ES2935482T3 - Etiqueta de botella doble de UHF y NFC - Google Patents

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ES2935482T3 ES17837889T ES17837889T ES2935482T3 ES 2935482 T3 ES2935482 T3 ES 2935482T3 ES 17837889 T ES17837889 T ES 17837889T ES 17837889 T ES17837889 T ES 17837889T ES 2935482 T3 ES2935482 T3 ES 2935482T3
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Abstract

Una etiqueta doble para usar en botellas u otros recipientes de fluidos que tienen una etiqueta UHF de largo alcance y una etiqueta NFC de corto alcance en la que la bobina de la etiqueta NFC forma parte de la estructura de la etiqueta UHF que proporciona una etiqueta de botella delgada como el papel de largo y corto alcance en forma separada o individual. construcción de chips, que permite el control de inventario, la autenticación y la participación del cliente a través de teléfonos inteligentes. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Etiqueta de botella doble de UHF y NFC
CAMPO DE LA INVENCIÓN
Esta invención se refiere en general a etiquetas para recipientes que transportan fluidos, tales como botellas, más en particular a etiquetas UHF, formas de dichas etiquetas y procedimientos de implementación y especialmente a etiquetas dobles UHF y NFC.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Es conocido que un alto porcentaje de los vinos y licores que se mueven a través de la cadena de suministro son falsos.
Los derechos de importación se pueden evitar volviendo a llenar botellas usadas con licores de calidad inferior o falsificando las botellas y los licores para venderlas en el mercado negro para evitar los impuestos de importación. Los licores o los vinos falsos no solo provocan pérdidas significativas de ganancias para el verdadero fabricante y las autoridades aduaneras/impuestos especiales, sino que también ponen en riesgo la salud pública. Algunos de los procedimientos de elaboración y destilación usados para crear los vinos y los licores falsos tienen toxinas peligrosas que pueden causar problemas de salud graves, como ceguera y, en algunos casos, la muerte.
Desafortunadamente, el robo entre el almacén y las estanterías de venta es tan preocupante para algunas tiendas como el robo por los clientes. La vigilancia de puertas de entrada; y mejor todavía, los sistemas de inventario de existencias automatizados constantes ahora se pueden implementar usando el etiquetado encubierto para identificar el robo vigilando los movimientos de las botellas y registrándolos con grabación en vídeo.
Las botellas ahora se pueden verificar usando lectores de bajo coste conectados a teléfonos iPhone o Android, etc. El etiquetado público también se puede implementar para desalentar el robo imprimiendo "radioetiquetado" o algo similar, en la tira que cubre el tapón de la botella. Esto se puede demostrar a los clientes y también se puede usar como una herramienta de venta que muestra detalles del vino o el licor que han seleccionado en el monitor, espejo o pantalla especializada más cercana.
El uso de RFID para etiquetar botellas es un gran avance. Sin embargo, los costes implicados han sido demasiado prohibitivos hasta el advenimiento del procedimiento descrito en la patente del Reino Unido GB2493996, de la que su uso se cree que añade tan solo 6 centavos de dólar estadounidense al coste del licor o vino fino.
Las etiquetas de frecuencia más baja a 13,56 MHz y 12 kHz y por debajo funcionan hasta cierto punto en los fluidos; sin embargo, son costosas y no se podrían integrar de forma encubierta dentro de la estética de la botella. Además, solo darían un alcance de un metro o menos, ya que utilizan la parte magnética de la onda de radio.
El documento US-A1-20090066516 describe etiquetas de identificación por radiofrecuencia (RFID) que comprenden dos o más antenas que funcionan en dos bandas de frecuencia diferentes.
El documento US-A1-20160180213 describe un dispositivo RFID que comprende una lámina conductora que define al menos primera y segunda porciones. La primera porción define una antena de alta frecuencia de múltiples vueltas que tiene interrupciones en la lámina conductora y la segunda porción define un primer brazo radiante de una antena de ultra alta frecuencia.
El documento US-A1-20110068987 describe una etiqueta RFID para comunicarse con un lector interrogador inalámbrico en más de una banda de frecuencia.
El autor de la presente invención ha ideado un dispositivo y sistema que aborda la necesidad mencionada anteriormente al mismo tiempo que supera los problemas de la técnica anterior.
PROBLEMA QUE SE VA A RESOLVER POR LA INVENCIÓN
Existe una necesidad de mejoras en las etiquetas para inventarios tales como los de los recipientes que transportan fluidos.
Un objetivo de la invención es proporcionar una etiqueta tal como una etiqueta RFID que tenga una funcionalidad mejorada.
SUMARIO DE LA INVENCIÓN
De acuerdo con un primer aspecto de la invención, se proporciona un dispositivo de doble (o combinada) etiqueta para su uso con recipientes para transportar un medio fluido, comprendiendo el dispositivo de etiqueta un medio de etiqueta de ultra alta frecuencia (UHF) que funciona a una frecuencia ultra alta y un medio de etiqueta de comunicación de campo cercano (NFC), comprendiendo este dispositivo:
un circuito integrado de UHF para el medio de etiqueta de UHF, comprendiendo este medio de etiqueta de UHF un bucle resonante de UHF asociado con el circuito integrado de UHF;
una antena para recibir o captar energía de radio, que está conectada al circuito integrado de UHF;
un circuito integrado de NFC para el medio de etiqueta de NFC que funciona a una frecuencia de radio menor que la frecuencia ultra alta; y
una bobina inductora para formar un circuito sintonizado con una capacitancia en el circuito integrado de NFC,
en el que la bobina inductora actúa además como una almohadilla capacitiva conectada al circuito integrado de UHF y configurada para el acoplamiento capacitivo con un medio fluido transportado o que se va a transportar por el recipiente, en el que la antena está conectada al bucle resonante de UHF, estando conectado este bucle a la bobina inductora, en el que, en uso, la bobina inductora que forma un circuito sintonizado de transpondedor de NFC proporciona una segunda función como medio de acoplamiento capacitivo de UHF por medio de la pared del recipiente y hacia el fluido, creando de este modo un flujo de corriente sustancial a través del chip de UHF que da como resultado un alcance de UHF potenciado sin afectar negativamente al funcionamiento del transpondedor de NFC.
En un segundo aspecto de la invención, se proporciona un recipiente equipado con un dispositivo de doble etiqueta como se define anteriormente.
VENTAJAS DE LA INVENCIÓN
El dispositivo de etiqueta doble o combinada de la invención posibilita aplicar etiquetas a botellas u otros recipientes que transportan fluidos para proporcionar el control de inventario y la función antimanipulación por medio de una función y dispositivo de etiqueta de UHF y la autenticación u otra comunicación con el cliente por medio de la función de etiqueta de NFC con lo que la etiqueta de NFC actúa para potenciar la señal de UHF.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
La figura 1 es una ilustración de una etiqueta doble de UHF y NFC de acuerdo con un modo de realización de la invención donde se proporciona un chip de UHF y un chip de NFC separados; y
la figura 2 es una ilustración de una etiqueta doble de UHF y NFC de acuerdo con otro modo de realización de la invención donde se proporciona un único chip o circuito integrado combinado de UHF y NFC.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
La invención se refiere a un dispositivo de etiqueta doble o combinada que tiene un primer medio de etiqueta de ultra alta frecuencia (UHF) que funciona en una primera radiofrecuencia y un segundo medio de etiqueta de comunicación de campo cercano (NFC) que funciona en una segunda radiofrecuencia más baja que la primera radiofrecuencia. El medio de doble etiqueta es para proporcionar una primera función de etiqueta de UHF y una segunda función de etiqueta de NFC.
Los rasgos característicos preferentes definidos en el presente documento se pueden aplicar a cualquiera de los aspectos de la invención expuestos anteriormente como se desprende del contexto.
Preferentemente, la segunda radiofrecuencia es considerablemente diferente de la primera radiofrecuencia para posibilitar que los primeros medios de etiqueta y los segundos medios de etiqueta funcionen sin interferencia de señal significativa o problemática.
Preferentemente la primera radiofrecuencia está en un intervalo de al menos 30 MHz, preferentemente al menos 100 MHz y más preferentemente al menos 300 MHz. La primera radiofrecuencia es una frecuencia ultra alta o UHF, que típicamente es de 300 MHz a 3 GHz e idealmente es de 800 MHz a 1 GHz, más preferentemente de 856 a 960 MHz, tal como de 866 MHz, 915 MHz o 922,5 MHz para cumplir con las normas mundiales actuales. Por tanto, el primer medio de etiqueta de radiofrecuencia es un medio de etiqueta de UHF.
Preferentemente, la segunda radiofrecuencia es significativamente diferente de la primera radiofrecuencia y preferentemente es de hasta 30 MHz, típicamente de 10 a 20 MHz e idealmente de 13,56 MHz para cumplir con las normas globales para dispositivos de comunicación de campo cercano. Por tanto, el segundo medio de etiqueta es un medio de etiqueta de NFC.
A continuación en el presente documento, por conveniencia, la divulgación se referirá a los medios de etiqueta de UHF y los medios de etiqueta de NFC y se debe entender que la referencia a los medios de etiqueta de UHF o UHF se puede sustituir, cuando el contexto lo permita, con los primeros medios de etiqueta o la primera radiofrecuencia (u opciones de los mismos) y los medios de etiqueta de NFC o la frecuencia de NFC se pueden sustituir, cuando el contexto lo permita, con los segundos medios de etiqueta o la segunda radiofrecuencia (u opciones de los mismos). Sin embargo, UHF y NFC son modos de realización claramente preferentes.
Preferentemente, la doble etiqueta y también preferentemente los medios de etiqueta de UHF y preferentemente los medios de etiqueta de NFC son dispositivos pasivos.
La doble etiqueta comprende preferentemente un circuito integrado (o chip) de RF que funciona en la primera frecuencia de radio y, por tanto, preferentemente un circuito integrado o chip de UHF, una conexión a una antena (o comprende una antena) configurada para captar energía de radio y, en particular, energía de radio de UHF, especialmente de una señal de UHF emitida desde un lector (o interrogador) de UHF y un elemento de acoplamiento capacitivo o almohadilla capacitiva conectado al circuito integrado de UHF y configurado para formar un acoplamiento capacitivo con un medio capacitivo asociado, por ejemplo, un fluido capacitivo, especialmente un líquido. La doble etiqueta preferentemente comprende además un circuito integrado (o chip) de NFC y una bobina inductora que forma un circuito sintonizado con la capacitancia en el chip de NFC. La bobina inductora preferentemente proporciona el elemento de acoplamiento capacitivo o almohadilla capacitiva.
En el medio de etiqueta de UHF, la almohadilla capacitiva o el medio de acoplamiento capacitivo sirve para potenciar el funcionamiento del medio de etiqueta de UHF. En particular, el medio de acoplamiento capacitivo, que se ha descrito en publicaciones de patente previas tales como el documento GB2535971 y el documento GB2542574, facilita el flujo de corriente desde la antena a través del circuito integrado para proporcionar potencia al dispositivo por acoplamiento capacitivo con un medio capacitivo, típicamente un fluido y más en particular un líquido que se va a transportar por un recipiente al que se le va a aplicar la doble etiqueta.
En virtud del medio de acoplamiento capacitivo, que en la presente invención se proporciona por una bobina inductora de NFC que está conectada al medio de etiqueta de UHF, el flujo de corriente se extrae desde la parte superior de la antena de la etiqueta a través del chip de UHF conectando la parte inferior de la etiqueta, por medios capacitivos, a un fluido capacitivo. A continuación, el fluido disipa la energía de radiofrecuencia en forma de calor (como un horno de microondas) y también vuelve a irradiar parte de la energía desde su superficie. Esta dispersión y rerradiación crea un flujo de corriente a través de la etiqueta desde la parte superior hacia la parte inferior. El medio de etiqueta de UHF comprende un bucle asociado con el circuito integrado que está sintonizado a una frecuencia resonante de funcionamiento del dispositivo, con lo que el flujo de corriente a través del mismo activa el bucle sintonizado y alimenta el chip de RFID. Esta es preferentemente una corriente alterna, normalmente a 866 MHz, 915 MHz o 922,5 MHz para cumplir con las normas mundiales actuales.
Por tanto, la bobina inductora actúa preferentemente como transductor inductor para la etiqueta de NFC y almohadilla capacitiva para la etiqueta de UHF.
La bobina inductora que se describe en el presente documento es preferentemente una bobina para un transductor de NFC que posibilita la comunicación con dispositivos habilitados para NFC tales como teléfonos inteligentes.
Las etiquetas de NFC se comunican con un lector o un teléfono inteligente en distancias cortas, típicamente de hasta 5 cm y más típicamente de aproximadamente 4 cm. Este tipo de etiqueta utiliza la parte magnética de la onda electromagnética. Se llama campo cercano ya que la potencia de RF magnética disminuye como la raíz cúbica de la distancia donde el campo eléctrico se reduce como la raíz cuadrada de la distancia.
Al incorporar tanto etiquetas de NFC (acoplamiento magnético de corto alcance) como etiquetas de UHF (campo "E" de largo alcance), la etiqueta de largo alcance se puede usar para control de inventario y seguridad, etc., mientras que la etiqueta de NFC de corto alcance se puede usar por los clientes para verificar la autenticidad de las etiquetas y obtener alguna información directamente de la botella/recipiente al teléfono.
Como se indica anteriormente, la doble etiqueta de la presente invención se puede usar en cualquier aplicación, especialmente donde hay un medio capacitivo disponible para actuar, a través del acoplamiento capacitivo con la bobina inductora, como sumidero de corriente o medio disipador para el medio de etiqueta de UHF, con lo que el alcance del medio de etiqueta de UHF se potencia significativamente. Típicamente, esto es en aplicaciones donde se usa un recipiente para transportar un fluido, típicamente un líquido.
Preferentemente, el recipiente puede ser una botella o un frasco y puede ser de cualquier material adecuado, pero preferentemente de vidrio o plástico.
Debido a las altas propiedades dieléctricas del vidrio, el acoplamiento con el fluido que contiene es muy eficiente y cuando la botella está hecha de plástico, entonces la distancia entre la placa capacitiva y el fluido es pequeña, lo que nuevamente ayuda al acoplamiento. De hecho, el rendimiento de la presente invención en botellas de vidrio o botellas de plástico es casi igual debido a estos dos factores.
La bobina inductora del medio de etiqueta de NFC proporciona un elemento o placa capacitiva que forma un acoplamiento capacitivo por medio del recipiente con el fluido en el recipiente, actuando, eficazmente, como la otra placa capacitiva.
La bobina de NFC de frecuencia más baja potencia enormemente, por tanto, el rendimiento de la etiqueta de UHF; simplemente usando la bobina como placa capacitiva, lo que permite acoplar la señal de UHF de alta frecuencia al fluido.
Los fluidos típicos, o más en particular los líquidos, incluyen vinos, cervezas y licores.
Las pruebas de manipulación y la identificación de las botellas individuales son de interés para la industria; además, las etiquetas de campo cercano, que se pueden leer con teléfonos inteligentes estándar, brindan al personal de marketing y ventas nuevas y emocionantes maneras de atraer al público.
Las etiquetas de NFC también pueden proporcionar un medio seguro de autenticación de que los productos son genuinos.
Se puede seleccionar un chip altamente seguro si la aplicación lo requiere o elegir una opción de bajo coste si el coste es un factor significativo.
En un modo de realización principal, el dispositivo de doble etiqueta comprende dos chips o circuitos integrados, uno que forma parte de la etiqueta de NFC junto con la bobina inductora y otro que forma parte de la etiqueta de UHF junto con las antenas y la bobina inductora que actúa como almohadilla capacitiva.
De acuerdo con este modo de realización, la doble etiqueta puede proporcionar un rasgo característico de seguridad adicional para facilitar la autenticación de los productos que llevan la etiqueta. Al tener dos chips con dos identificaciones únicas se aumenta la seguridad, ya que las identificaciones emparejadas se pueden almacenar de forma segura en la nube. La etiqueta sería, de este modo, más difícil de clonar.
En un segundo modo de realización principal, y modo de realización preferente, la doble etiqueta comprende un único circuito integrado o chip que funciona como chip para la etiqueta de UHF y la etiqueta de nFc .
En un modo de realización preferente de la presente invención, el elemento o área de acoplamiento capacitivo en la parte inferior de la etiqueta se proporciona por una bobina de etiqueta de NFC. En las frecuencias de uHf , la función normal de esta etiqueta de NFC se ignora debido a la baja frecuencia de resonancia de la bobina (13,56 MHz), por lo que los devanados en espiral de metal de la bobina de NFC no se sintonizan ni resuenan y por lo que la etiqueta de UHF ve la bobina de NFC como una placa capacitiva simple y por lo que se comporta normalmente con el alcance de UHF extendido visto usando este tipo de estructura de etiqueta. Así, en resumen, la etiqueta de UHF usa la bobina de etiquetas de NFC como su trayectoria capacitiva al fluido.
También se puede demostrar que la etiqueta de NFC no se ve afectada por la señal de UHF y, así, se puede interrogar a corto alcance usando un teléfono inteligente con capacidad de NFC como de costumbre.
El rendimiento del chip de NFC se puede seleccionar de acuerdo con si la aplicación requiere un chip cifrado de alta seguridad para la autenticación o si se pueden usar chips de menor coste.
Preferentemente, una bobina de NFC está conectada directamente a una de las antenas de la etiqueta combinada de UHF y NFC, por lo tanto, transporta la señal de UHF y forma parte de la estructura de la antena de UHF.
Opcionalmente, la etiqueta de UHF se puede conectar por una trayectoria conductora adecuada a la etiqueta de NFC fuera del chip de silicio o dentro del circuito integrado de doble frecuencia.
Preferentemente, se puede activar y desactivar una trayectoria conductora entre la bobina de NFC y el bucle de sintonización de UHF por el circuito integrado de doble frecuencia.
Preferentemente, la estructura de la bobina de NFC se puede conectar por medios de capacitancia a cualquier material que pueda absorber y/o conducir señales de UHF.
Opcionalmente, la estructura de etiqueta utiliza la cápsula metálica de la botella para captar la energía requerida para que la etiqueta funcione, es decir, la cápsula metálica actúa como una extensión de antena para el medio de etiqueta de UHF.
Opcionalmente, una estructura de etiqueta utiliza una antena para captar la energía requerida de un lector para poder funcionar.
Opcionalmente, la doble etiqueta comprende un medio de etiqueta activo o un medio de etiqueta parcialmente activo en el que los requisitos de potencia del circuito integrado cuentan con la asistencia de otras fuentes de alimentación tales como una pila o una celda solar.
En un modo de realización, el dispositivo de etiqueta comprende medios de evidencia de manipulación proporcionados por una desconexión que reduce el flujo de corriente a través de la estructura de etiqueta. Opcionalmente, se proporcionan medios de evidencia de manipulación por una redirección del flujo de corriente que reduce el flujo de corriente a través del circuito integrado. Opcionalmente, el dispositivo se configura de modo que un intento de manipulación crea un circuito abierto en la bobina de NFC y/o en el bucle de sintonización de UHF. Opcionalmente, un bucle especializado se vuelve un circuito abierto por un intento de manipulación o se vuelve uno cerrado por un intento de manipulación.
Preferentemente, el dispositivo de etiqueta de la invención está configurado para poder cambiar su código cuando se realiza un intento de manipulación en el bucle de UHF o bien de NFC por cualquier medio.
Preferentemente, la doble etiqueta como se define por medio del presente documento cumple con la norma ISO/IEC 14443.
Preferentemente, la doble etiqueta es principalmente, pero no exclusivamente, para recipientes, usa un medio de antena para captar energía de radio de UHF que a continuación se conecta a un bucle de UHF que contiene el circuito integrado de transpondedor de UHF, este bucle a continuación se conecta a una bobina que normalmente proporciona la sintonización para el transpondedor de NFC en el que, en uso, el circuito sintonizado de transpondedor de NFC proporciona una segunda función como medio de acoplamiento capacitivo de UHF por medio de la pared del recipiente y hacia el fluido donde su dispersión crea un flujo de corriente sustancial a través del chip de transpondedor de UHF que da como resultado un alcance de UHF potenciado sin afectar negativamente al funcionamiento del transpondedor de NFC.
Preferentemente, el dispositivo de doble etiqueta tiene un único chip RFID que contiene tanto el circuito de transpondedor de UHF como de NFC. Opcionalmente, el circuito integrado de doble frecuencia se divide en dos circuitos integrados separados, uno para la función de transpondedor de UHF y otro para la función de transpondedor de NFC, norma ISO/IEC 14443.
Opcionalmente, el transpondedor de UHF se conecta por una trayectoria conductora de RF al transpondedor de NFC fuera del circuito integrado de doble frecuencia.
Opcionalmente, el transpondedor de UHF se conecta por una trayectoria conductora de RF al transpondedor de NFC dentro del circuito integrado de doble frecuencia.
Opcionalmente, se puede activar y desactivar la trayectoria conductora entre la bobina de NFC y el bucle de sintonización de UHF por el circuito integrado de doble frecuencia.
El dispositivo de doble etiqueta de la presente invención encuentra una aplicación particular para su uso con botellas o frascos que transportan un fluido o para transportar un fluido, por ejemplo, un líquido tal como vino, cerveza, licores u otro medio fluido o capacitivo. Un recipiente típico tiene un borde que define una abertura a través de la que el recipiente se puede llenar y vaciar y configurar para recibir un cierre tal como un tapón de rosca, una tapa o un corcho. Opcionalmente, como en las botellas de vino, cerveza o licores, el recipiente tiene un cuello que define una porción de diámetro reducido entre el cuerpo del recipiente y el borde o abertura. En un modo de realización preferente, el dispositivo de doble etiqueta se fija a un lado del recipiente cerca del cuello, si está presente, con una porción de antena que se extiende hacia el borde y, opcionalmente, sobre un cierre instalado en una abertura y desciende por el otro lado del recipiente (o el cuello del mismo) para proporcionar un accesorio a prueba de manipulaciones. Opcionalmente, se puede instalar un metal o cápsula metálica sobre el borde (y el cuello cuando esté presente) y se puede poner en contacto con la antena para formar una antena extendida para recibir señales de UHF para comunicar y alimentar el medio de etiqueta de UHF. La porción de antena está conectada con una porción de circuito integrado que comprende un bucle resonante (resonante en frecuencias de UHF definidas) y un circuito integrado o chip, que define una identificación única. El circuito integrado o bucle resonante está conectado con una bobina inductora de NFC (que proporciona un enlace entre la antena y la bobina inductora), que para el propósito del medio de etiqueta de UHF actúa como miembro de acoplamiento capacitivo o placa capacitiva para el acoplamiento capacitivo a través del recipiente con un fluido en el mismo. Preferentemente, por lo tanto, el bucle inductor de NFC está dispuesto en una porción del lado del recipiente por debajo de un nivel de llenado del recipiente, de modo que esté directamente opuesto a un fluido con el que acoplarse capacitivamente. Por lo tanto, es preferente que la porción de antena del dispositivo de doble etiqueta se fije a una porción del recipiente que, típicamente, no contiene fluido (por ejemplo, la porción superior del recipiente cerca del borde, por encima del nivel de llenado), mientras que la bobina inductora de NFC se fija a una porción del recipiente que contiene fluido (es decir, por debajo de un nivel de llenado). El medio de etiqueta de NFC comprende la bobina inductora, que actúa como transpondedor de NFC, y un circuito integrado o chip, que como se menciona anteriormente puede ser un chip separado del chip de UHF o puede ser un único chip de doble frecuencia. Por tanto, un recipiente tal como una botella está provisto de un medio de etiqueta de UHF que tiene un alcance de detección de hasta 5 m, preferentemente de hasta 10 m, incluso de hasta 20 o 25 m y un medio de etiqueta de NFC con un alcance de hasta 5 cm, es decir, que la estructura de etiqueta de NFC potencia el rendimiento del medio de etiqueta de UHF.
La estructura de etiqueta descrita en el presente documento también es aplicable a otras aplicaciones.
Una de dichas aplicaciones sería vigilar los niveles de fluidos. Si se coloca en un polo no conductor en agua o en la mayoría de los demás fluidos; la etiqueta tendría un corto alcance hasta que el fluido llegara a la bobina de NFC, solo entonces el lector vería la etiqueta o un cambio en su nivel de RSSI (indicador de intensidad de señal recibida).
Otra aplicación sería en ramas de plantas de plástico o madera donde el nivel de RSSI en el lector continuaría cayendo a medida que se secara el suelo que cubre la bobina de NFC o la placa capacitiva.
Otro ejemplo más humorístico sería un sombrero convencional que transmitiera bien cuando la bobina o la plataforma en la figura 1 estuviera en estrecha proximidad de la cabeza del usuario.
Se podrían construir muñequeras de largo alcance usando la base de la etiqueta cerca de la piel.
Se pueden crear sistemas de desbordamiento de baño automatizados con la etiqueta en un lado de una bañera de plástico. La adición de un dispositivo de detección de temperatura I2C conectado a la etiqueta también podría permitir que la etiqueta transmita datos de temperatura.
Se están desarrollando nuevos chips en todo momento con salidas de E/S y el bus de comunicación de dos hilos I2C para un sinfín de transductores; los principios de esta patente pueden funcionar junto o con estos transductores para formar sistemas de vigilancia rentables.
La invención se describirá ahora con más detalle, sin limitación, con referencia a las figuras adjuntas.
En la figura 1, se ilustra una doble etiqueta de acuerdo con un modo de realización de la invención, que tiene dos circuitos integrados o chips, uno para un medio de etiqueta de UHF y otro para un medio de etiqueta de NFC. Una doble etiqueta de acuerdo con la invención comprende una antena 1 (fig. 1 ) configurada para captar energía electromagnética de un lector (por ejemplo, un lector RFID de UHF). Esta antena 1 (fig. 1) se puede disponer debajo o sobre una cápsula de botella, típicamente un metal o cápsula metálica, y acoplarse a la cápsula (por ejemplo, por medios capacitivos), esta cápsula puede actuar eficazmente como una antena extendida y transferir la energía de RF captada por la cápsula a la etiqueta. La antena 1 comprende el inductor 2 (fig. 1), que es uno de los dos inductores usados para extender la longitud eficaz de la antena y proporcionar cierta sintonización, como es bien conocido en la técnica del diseño de antenas.
Un bucle sintonizado 3 (fig. 1) configurado para resonar a la frecuencia de portadora da una coincidencia de impedancia sintonizada con el circuito integrado o chip 4 (fig. 1). El circuito integrado 4 (fig. 1) contiene el número de identificación de la etiqueta y responde de vuelta al lector modulando su impedancia. Esta impedancia carga y descarga la portadora y, por ende, se puede detectar en el lector de UHF o en cualquier otro receptor sintonizado en esta frecuencia de portadora.
Se proporciona un circuito integrado de NFC separado 5 (fig. 1) que contiene un número de identificación e información de usuario que se puede transmitir de vuelta a un teléfono móvil o lector de NFC en distancias cortas (de aproximadamente 2 cm). El inductor de bobina 6 (fig. 1) forma un circuito sintonizado con la capacitancia en el chip de NFC (típicamente de 50 pF). A esto se añade la capacitancia parásita y cualquier capacitancia externa deliberada para una sintonización precisa. La frecuencia de sintonización es normalmente de 13,56 MHz, ya que es una norma mundial para este tipo de etiquetas de NFC.
Una almohadilla de conexión 7 (fig. 1) se conecta a un paso subterráneo o a otra bobina idéntica en una capa separada de modo que las inductancias se sumen entre sí para formar una mejor sintonización, acoplamiento y, por lo tanto, alcance de NFC.
El área de la bobina inductora 6 proporciona un área capacitiva para la etiqueta de UHF.
Para funcionar, se capta una señal de RF por la antena 1 (fig. 1) desde un lector de interrogación (no mostrado). Se proporciona una trayectoria de señal a través del chip de UHF 4 (fig. 1). Esto se logra conectando el bucle inductor 6 (fig. 1), que actúa como almohadilla capacitiva, al fluido por un medio capacitivo. De este modo, el flujo de corriente se extrae desde la parte superior de la etiqueta, en la antena 1 (fig. 1) y a través del bucle resonante 3 (fig. 1) hasta el bucle inductor 6. El fluido disipa la energía de RF en forma de calor (como un horno de microondas) y también vuelve a irradiar parte de la energía de su superficie. Esta dispersión y rerradiación crea un flujo de corriente a través de la etiqueta desde la parte superior (antena 1) hasta la parte inferior (bucle inductor 6) que activa el bucle sintonizado 3 y alimenta el chip de RFID 4. Esta es una corriente alterna normalmente a 866 MHz, 915 MHz o 922,5 MHz para cumplir con las normas mundiales actuales.
Cuando el chip responde de vuelta al lector, el lector cesa la modulación y continúa con la portadora limpia para mantener los circuitos de chips alimentados en la botella. El lector detecta el cambio de carga en esta portadora cuando el chip abre y cierra sus conexiones de antena para crear un flujo de datos en serie. Este principio es conocido como retrodispersión, ya que cualquier otro receptor sintonizado con la frecuencia del lector transmisor también verá la modulación de etiquetas en esta portadora.
La doble etiqueta de acuerdo con la presente invención usa la etiqueta de NFC de campo cercano y en particular su bobina conductora o bucle 6 (fig. 1 ) para proporcionar una segunda función, la placa capacitiva para conectar la base de la etiqueta de UHF al fluido en la botella. A continuación, esto proporciona un flujo de corriente a través de la etiqueta que se requiere para activar el chip de RFID.
La almohadilla capacitiva proporcionada por la bobina inductora 6 (fig. 1) se usa en lugar de una gran área de metal que se usa como almohadilla capacitiva para el acoplamiento por medio de medios capacitivos con fluido en un recipiente al que se aplica la etiqueta como se describe en, por ejemplo, el documento g B 2535971 o el documento GB 2542574. Debido a las altas propiedades dieléctricas del vidrio, el acoplamiento al fluido es muy eficiente y cuando la botella está hecha de plástico, entonces la distancia entre la placa capacitiva y el fluido es pequeña, lo que nuevamente ayuda al acoplamiento; de hecho, el rendimiento de la presente invención en botellas de vidrio o botellas de plástico es casi igual debido a estos dos factores.
La almohadilla de acoplamiento capacitivo se proporciona por la almohadilla 7 y la bobina inductora 6 (fig. 1). En las frecuencias de UHF, la función normal de la etiqueta de NFC se ignora debido a la baja frecuencia de resonancia de la bobina (13,56 MHz), por lo que los devanados en espiral de metal de la bobina de n Fc no se sintonizan ni resuenan y por lo que la etiqueta de u Hf ve la bobina de NFC como una placa capacitiva simple y por lo que se comporta normalmente con el alcance de UHF extendido visto usando este tipo de estructura de etiqueta. Así, en resumen, la etiqueta de UHF usa la bobina de etiquetas de NFC como su trayectoria capacitiva al fluido.
La etiqueta de NFC tampoco se ve afectada por la señal de UHF, por lo que se puede interrogar a corto alcance usando un teléfono inteligente con capacidad de NFC como de costumbre.
El rendimiento del chip de NFC se puede seleccionar de acuerdo con si la aplicación requiere un chip cifrado de alta seguridad para la autenticación o si se pueden usar chips de menor coste.
En la figura 2, se ilustra una doble etiqueta de acuerdo con otro modo de realización de la invención, que tiene un único chip o circuito integrado de doble funcionamiento, que funciona como el chip para tanto un medio de etiqueta de UHF como un medio de etiqueta de NFC dentro de la doble etiqueta. Una doble etiqueta de acuerdo con este modo de realización de la invención usa un chip de RFID de doble frecuencia en lugar de dos chips separados (uno para UHF y otro para NFC). Los lectores de NFC de estrecha proximidad o de teléfonos inteligentes pueden leer la etiqueta de NFc usando un acoplamiento magnético y los lectores de UHF de largo alcance pueden interrogar la parte de UHF de la etiqueta usando un acoplamiento de campo eléctrico a alcances de aproximadamente 10 metros.
La antena 1 (fig. 2) capta la energía electromagnética del lector y también se puede usar sobre una cápsula de botella ya que la antena capacitiva enchapada se acoplará a la cápsula y transferirá la energía captada por la cápsula a la etiqueta. La antena comprende el inductor 2, uno de los dos inductores, usado como en muchos diseños de antena para extender la longitud eficaz de la antena y proporcionar cierta sintonización. Esto es conocido por alguien con conocimientos en la técnica del diseño de antenas.
El circuito integrado 8 (fig. 2) contiene el número de identificación de la etiqueta y responde de vuelta al lector modulando su impedancia. En este modo de realización, el chip de circuito integrado realiza una función de doble frecuencia usando UHF para su capacidad de largo alcance y el circuito de NFC para lectura de corto alcance y/o teléfono inteligente. La etiqueta puede utilizar, por ejemplo, un transpondedor IC de doble frecuencia de NFC de tipo 2 y EPC GEN2V2, tal como el disponible en EM Microelectronic-Marin SA bajo la marca EM Echo (y definido aquí: http://www.emmicroelectron¡c.com/s¡tes/default/f¡les/publ¡c/products/datasheets/4 423-fs 1.pdf). Un bucle sintonizado 9 (fig. 2) resuena a la frecuencia de portadora y está diseñado para dar una coincidencia de impedancia sintonizada con el circuito integrado 8.
Una bobina inductora o conductor en espiral 6 (fig. 2) forma un circuito sintonizado con la capacitancia en el chip de NFC al que se le puede añadir la capacitancia parásita y cualquier capacitancia externa deliberada para una sintonización precisa. La frecuencia de sintonización es normalmente de 13,56 MHz, ya que es una norma mundial para este tipo de etiquetas.
Se proporciona un cortocircuito simple 10 (fig. 2) para conectar la bobina inductora 6 con el circuito integrado de doble frecuencia o chip 8.
Con chips que combinan NFC con funcionalidad de UHF, los dos circuitos dentro del chip permanecen casi separados (medidos a 750 K ohmios), por lo que el área capacitiva de la bobina de NFC se puede usar como acoplamiento capacitivo al fluido. Con estos dispositivos dobles, se requiere una conexión desde el chip de UHF a la bobina de NFC 6. Este cortocircuito 10 no afecta el rendimiento de NFC de la bobina, sino que potencia en gran medida el alcance del elemento de UHF de este modo de realización.
Las dos partes de las dobles etiquetas funcionan a frecuencias tan diferentes de 13,56 MHz de NFC, 866 MHz de UHF que la etiqueta de NFC no tiene sintonización en la frecuencia más alta; por lo tanto, la etiqueta de NFC actúa igual que un área capacitiva que envía la señal de UHF a través del vidrio o plástico hacia el fluido. Esto significa que se puede usar una etiqueta de NFC dentro de este diseño de UHF sin ningún incremento en el tamaño físico de las etiquetas o coste de material adicional.
No existen problemas que surjan de los diodos de protección estática en los chips de silicio que podrían provocar problemas.
La invención se ha descrito con referencia a un modo de realización preferente. Sin embargo, se apreciará que se pueden efectuar variaciones y modificaciones por un experto en la técnica sin apartarse del alcance de la invención.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Un dispositivo de etiqueta doble o combinada para su uso con recipientes para transportar un medio fluido, comprendiendo el dispositivo de etiqueta un medio de etiqueta de ultra alta frecuencia, UHF, que funciona a una frecuencia ultra alta y un medio de etiqueta de comunicación de campo cercano, NFC, comprendiendo este dispositivo:
un circuito integrado de UHF (4) para el medio de etiqueta de UHF, comprendiendo este medio de etiqueta de UHF un bucle resonante de UHF (3, 9) asociado con el circuito integrado de UHF (4);
una antena (1) para recibir o captar energía de radio, que se conecta al circuito integrado de UHF (4); un circuito integrado de NFC (5) para los medios de etiqueta de NFC que funciona a una radiofrecuencia menor que la frecuencia ultra alta; y
una bobina inductora (6) para formar un circuito sintonizado con una capacitancia en el circuito integrado de NFC (5),
caracterizado por que la bobina inductora (6) actúa además como una almohadilla capacitiva conectada al circuito integrado de UHF (4) y configurada para el acoplamiento capacitivo con un medio fluido transportado o que se va a transportar por el recipiente, en el que la antena (1) está conectada al bucle resonante de UHF (3, 9), estando conectado este bucle (3, 9) a la bobina inductora (6), en el que, en uso, la bobina inductora (6) que forma un circuito sintonizado de transpondedor de NFC proporciona una segunda función como medio de acoplamiento capacitivo de UHF por medio de la pared del recipiente y hacia el fluido creando de este modo un flujo de corriente sustancial a través del chip de UHF (4) que da como resultado un alcance de UHF potenciado sin afectar negativamente al funcionamiento del transpondedor de NFC.
2. Una etiqueta como se reivindica en la reivindicación 1, en la que la etiqueta tiene un único chip de RFID que comprende tanto el circuito integrado de UHF (4) como el circuito integrado de NFC (5).
3. Una etiqueta como se reivindica en la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en la que existen dos circuitos integrados separados (4, 5), uno para el medio de etiqueta de UHF y otro para el medio de etiqueta de NFC.
4. Una etiqueta como se reivindica en la reivindicación 2, en la que el único chip de RFID es un circuito integrado de doble frecuencia (8).
5. Una etiqueta como se reivindica en la reivindicación 4, en la que el transpondedor o medio de etiqueta de UHF está conectado por una trayectoria conductora de RF a la bobina inductora de NFC (6) o transpondedor fuera del circuito integrado de doble frecuencia (8).
6. Una etiqueta como se reivindica en la reivindicación 4 o la reivindicación 5, en la que la trayectoria conductora entre la bobina de NFC (6) y el transpondedor o medio de etiqueta de UHF o el bucle de sintonización (9) se puede activar y desactivar por el circuito integrado de doble frecuencia (8).
7. Una etiqueta como se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que utiliza una cápsula metálica de botellas para captar la energía de UHF requerida para alimentar el circuito integrado de UHF (4).
8. Una etiqueta como se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que utiliza cualquier medio de antena (1) para captar la energía de radio de UHF requerida para alimentar el circuito integrado de UHF (4).
9. Una etiqueta como se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que es una etiqueta pasiva.
10. Una etiqueta como se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde se proporciona un medio de evidencia de manipulación por una desconexión que reduce el flujo de corriente a través de la estructura de etiqueta.
11. Una etiqueta como se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde se proporciona un medio de evidencia de manipulación por una redirección del flujo de corriente que reduce el flujo de corriente a través del circuito de transpondedor de UHF.
12. Una etiqueta como se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde un intento de manipulación crea un circuito abierto en la bobina de NFC (6) o en el bucle de sintonización de UHF (3, 9).
13. Una etiqueta como se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones precedentes que tiene la capacidad de cambiar su código cuando se realiza un intento de manipulación de la etiqueta de UHF por cualquier medio.
14. Un recipiente para contener un fluido, el recipiente equipado con una doble etiqueta como se define en una cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 13.
15. Un recipiente como se reivindica en la reivindicación 14, en el que el recipiente contiene un fluido hasta un nivel de llenado y está sellado con un cierre.
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