
resistivo 90, con puntos de excitación 91-94 en
esquinas del material parcialmente resistivo 90. El material
parcialmente resistivo 90 puede tener una resistividad de 50
ohmios/cuadrado, aunque se apreciará que el material puede tener una
resistividad diferente. Se puede introducir señales RF de fase y
amplitud controlables en los puntos de excitación
91-94. Controlando la fase y la amplitud de las
señales en los puntos de excitación 91-94, se puede
crear flujos de corriente definidos en el material parcialmente
resistivo 90. Cuando el material 90 es parcialmente resistivo, la
excitación apropiada poniendo señales en los puntos de excitación
91-94 puede crear perfiles de voltaje, que se pueden
acoplar para probar un dispositivo RFID mediante un campo eléctrico
(prueba capacitiva), por un campo magnético, o por una combinación
de ambos.
Por ejemplo, los puntos de excitación 91 y 94
son excitados por una señal con una amplitud relativa de 1 y una
fase relativa de 0º, y los puntos de excitación 92 y 93 son
excitados por una señal de amplitud relativa 1 y una fase relativa
de 180º. Esta excitación crearía una línea de voltaje cero a lo
largo del centro del material 90, indicado en la figura 7 con el
número de referencia 96. Un dispositivo RFID centrado a lo largo de
la línea 96 y perpendicular a la línea 96, indicada por la posición
98 representada en la figura 7, se leería si una región central del
dispositivo RFID atravesase la línea 96.
Como otro ejemplo, si se suministran señales de
la misma amplitud relativa, pero desfasadas 180º, a los puntos de
excitación 91 y 93, se puede crear una línea de voltaje cero en
diagonal a través del material 90. Esta línea se indica con el
número de referencia 100 en la figura 7. Cambiando la impedancia de
terminación y/o activando las entradas en los otros puntos de
excitación 92 y 93, se puede controlar el ángulo y la forma de los
perfiles de voltaje/corriente.
Se apreciará que variando la amplitud relativa
de las señales de excitación en los puntos de excitación
91-94, la posición de una línea de lectura se puede
variar a través de partes diferentes del material parcialmente
resistivo 90. También se apreciará que la configuración de electrodo
24 representada en la figura 7 proporciona una forma de obtener de
forma continua amplitudes y ángulos de lectura variables a través
del tester/lector 14. Como se ha indicado anteriormente, el
acoplamiento se puede efectuar mediante campo eléctrico o por campo
magnético generado por el flujo de corriente, o una combinación de
los dos.
Las configuraciones de electrodo representadas
en las figuras 5-7 pueden acoplar con dispositivos
RFID primariamente por un campo eléctrico inducido a través de un
condensador de placas paralelas formado por proximidad y
solapamiento entre el tester/lector 14 y el dispositivo RFID 40
bajo prueba.
\global\parskip0.880000\baselineskip
La figura 8 representa un dispositivo RFID 120
que incluye una antena 122 acoplada a un chip transpondor 123. La
antena 122 tiene un recorrido conductor 124 que actúa como un
inductor. Como se ilustra en la figura 9 una bobina 130 acoplada a
un lector 132 puede ser usada como un dispositivo o elemento de
acoplamiento de campo magnético para acoplar magnéticamente con la
antena 122. La bobina 130 puede ser una bobina de espira única o
una bobina de espiras múltiples.
El acoplamiento magnético decae en proporción a
la tercera potencia con la distancia entre la bobina 130 y el
dispositivo RFID 120. Esto permite que el acoplamiento magnético sea
adecuado para acoplamiento de corto alcance para acoplar al lector
conjuntamente uno de varios dispositivos RFID poco espaciados.
Es posible utilizar simultáneamente acoplamiento
tanto magnético como capacitivo, por ejemplo, usando diferentes
elementos de acoplamiento para cada uno. El acoplamiento magnético y
capacitivo puede estar configurado para operar aditivamente en una
posición, o de forma antagonista, controlando la fase y amplitud
relativas de las señales inducidas por los dos modos. Controlando
la operación del acoplamiento magnético y capacitivo de esa manera,
se puede obtener un control muy exacto sobre la posición de lectura
del lector/tester. Esto puede ser útil para leer/comprobar
dispositivos RFID pequeños. Por ejemplo, usando señales de campo
eléctrico y campo magnético de fase contraria, se puede hacer que
el acoplamiento capacitivo y el acoplamiento magnético se cancelen
excepto en una posición precisa, tal como una posición nula donde el
acoplamiento de campo magnético cae sustancialmente a cero. Tal
punto mulo se puede producir cuando un dispositivo RFID pasa
directamente sobre un elemento de acoplamiento de campo magnético
que es sustancialmente ortogonal al elemento de acoplamiento de
campo magnético.
La figura 10 ilustra una configuración de
electrodo 24 que tiene elementos de acoplamiento de campo eléctrico
o electrodos 140 para acoplar capacitivamente a un dispositivo RFID
120 y un elemento de acoplamiento de campo magnético o bobina 150
para acoplar magnéticamente al dispositivo RFID 120. Los elementos
140 y 150 están acoplados a respectivos dispositivos de excitación
142 y 152 para proporcionar señales adecuadas a los elementos 140 y
150. Los electrodos 140 pueden ser usados para interactuar con el
dispositivo RFID 120 para programar o transmitir de otro modo
información al dispositivo RFID 120. Así, los electrodos 140 pueden
estar situados y/o configurados de manera que tengan una
interacción de duración relativamente larga con el dispositivo RFID
120. El elemento de acoplamiento de campo magnético 150 puede ser
usado para una interacción de duración relativamente corta con el
dispositivo RFID 120, tal como para la operación de prueba del
dispositivo RFID 120.
Se puede colocar un material de constante
dieléctrica alta 144 cerca de los elementos de acoplamiento de campo
eléctrico 142, para aumentar y/o concentrar acoplamiento capacitivo
entre los elementos 142 y el dispositivo 120. El material 144 se
puede colocar entre los elementos 142 y el dispositivo 120, o en
otro lugar cerca de los elementos. El óxido de aluminio y el
dióxido de titanio son ejemplos de materiales adecuados para el
material de constante dieléctrica alta 144.
Se puede colocar un material de alta
permeabilidad 154 cerca de los elementos de acoplamiento de campo
magnético 152, para aumentar y/o concentrar el acoplamiento
magnético entre los elementos 152 y el dispositivo 120. El material
154 se puede colocar entre los elementos 152 y el dispositivo 120, o
en otro lugar cerca de los elementos. Las ferritas son ejemplos de
materiales adecuados para el material de alta permeabilidad 154.
Se apreciará que el uso de materiales de
constante dieléctrica alta y materiales de alta permeabilidad no se
limita a la realización representada en la figura 10. Es decir, los
materiales de constante dieléctrica alta y/o los materiales de alta
permeabilidad también pueden ser usados en unión con otras de las
realizaciones aquí descritas.
Se apreciará que los sistemas con acoplamiento
tanto magnético como de campo eléctrico pueden ser usados de otras
formas. Un acercamiento alternativo sería excitar el campo magnético
de tal forma que cree una señal antifase en un dispositivo RFID
cuando el dispositivo RFID esté suficientemente cerca del electrodo
de acoplamiento magnético. Esto se puede usar para identificar
específicamente cuándo un dispositivo RFID ha acabado el
acoplamiento. Esto se puede usar para interrumpir la escritura en
un dispositivo RFID por acoplamiento de campo eléctrico, y disparar
el inicio de un proceso de escritura o programación del dispositivo
RFID siguiente.
Se apreciará que las configuraciones en las
varias realizaciones se pueden combinar de varias formas adecuadas.
Por ejemplo, las varias configuraciones de electrodo para
acoplamiento capacitivo descritas anteriormente con respecto a las
figuras 5-7 se pueden combinar con dispositivos de
acoplamiento magnético, tal como se ha descrito anteriormente con
respecto a la figura 9.
Aunque la invención se ha mostrado y descrito
con respecto a una cierta realización o realizaciones, es obvio que
otros expertos en la técnica pensarán en alteraciones y
modificaciones equivalentes después de leer y entender esta memoria
descriptiva y los dibujos anexos. En particular con respecto a las
varias funciones realizadas por los elementos antes descritos
(componentes, conjuntos, dispositivos, composiciones, etc), se ha
previsto que los términos (incluyendo una referencia a unos
"medios") usados para describir tales elementos correspondan,
a no ser que se indique lo contrario, a cualquier elemento que
realice la función especificada del elemento descrito (es decir,
que sea funcionalmente equivalente), incluso aunque no sea
estructuralmente equivalente a la estructura descrita que realiza
la función en la realización o realizaciones ejemplares aquí
ilustradas de la invención. Además, aunque puede haberse descrito
anteriormente una característica particular de la invención con
respecto solamente a una o varias realizaciones ilustradas, tal
característica se puede combinar con una o más características
distintas de las otras realizaciones, según se desee y sea ventajoso
para cualquier aplicación dada o concreta.
Claims (11)
1. Un sistema de preparación de dispositivos
RFID (10) incluyendo:
- un tester/lector (14) para interactuar con una pluralidad de dispositivos RFID en una hoja o rollo; y
- una impresora (12) para imprimir en una capa de los dispositivos RFID;
caracterizado porque
el tester/lector incluye uno o más elementos de
acoplamiento reactivo (24) que interactúan con los dispositivos
RFID primariamente a través de acoplamiento reactivo;
donde el uno o más elementos de acoplamiento
reactivo incluyen uno o más elementos de acoplamiento de campo
eléctrico para interactuar con los dispositivos RFID a través de
acoplamiento capacitivo, enviando señales transmitidas a los
dispositivos RFID y recibiendo señales de retorno a leer, de los
dispositivos RFID;
donde el uno o más elementos de acoplamiento de
campo eléctrico incluyen uno o más electrodos acoplados a un
generador de señal (22, 142) para interactuar de forma reactiva con
los dispositivos RFID en alguna de varias orientaciones con
relación al tester/lector; y
donde el uno o más electrodos incluyen un
electrodo parcialmente resistivo (90) acoplado al generador de señal
en múltiples puntos de excitación (91, 92, 93, 94).
2. El dispositivo de la reivindicación 1, donde
el electrodo parcialmente resistivo es sustancialmente rectangular;
y
donde los puntos de excitación están en esquinas
del electrodo parcialmente resistivo.
3. El dispositivo de la reivindicación 1, donde
el generador de señal está configurado para variar la fase y
amplitud de señales enviadas a los puntos de excitación.
4. El dispositivo de la reivindicación 1, donde
el tester/lector también incluye un elemento de acoplamiento de
campo magnético (130, 150) para el acoplamiento magnético con los
dispositivos RFID.
5. El dispositivo de la reivindicación 1, donde
el tester/lector incluye además un material de constante dieléctrica
alta (144) en contacto con el uno o más electrodos; y donde el
material de constante dieléctrica alta está configurado para estar
al menos parcialmente entre el uno o más electrodos, y los
dispositivos RFID, cuando se leen los dispositivos RFID.
6. El dispositivo de la reivindicación 1, donde
el uno o más elementos de acoplamiento reactivo incluyen uno o más
elementos de acoplamiento de campo magnético (130, 150) para
interactuar con los dispositivos RFID a través de acoplamiento
magnético.
7. El dispositivo de la reivindicación 6, donde
el uno o más elementos de acoplamiento de campo magnético incluyen
una bobina.
8. El dispositivo de la reivindicación 6, donde
el tester/lector incluye además un material de alta permeabilidad
(154) en contacto con el uno o más electrodos.
9. El dispositivo de la reivindicación 8, donde
el material de alta permeabilidad está configurado para estar al
menos parcialmente entre el uno o más electrodos, y los dispositivos
RFID, cuando se leen los dispositivos RFID.
10. El dispositivo de la reivindicación 1, donde
el tester/lector está acoplado operativamente a la impresora de tal
manera que la información del tester/lector se use para controlar la
impresión en capas imprimibles de los dispositivos RFID.
11. El dispositivo de la reivindicación 10,
donde, para un dispositivo RFID que no supera la prueba, la
impresora imprime una indicación de que no se ha de usar el
dispositivo RFID que no pasa la prueba.
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