FI121352B - Radiotaajuustekniikkaan perustuva anturisovitelma ja menetelmä - Google Patents
Radiotaajuustekniikkaan perustuva anturisovitelma ja menetelmä Download PDFInfo
- Publication number
- FI121352B FI121352B FI20031861A FI20031861A FI121352B FI 121352 B FI121352 B FI 121352B FI 20031861 A FI20031861 A FI 20031861A FI 20031861 A FI20031861 A FI 20031861A FI 121352 B FI121352 B FI 121352B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- sensor element
- resonator
- arrangement
- coil
- sensor
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
- G06K19/00—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings
- G06K19/06—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code
- G06K19/067—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components
- G06K19/07—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips
- G06K19/0716—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips at least one of the integrated circuit chips comprising a sensor or an interface to a sensor
- G06K19/0717—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips at least one of the integrated circuit chips comprising a sensor or an interface to a sensor the sensor being capable of sensing environmental conditions such as temperature history or pressure
-
- G—PHYSICS
- G08—SIGNALLING
- G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
- G08C17/00—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link
- G08C17/04—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link using magnetically coupled devices
-
- G—PHYSICS
- G08—SIGNALLING
- G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
- G08C17/00—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link
- G08C17/06—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link using capacity coupling
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T436/00—Chemistry: analytical and immunological testing
- Y10T436/18—Sulfur containing
- Y10T436/182—Organic or sulfhydryl containing [e.g., mercaptan, hydrogen, sulfide, etc.]
- Y10T436/184—Only hydrogen sulfide
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
- Burglar Alarm Systems (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
Description
Radiotaajuustekniikkaan perustuva anturisovitelma ja menetelmä
Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdannon mukainen anturisovitel-5 ma.
Keksinnön kohteena on myös menetelmä anturisovitelman yhteydessä.
Pakkauksen vuotamattomuus, alhainen happipitoisuus ja riittävän alhainen säilyit) tyslämpötila ovat tärkeimpiä vaatimuksia useilla pakatuilla elintarvikkeilla. Suoja-kaasupakkauksen vuotaessa suojaava kaasu kulkeutuu ulos pakkauksesta, useimpien tuotteiden laadun säilymiselle vahingollista happea pääsee pakkaukseen ja pakkauksen alkuperäisen kaasuseoksen antama säilyvyyden lisäys menetetään. Hapen pääsy pakkaukseen on haitallista myös vakuumipakkausten ollessa 15 kyseessä. Pakkauksen eheyden ja säilytyslämpötilan lisäksi käytetyn raaka-aineen korkea laatu on olennainen tekijä aistinvaraisen ja mikrobiologisen laadun säilymisen kannalta erityisesti kypsentämättömillä tuotteilla. Tuotteen pilaantuessa tapahtuvan mikrobitoiminnan seurauksena syntyy lukuisa määrä haihtuvia ja tuotteeseen jääviä yhdisteitä, joiden laatuun ja määrään vaikuttavat suuresti elintarvikkeen 20 luonne ja kemiallinen koostumus sekä pilaantumisen aiheuttava mikrobi. Nämä syntyvät yhdisteet vaikuttavat toisaalta elintarvikkeen aistinvaraiseen laatuun ja toisaalta toimivat elintarvikkeen mikrobiologisen laadun indikaattoreina. Pilaantumisessa syntyvien yhdisteiden koostumus riippuu elintarvikkeesta ja esimerkiksi siipikarjan pilaantuessa erilaisten rikkiyhdisteiden syntyminen (esimerkiksi rikkivety, 25 dimetyylisulfidi, dimetyylidisulfidi) on tyypillistä.
Tunnettuja RF-lukutekniikan pakkauksiin liittyviä sovelluksia ovat mm. varashälyt-timet ja etätunnistimet (RFID).
30 Näissä sovelluksissa käytetyt varashälyttimet joko tuhotaan tai deaktivoidaan hallitusti. Etätunnistimet puolestaan soveltuvat vain tuotteen tunnistamiseen tai jonkin 2 tiedon tallettamiseen etätunnistimen muistiin. Varashälyttimillä ja etätunnistimilla ei ole kykyä ilmaista kumuloituvia ilmiöitä kuten pilaantumista elintarvikepakkauksen sisällä.
5 Aiemmin esitettyjen, pilaantumisessa syntyviin yhdisteisiin tai pakkauksen happipitoisuuteen reagoivien indikaattorien värimuutos on näkyvä. Näkyvien indikaattorien pääasiallinen tehtävä on auttaa kuluttajaa arvioimaan tuotteen laatua ostohetkellä tai kotona. Toisaalta tukku- ja vähittäiskaupan kannalta olisi edullista varmistaa pakkausten eheys ja tuotteen laatu jo ennen kuin kuluttaja ostaa sen.
10 VVO-julkaisusta 95/33991 tunnetaan ratkaisu, jossa indikaattori sisältää elektroniikan ja tyypillisesti indikaattoriin integroidun näytön. Vaihtoehtoisesti indikaattorissa voi olla ulostulo signaalin viemiseksi galvaanisesti ulkoiselle mittalaitteelle. Tällainen indikaattori on väistämättä kallis ratkaisu omine näyttöineen. Galvaanisella yh-15 teydellä toteutettu luku ulkoisella laitteella taas on hyvin kömpelö tapa saada tietoa yksittäisistä elintarvikepakkauksista.
Mm. US-patentista 5,443,987, VVO-julkaisusta 9821120, EP-patentista 0666799 ja VVO-julkaisusta 9904256 tunnetaan indikaattoreita, jossa tapahtuu värin tai ulko-20 näön muutos tuotteen pilaantuessa.
US-patentista 5,663,072 tunnetaan ratkaisu, jossa sopivien kemikaalien lisäyksellä voidaan lihapakkauksen kuntoa arvioida itse pakkauksen absorptio- tai heijas-tusominaisuuksien muutoksista sähkömagneettiselle säteilylle. Kemikaalien sopi-25 vuus elintarvikekäyttöön saattaa aiheuttaa ongelmia ja lisäksi mittaustapa on varsin epätarkka.
Mikään edellä esitetyistä rikkivetyantureista ei ole RF-tekniikalla luettavissa eikä sovellu elintarvikepakkaukseen sijoitettavaksi ja pakkausta rikkomatta ja kosketta-30 matta luettavaksi. Toisaalta edellä mainituissa julkaisuissa ei myöskään esitetä RF-lukutekniikan soveltamista pakatun elintarvikkeen laadun mittaukseen.
3
Hakemuksesta nro PCT/FI02/00911 tunnetaan ratkaisu, jossa pakkauksen sisään laitetaan ilmaisin, joka on LC (induktori-kondensaattori) piiri, johon on yhdistetty anturielementti. Anturielementin sähköiset ominaisuudet muuttuvat kumulatiivisesti 5 tuotteen pilaantumisen takia. Anturi reagoi joko suoraan tuotteen pilaantumiseen tai pilaantumisesta johtuvaan haihtuvaan yhdisteeseen tai pakkaukseen vuotaneeseen happikaasuun. Tässä ratkaisussa anturielementti on kytketty bondaamalla tai sähköä johtavalla liimalla LC-resonaattoriin siten, että piiriin indusoitu sähkövirta kulkee anturielementin kautta. Pilaantuminen, siitä johtuva haihtuva yhdiste tai 10 happi aiheuttaa anturielementtiin korroosiota, minkä takia anturielementin neliövas-tus kasvaa. Elementin ominaisuuksien muutos vaikuttaa joko LC-resonaattoriin hä-viövastukseen ja sitä kautta piirin hyvyyslukuun, ns. Q-arvoon, tai anturielementti muuttaa piirin kapasitanssia tai induktanssia. Oleellista tässä ratkaisussa on se, että koko LC piirin ja anturielementin muodostama ilmaisin asetetaan pakkauksen 15 sisään ja anturielementti kytketään resonanssipiiriin oleellisesti galvaanisesti, s.o. joko bondaamalla tai liimaamalla. Ilmaisin luetaan pakkauksen ulkopuolelta lukulaitteella. Se generoi vaihtomagneettikentän, jonka taajuutta tyypillisesti pyyhkäistään LC-resonaattorin resonanssitaajuuden läpi. Lukulaite mittaa näin LC-resonaattorin resonanssitaajuuden ja Q-arvon. Mittaustulos on verrannollinen tuot-20 teen pilaantumiseen tai hapen määrään pakkauksessa.
Tässä menetelmässä haittana on se, että LC-resonaattorista muodostuvan indikaattorin valmistus on suhteellisen kallista. Erityisesti anturielementin kiinnitys joko bondaamalla tai sähköä johtavalla liimalla ei ole edullista. Bondaaminen on kallis 25 tekniikka. Se ei ole riittävän kustannustehokas tapa halpaan massatuotteeseen. Kiinnitys sähköä johtavalla liimalla aiheuttaa puolestaan liian suureen kontaktiresis-tanssiin. On osoittautunut, että anturielementin ja LC-resonaattorin kontaktin impedanssin tulisi olla luokkaa 0,2 Ohmia. Käytännössä näin alhaisen kokonaisimpe-danssin aikaansaaminen on teknisesti hankalaa ja kallista.
30 4
Julkaisuissa "Design and application of a wireless, passive, resonant-circuit environmental monitoring sensor," Sensors and Actuators A 93, 2001, 33-43 ja "Monitoring of bacteria growth using a wireless, remote query resonant-circuit sensor: application to environmental sensing," Biosensors&Bioelectronics 16, 2001, 305-5 312 kuvataan myös LC-resonaattoriin perustuva indikaattori. Näissä julkaisuissa menetelmää on sovellettu ympäristön monitorointiin ja bakteerikasvun ilmaisemiseen.
Tämän keksinnön tarkoituksena onkin poistaa tunnettuun tekniikkaan liittyvät onto gelmat ja aikaansaada aivan uudentyyppinen anturisovitelma ja menetelmä. Keksinnön yhden edullisen suoritusmuodon mukaisesti keksintö soveltuu hyvin pilaantuvien tuotteiden, kuten elintarvikkeiden tai lääkeaineiden kunnon ilmaisemiseen.
Keksintö perustuu siihen, että anturielementti kytkeytyy joko vaihtomagneettikentän 15 (induktiivisesti) tai vaihtosähkökentän (kapasitiivisesti) kautta lukijalaitteeseen tai LC-resonaattoriin.
Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle anturisovitelmalle on tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.
20
Keksinnön mukaiselle menetelmälle on puolestaan tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 12 tunnusmerkkiosassa.
Keksinnöllä saavutetaan huomattavia etuja.
25
Keksinnön mukaisella ratkaisulla anturielementit voidaan valmistaa huomattavasti tunnettua tekniikkaa edullisemmin. Ei-galvaaninen kytkentä mittauspiirin ja anturin välillä mahdollistaa monenlaisia teknisiä toteutuksia kohtuullisin kustannuksin kuitenkaan mittauksen suorituskyvystä tinkimättä. Tunnetun tekniikan mukaisissa rat-30 kaisuissa galvaanisen kontaktin muodostaminen hyvin ohueen anturikalvoon on ollut hyvin vaikeaa ja joskus likimain mahdotonta ja tämän ongelman keksintö pois- 5 ta täysin. Kun anturielementti on käytännössä tasomainen alue, on sen valmistus teknisesti helppoa.
Keksintö mahdollistaa kertakäyttö-tyyppisen anturin valmistuksen erittäin kustan-5 nustehokkaasti.
Anturi soveltuu lisäksi moniin eri käyttötarkoituksiin.
Seuraavassa keksintöä kuvataan oheisten kuvioiden mukaisten suoritusesimerkki-10 en avulla.
Kuvio 1 esittää perspektiivikuvantona yhtä keksinnön mukaista induktiivisesti kytkeytyvää anturisovitelmaa.
15 Kuvio 2 esittää anturielementtiä kuvion 1 ratkaisusta.
Kuvio 3 esittää yläkuvantona toista keksinnön mukaista anturirakennetta.
Kuvio 4 esittää halkileikattuna sivukuvantona kuvion 3 mukaista anturirakennetta.
20
Kuvio 5 esittää yläkuvantona kolmatta keksinnön mukaista anturirakennetta.
Kuvio 6 esittää halkileikattuna sivukuvantona kuvion 5 mukaista anturirakennetta.
25 Kuviot 7a-c esittävät kytkentäkaavioina keksinnön mukaiseen ratkaisuun soveltuvien LC-resonaattoreiden sähköisiä sijaiskytkentöjä.
1. Induktiivinen kytkentä. Anturielementti ja metallirengas pakkauksen sisällä.
30 Tässä keksinnön toteutusmuodossa elementti, joka on herkkä mitattavalle suureelle, sijoitetaan pakkauksen (ei-esitetty) sisään. Elementin sähkönjohtavuus tai mag- 6 neettinen permeabiliteetti muuttuu kumuloituvasti mitattavaa ilmiötä vastaavasti. Elementin sähköisiä tai magneettisia ominaisuuksia mitataan pakkauksen ulkopuolelta induktiivisesti, jolloin pilaantumistapahtuma voidaan ilmaista luotettavasti.
5 Kuviossa 2 esitetty anturielementti 1 voi olla valmistettu esimerkiksi hopeasta tai kuparista. Tasomaisen metallikerroksen paksuus on tyypillisesti 30 nm, jolloin esimerkiksi jo pieni rikkivedyn pitoisuus (alle 1 mikrogramma/litra) pakkauksen sisällä aiheuttaa muutamassa tunnissa suhteellisen merkittävän pienennyksen elementin keskimääräiseen paksuuteen.
10
Kuvioiden 1 ja 2 mukaisesti anturielementin 1 ympärillä on metallista valmistettu rengas 2. Renkaan metalli, esimerkiksi alumiini, ei ole herkkä mitattavalle, pilaantumisen tuottamalle kaasulle tai hapelle. Oleellista keksinnön tässä toteutusmuodossa on se, että metallirenkaan 2 paksuus on huomattavsti suurempi kuin vaih-15 tomagneettikentän tunkeutumissyvyys metalliin. Esimerkiksi 8,2 MHz taajuudella tunketumissyvyys alumiiniin on noin 30 mikrometriä. Renkaan 2 tulee olla huomattavasti tätä paksumpi, esimerkiksi 100 mikrometriä. Tällöin rengas ei oleellisesti pienennä LC-resonaattorin Q-arvoa. Anturielementin ja renkaan koko riippuu kuinka kaukaa lukijalaitteen halutaan havaitsevan muutoksia anturielementissä. Esi-20 merkiksi 2 cm lukuetäisyys vaatii, että renkaan 2 ulkohalkaisija on noin 6 cm ja si-sähalkaisija n. 5 cm, joka on myös kiekonmuotoisen anturielementin ulkohalkaisija. Rengas 2 ja anturielementti 1 voivat olla paitsi pyöreitä, soikioita, neliömäisiä tai monikulmaisia.
25 Induktiivinen mittaus tapahtuu siten, että pakkauksen ulkopuolelle asetetaan mitta-uskela 5 siten, että se generoi vaihtomagneettikentän 4 pakkauksen sisällä olevan elementin kohdalle. Mittauskela 5 on viritetty resonanssiin kytkemällä sen rinnalle kapasitanssi 3. Mittauskelan 5 vaihtomagneettikenttä indusoi anturielementtiin 1 ja sen ympärillä olevaan metallirenkaaseen 2 pyörrevirran, joka puolestaan tuottaa 30 magneettikentän ja indusoi jännitteen mittauskelaan 5. Anturielementtiin 1 ja renkaaseen 2 indusoituvat pyörrevirrat riippuvat niiden sähkön johtavuudesta, mag- 7 neettisesta permeabiliteetista ja niiden metallikerroksen paksuudesta sekä mitta-uskelan etäisyydestä niihin. Nämä pyörrevirrat indusoivat puolestaan mittauske-laan 5 jännitteen, joka riippuu siis kaikista edellä mainituista parametreistä. Mitta-uskelaan 5 syötettävän vaihtovirran taajuutta muutetaan niin, että mittaus tapahtuu 5 resonanssitaajuudella ja sen ympärillä. Resonanssitaajuus voi olla esimerkiksi välillä 7,4 - 8,8 MHz, joka on eräs lisenssivapaa taajuusalue induktiivisille sovelluksille. Tästä mittauksesta voidaan määrittää mittauskelan 5 resonanssitaajuus ja resonanssin hyvyysluku ns. Q-arvo. Anturielementin 1 metallin johtavuus ja paksuus on valittu niin, että edellä kuvatun induktiivisen kytkennän ansiosta anturielementti 10 1 vaikuttaa vain mittauskelan Q-arvoon. Mittauskelan Q-arvo riippuu myös antu rielementin ja kelan välisestä etäisyydestä. Anturielementin ympärillä oleva rengas on niin paksu, ettei se vaikuttaa Q-arvoon vain hyvin vähän tai oleellisesti ei lainkaan. Sitä vastoin induktiivisen kytkennän ansiosta se pienentää mittauskelan 5 efektiivistä induktanssia (L) sitä enemmän mitä lähempänä se on. Mittauskelan re-15 sonanssitaajuus on laskettavissa kaavasta f=1/(2uVLC). Näin ollen mittauskelan 5 ja anturielementin 1 välinen etäisyys voidaan määrittää mitatusta resonanssitaa-juuden muutoksesta. Kun se tunnetaan, voidaan Q-arvosta kompensoida etäisyys-riippuvuus, jonka jälkeen Q-arvo ilmaisee pilaantumisen tai hapen määrän pakkauksessa.
20 2. Induktiivinen kytkentä. Anturielementti esimerkiksi pakkauksen sisällä olevassa LC-resonaattorissa.
Keksinnön toisessa toteutusmuodossa anturielementti on osana LC-resonaattoria 25 siten, että se kytkeytyy induktiivisesti (vaihtomagneettikentän kautta) LC-resonaattoriin. Tätä vaihtoehto on esitetty kuvioissa 3 ja 4. Anturielementti 1 ja LC-resonaattori 3, 5 muodostavat transponderin, joka sijoitetaan pakkauksen sisään. Kokonaisuus on muodostettu samalle eristemateriaalia olevalle alustalle 6, jolloin toinen kondensaattorin 3 elektrodeista 7 on alustan 6 toisella puolella ja konden-30 saattorin 3 toisen elektrodin muodostaa osa kelasta 5 alustan 6 vastakkaisella puo- 8 lella. Transponderilla tarkoitetaan tässä tapauksessa itsenäistä komponenttia, joka kykenee vastaanottamaan ja lähettämään signaalia radiotaajuuksilla. Tasomainen anturielementti 1 on muodostettu kelan 5 keskelle substraatin 6 vastakkaiselle puolelle kelaan 5 nähden. Anturielementti 1 voi olla luonnollisesti olla myös kelan 5 5 kanssa samalla puolella. Mittaus tapahtuu muuten samoin kuin kuvioiden 1 ja 2 suoritusesimerkissä, mutta pakkauksen ulkopuolella oleva lukija (ei-esitetty) kytkeytyy induktiivisesti vaihtomagneettikentän kautta LC-resonaattoriin 3, 5. Lukija mittaa pakkauksen sisällä oleva LC-resonaattorin Q-arvon ja resonanssitaajuuden kuten kuvioiden 1 ja 2 suoritusesimerkissä kuvattiin. LC-resonaattorin Q-arvo riip-10 puu tuotteen pilaantumisesta tai hapen määrästä pakkauksessa. Tässä tapauksessa mittaustulos on riippumaton lukijan ja anturielementin 1 välisestä etäisyydestä. Mitattu Q-arvo on suoraan verrannollinen tuotteen pilaantumiseen tai hapen määrään pakkauksessa.
15 3. Kapasitiivinen kytkentä. Anturielementti pakkauksen sisällä olevassa LC- resonaattorissa.
Keksinnön kolmas suoritusmuoto on samankaltainen kuin toinen suoritusmuoto. Kuvioissa 5 ja 6 esitetyssä kolmannessa suoritusmuodossa anturielementin 1 ja 20 LC-resonaattorin 3 ja 5 välinen kytkentä on kuitenkin kapasitiivinen. Se voidaan toteuttaa esimerkiksi siten, että tasomainen anturielementti 1 sijoitetaan monikier-roksisen kelan 5 johtimien aiheuttamaan sähkökenttään, käytännössä kelan 5 päälle järjestetyn eristelevyn 8 päälle. Samoin kuin toisessa suoritusesimerkissä mitattu Q-arvo on suoraan verrannollinen tuotteen pilaantumiseen tai hapen määrään 25 pakkauksessa.
Edellä esitettyjen suoritusesimerkkien mukaisesti keksinnön mukainen anturisovi-telma voi olla esimerkiksi jokin seuraavista kombinaatioista: 30 a) Lukijaan sisältyvän LC-resonaattorin 3 ja 5 yhdistelmä erilliseen anturiin 1 ja sitä reunustavaan renkaaseen 2 (esimerkki 1).
9 b) Anturin 1 ja transponderin (kela ja kondensaattori) yhdistelmä (esimerkit 2 ja 3), joissa anturielementti 1 ja LC-resonaattori ovat samaa mekaanista kokonaisuutta.
5
Kuvion 7a mukaisesti LC-resonaattori on ideaalisilla komponenteilla puhdas kelan 5 ja kondensaattorin rinnankytkentä. Tällöin keksinnön mukainen anturielementti vaikuttaa induktiivisesti tai kapasitiivisesti joko kelan 5 tai kondensaattorin 3 ominaisuuksiin.
10
Kuvion 7b mukaisesti voidaan keksintöön soveltuvassa sijaiskytkennässä käyttää sarjavastusta R1 kelan 5 ja kondensaattorin 3 napojen välillä. Joissakin tunnetun tekniikan LC-resonaattoreissa R1 on ollut muutokselle herkkä elementti. Vastus R1 siis voi olla todellinen komponentti tai edustaa kelan 5 epäideaalisuutta, resistiivistä 15 komponenttia. Tässäkin vaihtoehdossa keksinnön mukainen anturielementti vaikuttaa induktiivisesti tai kapasitiivisesti joko kelan 5 tai kondensaattorin 3 ominaisuuksiin.
Kuviossa 7c on kuvion 7b komponenttien lisäksi esitetty kondensaattorin 3 rinnalle 20 kytketty vastus R2, joka voi olla todellinen komponentti tai vaihtoehtoisesti edustaa kondensaattorin epäideaalisuutta. Myös tässäkin vaihtoehdossa keksinnön mukainen anturielementti vaikuttaa induktiivisesti tai kapasitiivisesti joko kelan 5 tai kondensaattorin 3 ominaisuuksiin.
25 Kumulatiivisen anturin sijasta voidaan käyttää myös muunlaisen vasteen omaavia antureita. Esimerkiksi anturi voi ilmaista huippuarvon, jolloin käytetään palautumatonta ei-kumulatiivista anturielementtiä. Vaihtoehtoisesti anturi voi ilmaista hetkellisen arvon, jolloin käytetään palautuvaa anturielementtiä.
30 Myös epälineaariset anturit, kuten logaritmiset tai eksponentiaalisesti reagoivat anturit ovat keksinnön puitteissa täysin mahdollisia sovelluksia.
10
Myös askelmaisesti reagoivat anturiratkaisut soveltuvat keksinnön yleiseen ajatukseen. Tällaiset anturit ovat erityisen käytännöllisiä, mikäli halutaan indikoida tietyn raja-arvon ylitystä.
5
Anturielementti 1 voi eri kaasujen lisäksi ilmaista myös esim. kosteutta (vettä eri olomuodoissaan tai suhteellista kosteutta), nesteitä, lämpötilaa, sähkömagneettista säteilyä tai esimerkiksi painetta.
10 Keksinnön mukaisesti anturielementti kytkeytyy LC-resonaattoriin piiriteknisesti ainoastaan kapasitiivisesti tai induktiivisesti ilman galvaanista kontaktia. Pakkauksen sisällä saattaa olla korkearesistiivinen yhteys pakkauksen sisällön kautta anturin ja LC-resonaattorin välillä, mutta mittausteknisesti tämä on merkityksetön. Keksinnön puitteissa kapasitiivinen tai induktiivinen kytkentä tarkoittaa siis sitä, että piirilevy-15 teknisesti LC-resonaattori ja anturi eivät ole galvaanisesti kontaktissa.
Kumulatiivisen anturielementin sijasta voidaan käyttää huippuarvon näyttävää an-turielementtiä, joka on palautuva. Myös epälineaariset anturielementit, kuten logaritmiset tai eksponentiaalisesti reagoivat anturielementit ovat keksinnön puitteissa 20 täysin mahdollisia sovelluksia. Myös askelmaisesti reagoivat anturiratkaisut soveltuvat keksinnön yleiseen ajatukseen.
Itse anturi- tai transponderirakenteessa voi luonnollisesti olla mukana mikropiiri muita toimintoja suorittamassa.
25
Keksinnön mukaista ratkaisua voidaan jatkojalostaa esim. lisäämällä kerroksia suojaamaan tai vahvistamaan anturielementtiä tai transponderia, siihen voidaan lisätä tarraliima kiinnitystä varten, se voidaan laminoida suoraan pakkaukseen tai erilaisiin rakenteisiin tai se voi olla irrallinen anturi. Lisäksi keksinnön mukainen an-30 turielementti tai transponderi voidaan toteuttaa monella muullakin ratkaisulla kuin mitä esimerkeissä on esitetty.
Claims (22)
1. Radiotaajuuksilla etäluettava anturisovitelma (1, 3, 5) haluttujen suureiden määrittämiseksi kohteista, joka sovitelma käsittää 5 - LC-resonaattorin (3, 5), joka käsittää kondensaattorin (3) ja kelan (5), ja - LC-resonaattoriin (3, 5) kytkeytyneen anturielementin (1), jonka ominaisuudet muuttuvat mitattavan suureen funktiona, 10 tunnettu siitä, että - anturielementti (1) ei muodosta suoraa galvaanista kontaktia LC-resonaattorin kanssa (3, 5) vaan kytkentä on toteutettu kapasitiivisesti tai induktiivisesti, ja että 15. anturisovitelma (1, 3, 5) on sellainen, että toiminnassa: o LC-resonaattorin (3, 5) kondensaattori (3) tai kela (5) generoi sähkö-tai magneettikentän (4) anturielementin (1) sijaintiin, ja o anturielementti (1) vaikuttaa suoraan LC-resonaattorin (3, 5) kondensaattorin (3) tai kelan (5) sähkö- tai magneettikenttään (4). 20
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sovitelma (1, 3, 5), tunnettu siitä, että anturielementti (1) on kumuloituvasti muuttuva.
3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen sovitelma (1, 3, 5), tunnettu siitä, että 25 se on sovitettu käytettäväksi elintarvikkeiden tai lääkeaineiden pilaantumisen valvontaan.
4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen sovitelma (1, 3, 5), tunnettu siitä, että anturielementti (1) on sovitettu kytkeytymään kapasitiivisesti LC-piiriin (3, 30 5).
5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen sovitelma (1, 3, 5), tunnettu siitä, että kapasi-tiivisesti kytkeytyvä anturielementti (1) on sijoitettu kelan (5) päälle.
6. Patenttivaatimuksen 4 mukainen sovitelma (1, 3, 5), tunnettu siitä, että kapasi- tiivisesti kytkeytyvä anturielementti (1) on sijoitettu yksin pakkauksen sisään.
7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen sovitelma (1, 3, 5), tunnettu siitä, että anturielementti (1) on sovitettu kytkeytymään induktiivisesti LC- 10 resonaattoriin (3, 5).
8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen sovitelma (1, 3, 5), tunnettu siitä, että induktiivisesti kytkeytyvä anturielementti (1) on sijoitettu kelan (5) keskelle.
9. Patenttivaatimuksen 5 mukainen sovitelma (1, 3, 5), tunnettu siitä, että induktii visesti kytkeytyvä anturielementti (1) on sijoitettu yksin pakkauksen sisään.
10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen sovitelma (1, 3, 5), tunnettu siitä, että induktiivisesti kytkeytyvä anturielementti (1) on sijoitettu mittauselementtiä (1) paksum- 20 man, sähköisesti johtavan kehän (2) sisälle.
11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen sovitelma (1, 3, 5), tunnettu siitä, että kehä (2) on ympyrän, soikion tai monikulmion muotoinen.
12. Menetelmä radiotaajuuksilla etäluettavaa anturisovitelmaa (1, 3, 5) varten, joka sovitelma käsittää - LC-resonaattorin (3, 5), joka käsittää kondensaattorin (3) ja kelan (5), ja - LC-resonaattoriin (3, 5) kytkeytyneen anturielementin (1), jonka ominai- 30 suudet muuttuvat mitattavan suureen funktiona, tunnettu siitä, että - anturielementti (1) sijoitetaan anturisovitelmaan siten, että se ei muodos-5 ta suoraa galvaanista kontaktia LC-resonaattorin (3, 5) kanssa vaan kyt kentä toteutetaan kapasitiivisesti tai induktiivisesti.
13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että anturielementti (1) on kumuloituvasti muuttuva. 10
14. Patenttivaatimuksen 12 tai 13 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sitä käytetään elintarvikkeiden tai lääkeaineiden pilaantumisen valvontaan.
15. Patenttivaatimuksen 14 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että muuttuva 15 anturielementti (1) on sovitettu kytkeytymään kapasitiivisesti LC-resonaattoriin (3, 5).
16. Patenttivaatimuksen 15 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kapasitiivisesti kytkeytyvä anturielementti (1) on sijoitettu kelan (5) päälle. 20
17. Patenttivaatimuksen 15 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kapasitiivisesti kytkeytyvä anturielementti (1) on sijoitettu yksin pakkauksen sisään.
18. Patenttivaatimuksen 12 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kumuloi-25 tuvasti muuttuva anturielementti (1) on sovitettu kytkeytymään induktiivisesti LC- resonaattoriin (3, 5).
19. Patenttivaatimuksen 12 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että induktiivisesti kytkeytyvä anturielementti (1) on sijoitettu kelan (5) keskelle. 30
20. Patenttivaatimuksen 18 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että induktiivi-sesti kytkeytyvä anturielementti (1) on sijoitettu yksin pakkauksen sisään.
21. Patenttivaatimuksen 20 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että induktiivi-5 sesti kytkeytyvä anturielementti (1) on sijoitettu mittauselementtiä (1) paksumman, sähköisesti johtavan kehän (2) sisälle.
22. Patenttivaatimuksen 21 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kehä (2) on ympyrän, soikion tai monikulmion muotoinen. 10
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20031861A FI121352B (fi) | 2003-12-18 | 2003-12-18 | Radiotaajuustekniikkaan perustuva anturisovitelma ja menetelmä |
| DE602004012888T DE602004012888T2 (de) | 2003-12-18 | 2004-12-16 | Auf hochfrequenz basierende sensoranordnung |
| US10/583,381 US7714593B2 (en) | 2003-12-18 | 2004-12-16 | Radiofrequency based sensor arrangement and a method |
| EP04805219A EP1695312B1 (en) | 2003-12-18 | 2004-12-16 | A radiofrequency based sensor arrangement |
| AT04805219T ATE391327T1 (de) | 2003-12-18 | 2004-12-16 | Auf hochfrequenz basierende sensoranordnung |
| PCT/FI2004/050188 WO2005059859A1 (en) | 2003-12-18 | 2004-12-16 | A radiofrequency based sensor arrangement and a method |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20031861A FI121352B (fi) | 2003-12-18 | 2003-12-18 | Radiotaajuustekniikkaan perustuva anturisovitelma ja menetelmä |
| FI20031861 | 2003-12-18 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI20031861A0 FI20031861A0 (fi) | 2003-12-18 |
| FI20031861A FI20031861A (fi) | 2005-06-19 |
| FI121352B true FI121352B (fi) | 2010-10-15 |
Family
ID=29763555
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI20031861A FI121352B (fi) | 2003-12-18 | 2003-12-18 | Radiotaajuustekniikkaan perustuva anturisovitelma ja menetelmä |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7714593B2 (fi) |
| EP (1) | EP1695312B1 (fi) |
| AT (1) | ATE391327T1 (fi) |
| DE (1) | DE602004012888T2 (fi) |
| FI (1) | FI121352B (fi) |
| WO (1) | WO2005059859A1 (fi) |
Families Citing this family (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7400054B2 (en) * | 2006-01-10 | 2008-07-15 | General Electric Company | Method and assembly for detecting blade status in a wind turbine |
| US7456744B2 (en) | 2006-05-16 | 2008-11-25 | 3M Innovative Properties Company | Systems and methods for remote sensing using inductively coupled transducers |
| US7498802B2 (en) | 2006-07-10 | 2009-03-03 | 3M Innovative Properties Company | Flexible inductive sensor |
| US7948380B2 (en) | 2006-09-06 | 2011-05-24 | 3M Innovative Properties Company | Spatially distributed remote sensor |
| US8085165B2 (en) * | 2007-02-09 | 2011-12-27 | Luna Innovations Incorporated | Wireless corrosion sensor |
| US9157879B2 (en) * | 2011-04-15 | 2015-10-13 | Indiana University of Pennsylvania | Thermally activated magnetic and resistive aging |
| JP6029278B2 (ja) * | 2011-12-21 | 2016-11-24 | ソニー株式会社 | 受電装置及び非接触電力伝送システム |
| US10352970B2 (en) * | 2011-12-21 | 2019-07-16 | Sony Corporation | Detection apparatus, power receiving apparatus, non-contact power transmission system and detection method |
| US20140144994A1 (en) * | 2012-11-26 | 2014-05-29 | Jacob Conner | Analysis of stimulus by rfid |
| US9619676B2 (en) * | 2012-12-05 | 2017-04-11 | Google Technology Holdings LLC | Touch sensor and radio frequency identification apparatus and method |
| EP3103738A1 (en) | 2015-06-11 | 2016-12-14 | Cryovac, Inc. | Leak detection system |
| US11300498B2 (en) * | 2019-06-26 | 2022-04-12 | Micross Advanced Interconnect Technology Llc | Corrosion sensor and method and computerized system for using the same |
| US10783424B1 (en) | 2019-09-18 | 2020-09-22 | Sensormatic Electronics, LLC | Systems and methods for providing tags adapted to be incorporated with or in items |
| US11443160B2 (en) | 2019-09-18 | 2022-09-13 | Sensormatic Electronics, LLC | Systems and methods for laser tuning and attaching RFID tags to products |
| US11055588B2 (en) | 2019-11-27 | 2021-07-06 | Sensormatic Electronics, LLC | Flexible water-resistant sensor tag |
| CN112406318B (zh) * | 2020-11-24 | 2023-07-21 | 武汉先同科技有限公司 | 一种基于电感技术的墨量检测装置、方法及喷墨打印机 |
| US11755874B2 (en) | 2021-03-03 | 2023-09-12 | Sensormatic Electronics, LLC | Methods and systems for heat applied sensor tag |
| US11869324B2 (en) | 2021-12-23 | 2024-01-09 | Sensormatic Electronics, LLC | Securing a security tag into an article |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE468977B (sv) | 1991-08-19 | 1993-04-26 | Volvo Ab | Foerfarande foer framstaellning av pressformade skivformiga material. |
| GB9201568D0 (en) * | 1992-01-24 | 1992-03-11 | Honeybourne Colin L | Food spoilage detection method |
| US5443987A (en) * | 1993-09-02 | 1995-08-22 | Decicco; Benedict T. | Detection system for microbial contamination in health-care products |
| GB9411514D0 (en) | 1994-06-09 | 1994-08-03 | Aromascan Plc | Condition indicator |
| WO1998021120A1 (en) | 1996-11-08 | 1998-05-22 | Valtion Teknillinen Tutkimuskeskus | Package for decayable foodstuffs |
| US6025725A (en) * | 1996-12-05 | 2000-02-15 | Massachusetts Institute Of Technology | Electrically active resonant structures for wireless monitoring and control |
| JP4538106B2 (ja) | 1997-07-16 | 2010-09-08 | ザ ガバメント オブ ザ ユナイテッド ステイツ オブ アメリカ，リプリゼンテッド バイ ザ セクレタリー，デパートメント オブ ヘルス アンド ヒューマン サービス | 食品品質指示薬装置 |
| US6204764B1 (en) * | 1998-09-11 | 2001-03-20 | Key-Trak, Inc. | Object tracking system with non-contact object detection and identification |
| NO315016B1 (no) * | 2000-06-09 | 2003-06-23 | Idex Asa | Miniatyrisert sensor |
| DE10128010A1 (de) * | 2001-06-08 | 2003-01-02 | Vogt Electronic Ag | Drucksensor |
| FI20012243A (fi) * | 2001-11-19 | 2003-05-20 | Valtion Teknillinen | RF-etälukutekniikkaan perustuva elintarvike- ja lääkepakkauksen tuoreusanturi |
| US6912911B2 (en) * | 2002-04-30 | 2005-07-05 | Sung J. Oh | Inductively coupled stress/strain sensor |
-
2003
- 2003-12-18 FI FI20031861A patent/FI121352B/fi active IP Right Grant
-
2004
- 2004-12-16 AT AT04805219T patent/ATE391327T1/de not_active IP Right Cessation
- 2004-12-16 WO PCT/FI2004/050188 patent/WO2005059859A1/en active IP Right Grant
- 2004-12-16 EP EP04805219A patent/EP1695312B1/en active Active
- 2004-12-16 DE DE602004012888T patent/DE602004012888T2/de active Active
- 2004-12-16 US US10/583,381 patent/US7714593B2/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP1695312B1 (en) | 2008-04-02 |
| FI20031861A (fi) | 2005-06-19 |
| DE602004012888D1 (de) | 2008-05-15 |
| EP1695312A1 (en) | 2006-08-30 |
| FI20031861A0 (fi) | 2003-12-18 |
| DE602004012888T2 (de) | 2009-05-14 |
| ATE391327T1 (de) | 2008-04-15 |
| WO2005059859A1 (en) | 2005-06-30 |
| US7714593B2 (en) | 2010-05-11 |
| US20070241762A1 (en) | 2007-10-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FI121352B (fi) | Radiotaajuustekniikkaan perustuva anturisovitelma ja menetelmä | |
| US20070176773A1 (en) | Rfid spoilage sensor for packaged food and drugs | |
| Raju et al. | Wireless passive sensors for food quality monitoring: Improving the safety of food products | |
| US10722623B2 (en) | Smart bag used in sensing physiological and/or physical parameters of bags containing biological substance | |
| US9202093B2 (en) | Methods for enhancing the accuracy of environment measurements using a remote-access apparatus | |
| US8018342B2 (en) | Radio frequency sensor circuitry sensing device | |
| US20070258048A1 (en) | Monitoring Expiration Dates of Perishable Products | |
| US8912478B2 (en) | Light sensor with a photoresistive element having a comb structure | |
| CA2553480A1 (en) | Food and beverage quality sensor | |
| JP5357874B2 (ja) | 無線周波数識別に使用されるｒｆｉｄチップを備えた少なくとも１つの包装ユニットを有する装置及びこれに関連する方法 | |
| US10215644B2 (en) | Environmental and product sensing | |
| WO2004044539B1 (en) | Non-contact surface conductivity measurement probe | |
| US11874266B1 (en) | System and method to monitor and report condition of a consumable product | |
| FI114121B (fi) | Menetelmä tuoteanturin valmistamiseksi sekä tuoteanturi | |
| CA2745869A1 (en) | Systems and methods for using ferrite alignment keys in wireless remote sensors | |
| Athauda et al. | Review of RFID-based sensing in monitoring physical stimuli in smart packaging for food-freshness applications | |
| Kuswandi et al. | Food sensors: Off‐package and on‐package approaches | |
| Bhadra et al. | A wireless passive pH sensor for real-time in vivo milk quality monitoring | |
| JP4496204B2 (ja) | 無線タグ | |
| EP4237807A1 (en) | Freshness sensor devices and related methods | |
| CN100587745C (zh) | 保护烹饪产品的方法与仪器 | |
| Saggin et al. | Food spoilage estimation using a sensing RFID tag | |
| US20220196619A1 (en) | Low cost and wireless gas sensing paper sensor having uhf range | |
| EP1586896A1 (en) | Method and means for quality control of perishable goods |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG | Patent granted |
Ref document number: 121352 Country of ref document: FI |
|
| PC | Transfer of assignment of patent |
Owner name: SMARTRAC IP B.V. |
|
| PC | Transfer of assignment of patent |
Owner name: SMARTRAC INVESTMENT B.V. |