Descrizione dell’Invenzione Industriale avente per titolo: dispositivo elettronico portatile radioricevitore finalizzato a rilevare la prossimità e/o la lontananza di oggetti o persone o animali” Description of the Industrial Invention entitled: portable electronic radio receiver device aimed at detecting the proximity and / or distance of objects or people or animals "
DESCRIZIONE DESCRIPTION
Si tratta di un dispositivo elettronico che opera in UHF (di seguito indicato con il termine “ricevitore”) e alloggia un microprocessore del tipo RFPIC (prodotto dalla Microchip Technology Inc.) che gestisce la rilevazione e decodifica e Panticollisione dei segnali ricevuti dai trasmettitori (trasponders attivi) a corredo, anch’ essi operanti in banda UHF e anch’essi dotati di microprocessori RFPIC per la gestione della trasmissione del codice univoco identificativo (di seguito indicati con il termine “trasponders” o “trasponder” qualora ci si riferisse ad un solo dispositivo trasmittente). I trasponders possono essere alloggiati in oggetti di varie forme geometriche, dotati di laccio elastico (o di altro sistema di fissaggio meccanico o magnetico) il che consente di fissarli ad oggetti, animali o persone al fine di segnalare al possessore dello stesso, l'allontanamento dei suddetti, tramite un avvisatore acustico e/o ottico e/o tramite vibrazione escludibili tramite appositi interruttori dall’utente. Il ricevitore è alloggiato in un contenitore e potrà essere dotato di clip di fissaggio atta a consentire l’aggancio dello stesso alla cintura dei pantaloni, in modo da poter attuare ima facile trasportabilità dello stesso da parte dell’utente. Il contenitore suddetto potrà essere dotato di un vano dispenser per i trasponders. La presenza di batterie consente l’utilizzo del ricevitore come dispositivo portatile ad uso personale. Il programma implementato nel microprocessore del trasponder gestisce il codice di identificazione univoco associato al singolo trasponder e la trasmissione dello stesso ad intervalli di tempo casuali. In pratica un algoritmo genera un numero casuale nell’ambito di un intervallo temporale definito, ad esempio 2 secondi, e tale numero casuale è utilizzato come preset per un timer, il quale timer alla scadenza del suddetto intervallo di tempo casuale fornisce un impulso di abilitazione al trasmettitore che invia il proprio codice identificativo. Tale impulso casuale è assimilabile sotto il profilo stocastico ad una variabile casuale distribuita secondo una funzione di distribuzione uniforme. Per quanto concerne il codice identificativo viene memorizzato alTintemo della memoria EEPROM del microprocessore utilizzando 20 bit, il che garantisce ben 2<20>= 1048576 combinazioni differenti ossia ben 1048576 codici identificativi differenti. AlTatto della programmazione iniziale di ciascun trasponder viene inserito il codice identificativo. Tale soluzione consente di realizzare un protocollo anticollisione di tipo stocastico. Al fine di chiarire il concetto esposto consideriamo il seguente esempio: consideriamo due trasponders che trasmettono simultaneamente e supponiamo che la durata del segnale di trasmissione di ciascun trasponder sia di un millesimo di secondo, mentre Tintervallo casuale generato da ciascun microprocessore sia compreso tra zero ed un secondo, sotto tali ipotesi la probabilità che i due segnali trasmessi si presentino in contemporanea al ricevitore è data dal prodotto delle singole probabilità che si manifestino i segnali di trasmissione nell’arco dell’ intervallo temporale suddetto di un secondo. Quindi la probabilità di collisione sarà: IO<-3>*10<-3>= 10<-6>, ossia di una probabilità di collisione di “uno su un milione” (infatti i singoli segnali di trasmissione sono assimilati ad eventi stocastici indipendenti e come è noto la probabilità complessiva è data dal prodotto delle singole probabilità). Ogni singolo trasponder dovrà essere preventivamente “accreditato” al rispettivo ricevitore. Su ciascun trasponders è presente un jumper (assimilabile ad un interruttore da circuito stampato) di programmazione che attivato consente di trasmettere, oltre al codice identificativo del trasponder, un codice che sarà interpretato dal ricevitore come una richiesta da parte di un trasponder di essere accreditato come dispositivo associato ad esso. In tal modo, il codice identificativo del trasponder che si vuole associare al ricevitore, sarà acquisito dal ricevitore che lo memorizzerà in modo permanente nella memoria EEPROM presente nel microprocessore del ricevitore. Con tale procedura sarà possibile garantire la corretta funzionalità del sistema anche in presenza di altri dispositivi ricevitori (ogni uno corredato dai propri trasponders), senza che si producano mutue interferenze tra loro. Il ricevitore emetterà una segnalazione (ottica e/o acustica e/o una vibrazione) quando un suo trasponder si allontanerà da esso, rilevandone dunque Γ allontanamento oltre il raggio di azione del dispositivo e quindi prevenendo l’eventuale accidentale smarrimento dell’oggetto/persona/animale a cui è fissato il trasponder stesso. Infatti, ponendo un trasponder, preventivamente accreditato al suo ricevitore, oltre il raggio di azione dello stesso (ossia ponendo il trasponder a distanza tale che il segnale non sia più ricevuto dal ricevitore) si rileverà Γ allontanamento dello stesso dal ricevitore. Stato attuale della tecnica: sono presenti sul mercato dispositivi trasponder per la maggior parte di tipo passivo, operanti prevalentemente con tecnologia RFID. Tali trasponder non essendo alimentati autonomamente, ma per induzione, consentono un limitato raggio di azione (inteso come portata del trasmettitore), mentre l’invenzione proposta garantisce un’ampia portata che in condizioni ottimali può raggiungere alcune decine di metri. Inoltre, ogni trasponder è realizzato con tecnologia RFPIC e quindi alloggia un microprocessore in grado di attuare un’algoritmo che realizza un protocollo di trasmissione con anticollisione, realizzato con approccio stocastico. La presenza del microprocessore direttamente sul trasponder consente anche la gestione ottimizzata della fase di stand-by in cui si pone il trasponder quando è alloggiato nel vano dispenser del dispositivo ricevitore, nonché una facile programmabilità del codice univoco di identificazione. Infine è opportuno sottolineare che l’algoritmo di codifica su 20 bit garantisce una elevatissima reiezione di segnali spuri, ossia segnali non emessi dai trasponders ma da altri dispositivi elettronici operanti nella banda UHF, garantendo una bassa probabilità di “false segnalazioni”. Nel disegno allegato, identificato con Fig.l, è illustrato lo schema a blocchi del sistema. Il dispositivo trasmettitore, indicato con RX, riceve il codice identificativo trasmesso da un trasponder tramite l’antenna (indicata con 1/A sul disegno), estraendone il corrispondente segnale digitalizzato (indicato con 1/B sul disegno) che è acquisito da un ingresso digitale del microprocessore RFPIC. In figura n.2 è evidenziata la presenza di un trasponder attivo, a titolo di esempio, alloggiato (assieme alla batteria in dotazione) in una sfera del raggio di alcuni centimetri (indicata con 2/A sul disegno), sfera dotata di laccio elastico che ne consente il fissaggio ad un oggetto di uso comune (es: telefono cellulare o cordless, portachiavi, e quant’altro) o ad un animale domestico (es: al collare di un cane) o ad ima persona (es: al polso di un bambino). Il trasponder è anch’esso realizzato con un dispositivo a radiofrequenza integrato in un microprocessore del tipo RFPIC prodotto dalla casa costruttrice Microchip. L’antenna trasmittente è stampata direttamente sul circuito stampato che funge da supporto ai componenti elettronici e per la batteria del trasponder. L’utilizzo di un dispositivo elettronico che integra due funzionalità così differenti quali microprocessore e trasmettitore, consente di raggiungere un elevato standard qualitativo in termini di dimensioni minime del trasponder, stabilità funzionale del dispositivo, elevata capacità in termini di programmabilità dello stesso ed economicità sotto il profilo del costo di produzione, conferendo all’invenzione una serie di vantaggi, che uniti al bassissimo consumo energetico dello stesso, rappresentano la vera innovazione rispetto lo stato attuale della tecnica. Tutti i circuiti possono essere realizzati in tecnologia SMD garantendo cosi una elevatissima integrazione circuitale e quindi ingombri modesti che per quanto concerne i trasponders si traducono in ingombri di pochi mm<3>. It is an electronic device that operates in UHF (hereinafter referred to as "receiver") and houses a microprocessor of the RFPIC type (produced by Microchip Technology Inc.) which manages the detection and decoding and panticollision of the signals received by the transmitters ( active transponders) supplied, also operating in the UHF band and also equipped with RFPIC microprocessors for the management of the transmission of the unique identification code (hereinafter referred to as "transponders" or "transponder" when referring to a transmitting device only). The transponders can be housed in objects of various geometric shapes, equipped with an elastic strap (or other mechanical or magnetic fastening system) which allows them to be fixed to objects, animals or people in order to signal to the owner of the same, the removal. of the aforementioned, by means of an acoustic and / or optical warning device and / or by means of vibration which can be excluded by means of special switches by the user. The receiver is housed in a container and can be equipped with a fastening clip designed to allow it to be hooked to the belt of the trousers, so that it can be easily transportable by the user. The aforementioned container may be equipped with a dispenser compartment for transponders. The presence of batteries allows the receiver to be used as a portable device for personal use. The program implemented in the transponder microprocessor manages the unique identification code associated with the single transponder and its transmission at random time intervals. In practice, an algorithm generates a random number within a defined time interval, for example 2 seconds, and this random number is used as a preset for a timer, which timer at the expiry of the aforementioned random time interval provides an enabling pulse to the transmitter that sends its identification code. This random impulse is similar under the stochastic profile to a random variable distributed according to a uniform distribution function. As regards the identification code, it is stored inside the EEPROM memory of the microprocessor using 20 bits, which guarantees 2 <20> = 1048576 different combinations or 1048576 different identification codes. Upon initial programming of each transponder, the identification code is entered. This solution allows to create a stochastic anti-collision protocol. In order to clarify the above concept, let's consider the following example: let's consider two transponders that transmit simultaneously and suppose that the duration of the transmission signal of each transponder is one thousandth of a second, while the random interval generated by each microprocessor is between zero and a second, under such hypotheses the probability that the two transmitted signals occur simultaneously to the receiver is given by the product of the single probabilities that the transmission signals will occur within the aforementioned time interval of one second. Therefore the collision probability will be: IO <-3> * 10 <-3> = 10 <-6>, that is a collision probability of "one in a million" (in fact the single transmission signals are assimilated to stochastic events independent and as is known the overall probability is given by the product of the single probabilities). Each single transponder must be previously "accredited" to the respective receiver. On each transponder there is a programming jumper (similar to a printed circuit switch) which, when activated, allows to transmit, in addition to the transponder identification code, a code that will be interpreted by the receiver as a request by a transponder to be accredited as device associated with it. In this way, the identification code of the transponder to be associated with the receiver will be acquired by the receiver which will memorize it permanently in the EEPROM memory present in the microprocessor of the receiver. With this procedure it will be possible to guarantee the correct functionality of the system even in the presence of other receiving devices (each one equipped with its own transponders), without mutual interference between them. The receiver will emit a signal (optical and / or acoustic and / or a vibration) when one of its transponders moves away from it, thus detecting Γ moving beyond the range of action of the device and thus preventing any accidental loss of the object / person / animal to which the transponder itself is attached. In fact, by placing a transponder, previously credited to its receiver, beyond its range of action (i.e. placing the transponder at such a distance that the signal is no longer received by the receiver), it will be detected that it is moving away from the receiver. Current state of the art: there are transponder devices on the market for the most part of the passive type, operating mainly with RFID technology. As these transponders are not powered autonomously, but by induction, they allow a limited range of action (understood as the range of the transmitter), while the proposed invention guarantees a wide range which in optimal conditions can reach a few tens of meters. In addition, each transponder is made with RFPIC technology and therefore houses a microprocessor capable of implementing an algorithm that creates a transmission protocol with anti-collision, made with a stochastic approach. The presence of the microprocessor directly on the transponder also allows optimized management of the stand-by phase in which the transponder is placed when it is housed in the dispenser compartment of the receiver device, as well as easy programming of the unique identification code. Finally, it should be noted that the 20-bit coding algorithm guarantees a very high rejection of spurious signals, ie signals not emitted by transponders but by other electronic devices operating in the UHF band, ensuring a low probability of "false signals". In the attached drawing, identified with Fig. 1, the block diagram of the system is shown. The transmitter device, indicated with RX, receives the identification code transmitted by a transponder through the antenna (indicated with 1 / A on the drawing), extracting the corresponding digitized signal (indicated with 1 / B on the drawing) which is acquired from an input of the RFPIC microprocessor. Figure 2 shows the presence of an active transponder, by way of example, housed (together with the supplied battery) in a sphere with a radius of a few centimeters (indicated with 2 / A on the drawing), a sphere equipped with an elastic strap which allows it to be attached to an object of common use (eg: mobile or cordless phone, key ring, and so on) or to a pet (eg: to a dog's collar) or to a person (eg: on the wrist of a child). The transponder is also made with a radiofrequency device integrated into a microprocessor of the RFPIC type produced by the manufacturer Microchip. The transmitting antenna is printed directly on the printed circuit that acts as a support for the electronic components and for the transponder battery. The use of an electronic device that integrates two such different functions such as microprocessor and transmitter, allows to reach a high quality standard in terms of minimum dimensions of the transponder, functional stability of the device, high capacity in terms of programmability of the same and cost-effectiveness under the production cost profile, giving the invention a series of advantages which, combined with its very low energy consumption, represent the real innovation with respect to the current state of the art. All the circuits can be made in SMD technology thus ensuring a very high circuit integration and therefore modest dimensions which, as far as the transponders are concerned, translate into dimensions of a few mm <3>.