PT78908B - Resonant tag circuit and deactvador for use in an electronic security system - Google Patents
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Abstract
Description
Descrição dos desenhos
1 invenção será mais perfeitamente compreendida atravée da descrição pormenorizada adiante tomada em conjugação com os desenhos anexos, nos quais:
A fig. 1 é um diagrama esquemático do um circuite ressonante tipo etiqueta de acordo com os princípios da invenção;
A fig. 2 é um diagrama esquemático de um circuito de ressonância tipo etiqueta com frequência dual, de acordo eom a invenção;
Às figs. 3 e 4 são vistas pictóricas dos respectivos lados do circuito ressonante tipo etiqueta da fig.
1;
As figs. 5 e 6 são vistas pictóricas dos respectivos lados do circuito ressonante tipo etiqueta da fig. 2;
A fig. 7 é um diagrama de blooos de um sistema de
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segurança electrónico que emprega a invenção;
A fig. 8 é um diagrama esquemático de uma variante de alternativa de um circuito ressonante tipo etiqueta de frequência única;
A fig. 9 é um diagrama esquemático de uma variante de alternativa de um circuito ressonante tipo etiqueta com frequência dual;
As figs. 10, 11 e 12 são representações em diagrama do mecanismo de interrupção eléctrica empregue na invenção;
A fig. 13 é um diagrama esquemático do aparelho electrónico para a determinação da frequência de ressonância do circuito tipo etiqueta a ser desactivado;
As figs. 14 e 15 são formas de onda úteis para ilus trar a operação do aparelho da fig. 13; e
A fig. 16 é um diagrama de blocos de um desactivador eleetrónico que fornece a energia de desactivação num intervalo controlado.
Descrição pormenorizada da invenção
Com referência à fig. 1 representa-se de forma esquemática um circuito ressonante tipo etiqueta que compreende um condensador Cl formado por placas de condensador 10 e 12 nas respectivas superfícies opostas de um substrato 14 que ó feito de um material dieléctrico ou electricamente isolante, e um indutor Dl em série com o condensador para originar uma só frequência de ressonância. 0 indutor está ligado numa extremidade à placa do condensador 10 e tem a outra extremidade ligada a um trajecto elêctrico 16 através do substrato 14 que está ligado à placa de condensador 12 através de um trajecto condutor 18. 0 indutor e a placa do condensador 10 são formados integralmente sobre uma superfície do substrato. Como àaso típico o indutor é formado como uma espiral rectangular sobre a superfície do substra-
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to. Analogamente a placa do condensador 12 e o trajecto de ligação associado são formados integralmente sobre a superfície oposta do substrato. A construção planar tipo etiqueta será descrita a seguir.
Una parte 20 do trajecto condutor 18 que confronta com a placa do condensador 10 é denteada ou formada de outro modo por forma a estar afastada da placa de condensador 10 segundo uma distância que é menor do que a distância entre as placas 10 e 12. Quando se aplica energia eléctrica suficiente ao circuito tipo etiqueta à frequência de ressonância do circuito ou próxima desta, a tensão entre as placas do condensador 10 e 12 aumenta até ocorrer interrupção eléctrica no ponto de queima formado pela parte dentada 20 do trajecto condutor. Uma vez que esta zona fornece a distância mais curta entre as placas do condensador a interrupção eléctrica ocorre sempre neste ponto. 0 arco eléetrico formado no ponto de interrupção é mantido pela energia que é fornecida continuamente ao circuite ressonante por uma fonte externa de potência. 0 arco eléctrico vaporiza metal na vizinhança da zona de interrupção 20 que destrói o trajecto condutor 18, destruindo deste modo permanentemente as caracteristicas de ressonância do circuito tip© etiqueta.
Uma variante de alternativa do circuito ressonante tipo etiqueta está representada esquematicamente na fig. 2 na qual o circuito tipo etiqueta exibe 2 frequências de ressonância. Adicíonalmente ao condensador Cl formado pelas placas 10 e 12 e o indutor 11, o circuito da fig. 2 inclui um segundo condensador C2 formado pelas placas 22 β 24 e um indutor 12. À junção dos indutores II e 12 está ligada à placa de condensador 22. A outra extremidade do indutor 12 está ligada a a através da ligação 26 no substrato e que está ligada através de um trajecto condutor 28 à placa de condensador 24. Um trajecto condutor 30 entreliga as placas de condensador 24 e 12, e este trajecto condutor inclui uma
zona do interrupção denteada 32 colocada em frente à placa de condensador 22. Emprega-se uma frequência de ressonância para a detecção de etiqueta por um sistema de segurança electronic© associado, e a outra frequência de ressonância é empregue para a desactivação da etiqueta. Geralmente a frequência de desactivação é escolhida de modo a ser uma das frequências atribuídas pela Comissão Federal de Comunicação (FCC) de forma a situar-se na banda industrial, cien tífica e médica (ISM) de modo que a energia radiada para desactivação da etiqueta pode ter uma potência relativamente alta sem exigir uma licença federal especial. A frequência de detecção é geralmente escolhida de modo a estar abran gida por uma banda de frequência atribuída a detectores de campo perturbado. Uma frequência de detecção de 8,2 MHZ é típica.
0 condensador C2 e o indutor 12 são os componentes primários que formam um circuito ressonante sintonizado na frequência de desactivação, enquanto que o indutor II em conjugação com o condensador Cl são os componentes primários que formam um circuito ressonante sintonizado para a frequência de detecção. Devido ao acoplamento mutuo todos os componentes actuam entre si de modo a originarem as frequências exactas de detecção e desactivação. Quando se aplica energia suficiente ao circuito na frequência de desactié’"' «
vação a tensão aumenta entre as placas de condensador 22 e 24 até que a película de substrato quebre no ponto de interrupção 32. Novamente a interrupção ocorre sempre n© ponto de interrupção uma vez que este ponto ou região 32 proporciona a distância mais curta entre às placas de condensador 22 e 24. 0 arco eléctrico criado na interrupção é mantido pela energia que é fornecida ao circuito ressonante a partir de uma fonte de potência externa, e este arco origina a vaporização de metal na vizinhança da região de
interrupção, incluindo a parte adjacente do trajecto condutor 30. Quando a energia externa é interrompida o arco eléctrico extingue-se. As propriedades de ressonância da etiI.
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queta à frequência de detecção são destruídas permanentemente uma vez que já não há uma ligação eléctrica entre a placa de condensador 24 e a placa de condensador 12.
Os circuitos ressonantes das figs. 1 e 2 não exigem e uso de um pequeno fusível estreito e deste modo não há qualquer resistência adicional colocada em série com o indutor e o condensador do circuito. Deste mode não há degradação do factor Q do circuito ressonante. Além disse, uma vez que o arco elêctrico se forma entre as placas do condensador e não sohre a superfície, os materiais que cobrem eu estão em contacto com a superfície das placas do condensador não afectam significativamente a capacidade do arco elêctrico para vaporizar metal na vizinhança do arco. A fim de maximizar a tensão desenvolvida entre as placas de condensador 22 e 24 a capacitância do condensador C2 deve ser tão pequena quanto possível e a indutância do indutor D2 deve ser tão grande quanto possível, para proporcionar ressonância na frequência de desactivação pretendida. 0 condensador C2 pode ser construído muito pequeno fisicamente e não aumenta significativamente o tamanho global e o custe do circuito tipo etiqueta de frequência dual da fig. 2.
O circuito ressonante tipo etiqueta da fig. 1 é ilustrado em construção típica nas figs. 3 e 4 que, respectivamente, mostram as superfícies planares opostas da etiqueta. Com referência à fig. 3 o indutor Dl é formado come uma espiral plana 40 sobre a superfície do substrato de película plástica delgada 42. A película plástica serve come dieléctrico do condensador de placas paralelas, bem como de substrato de suporte para e circuito. 0 trajecte em espiral estende-se entre uma área condutora interna 44 e uma área condutora interna 46. A área condutora interna 46 serve de placa de condensador 10. Na superfície oposta da etiqueta, cemo está representado na fig. 4, as áreas condutoras 48 e 50 estão alinhadas com as áreas condutoras respectivas 44 e 46, e estão interligadas por um trajecto condutor 52. À
10 área condutora 50 serve como placa de condensador 12 e deste modo o condensador Cl é proporcionado pelas áreas condutoras 46 e 50, que se confrontam. Uma interligação condutora 54 liga as áreas condutoras 44 e 48 entre si para completar e circuito. À área condutora 50 inclui as reentrâncias 51 adjacentes à área da junta entre a área condutora 50 e o trajecto condutor 52. Esta área inclui uma parte denteada 56 de medo a proporcionar uma área condutora sobre o trajecto 52 que confronta a área condutora 46 e que está mais próxima desta do que 0 espaço entre as áreas condutoras 46 e 50. Este denteado 56 proporciona 0 ponto de interrupção no qual ocorre a interrupção electrica em resposta à aplicação de energia a partir de uma fonte externa à frequência de ressonância do circuito da etiqueta, e de potência suficiente para originar a interrupção.
0 circuito tipo etiqueta de frequência dual da fig. 2 está representado como construção típica nas figs. 5 e 6, que representa as respectivas superfícies planas opostas da etiqueta. 0 indutor Ll é formado por uma espiral plana 60 sobre a superfície da película plástica 62, estendendo-se esta espiral entre as áreas condutoras 64 e 66. 0 condutor 12 ó formado por uma espiral plana 68 sobre a superfície da película e que se estende entre a área condutora 64 e a áres condutora 70. Na superfície ©posta da película de substrato representada na fig. 6, existem as áreas condutoras 72, 74, e 76, alinhadas respectivamente com as áreas condutoras 64, 66 e 70 sobre a outra superfície do substrato. Ás áreas condutoras 72 e 74 estão interligadas por um trajecto condutor 78, enquanto que as áreas condutoras 72 e 76 estão ligadas per um trajecto condutor 80. Existe um ponto de interrupção no trajecto condutor 78 formado pelo denteado de uma parte 82 do trajecto que confronta a área condutora 64. 0 condensador Cl da fig. 2 é constituído pelas áreas condutoras 66 e 74, enquanto que 0 condensador C2 é constituído pelas áreas condutoras 64 e 74. Existe uma interligação condutora 84 entre as áreas condutoras 70 e 76 através da película de
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substrato para completar o circuito. 0 circuito funciona da maneira descrita por forma a originar a destruição das propriedades de ressonância do circuito tip® etiqueta na frequência de detecção por interrupção ©u vaporização do trajeeto condutor próximo do ponto de interrupção 82, em resposta a um arco elêctrico.
Os circuitos ressonantes tipo etiqueta aqui descritos são análogos aos da patente 3 810 147 do presente inventor. A construção dos circuitos tipo etiqueta é feita preferivelmente de acordo com © processo de fabricação de circuitos planares que é objecto da patente 3 913 219 do presente inventor.
Está representado na fig. 7 um aparelho para uso na desactivação das propriedades de ressonância dos circuitos tipo etiqueta descritos acima. Este aparelho inclui uma antena 90 que detecta a presença de um circuito ressonante tipo etiqueta 92, e acoplada a um sistema sensor da etiqueta 94 que fornece um sinal de saída a um indicador da presença da etiqueta 96 e a um indicador de desactivação da etiqueta 98. 0 sistema de detecção de etiqueta 94 tambám fornece um sinal de controle a um sistema de desactivação da etiqueta 100 que compreende uma antena 102. 0 sistema de desactivação da etiqueta pode também ser activado anualmente pelo controle manual 104. Ao detectar a presença do circuite tipo etiqueta 92 o sistema de detecção da etiqueta 94 spera disparando o sistema de desactivação 100 que origina a irradiação pela antena 102 de radiação à frequência de ressonância do circuito tipo etiqueta, e de potência suficiente para originar a interrupção eléctrica no ponto de interrupção do circuito tipo etiqueta e a formação de um arco elêctrico. No caso de um circuite tipo etiqueta de frequência dual que está a ser detectado o sistema de desactivação ferneee energia à frequência de desactivação da etiqueta. Indicações visuais ou outras indicações podem ser fornecidas pelos indicadores 96 e 98 da presença e da desac»'
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12 tivação da etiqueta.
Se o circuito tip® etiqueta fór um circuito ressonante simples como representado na fig. 1, o sistema de detecção da etiqueta 94 opera de forma a determinar a frequência de ressonância da etiqueta particular 92 que está a ser detectada, e a originar um ainal de controle para o sistema de desactivação 100 representativo da frequência de ressonância medida da etiqueta. Em resposta ao sinal de controlo o sistema de desactivação emite radiação a esta frequência de ressonância e proporciona um acoplamento eficiente ao circuito da etiqueta para a destruição das suas propriedades de ressonância. 0 sistema de detecção da etiqueta 94 pode incluir o aparelho representado na fig. 13 para determinar a frequência de ressonância aproximada do circuite da etiqueta. Um escilador controlado por tensão 150 comanda a antena de detecção da etiqueta 90, sendo o oscilador controlado pela saída de um micro-computador 152 por meio de um conversor digital-análogo 154· 0 micro-computador armazena valores digitais que apos conversão à forma analógica pelo conversor 154 comandam o oscilador 150 de modo a produzir um varrimento de frequência contínuo. O sinal da antena é aplicado ao conversor análogo-digital 156, cuja saída digital é aplicada ao microcomputador 152 que armazena esta saída digital.
A operação do aparelho da fig. 13 será explicada em conjugação com a forma de onda das figs. 14 e 15. A saída âo oscilador controlado por tensão 150 é representada na fig. 14 e compreende passos de frequência, ocorrendo cada passo num correspondente intervalo de tempo ou número do passo. A fig. 15 representa a corrente através da antena 90 em relação ao tempo. Não havendo um circuito ressonante presente a corrente através da antena diminui à medida que a frequência do oscilador aumenta, como está representado pela parte retilínea da forma de onda da fig. 15. Com um circuito ressonante 92 presente próximo da antena 90 a impedância do
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circuite ressonante será reflectida na antena e criginará uma redução abrupta da corrente de antena como está representado na fig. 15. A corrente através da antena é convertida nos valores digitais pelo conversor 156, e estes valores digitais sao armazenados na memória do microcomputador 152.
0 numere do passo que corresponde ao valor mínimo dos valeres de corrente armazenados corresponde à frequência de ressonância aproximada do circuito da etiqueta. 0 valor digital armazenado representando a frequência de ressonância e convertido num sinal analógico para controle do oscilador 150 de modo a proporcionar uma saída à frequência de ressonância para actuação do sistema de desactivaçãe 100 (fig.
7) para a destruição das propriedades de ressonância do cir cuito da etiqueta 92.
A energia de desactivação é aplicada durante um período de tempo previamente determinado fixado de acordo com tempo previsto para a desactivação da etiqueta. Após a desactivação o sistema de detecção de etiqueta 94 está operativo para detectar a presença de etiquetas, e se a etiqueta foi desaetivada o indicador 98 recebe energia de modo a mostrar que ocorreu a desactivação. Se a etiqueta 92 aindí. estiver operativa na sua frequência de ressonância como foi detectade pelo sistema de resssnância 94, ® sistema de desactivação 100 entrará de novo em funcionamento para outro ciclo de desactivação. 0 ciclo de desactivação será repetidc um eerto número de vezes até ocorrer a desactivação. Se não ocorrer qualquer desactivação após um número previamente determinado de ciclos um sistema de aviso pode avisar o operador de que aquela etiqueta particular nãe foi desactivada. 0 operador pode então actuar manualmente o sistema de desactivação para a desactivação da etiqueta, ou tomar qualquer outra acção para desactivar ou destruir a etiqueta.
Como alternativa, o sistema de detecção de etiqueta 94, ao detectar um circuito ressonante tipo etiqueta 92
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pode originar que o sistema de desaetivação 100 accione a antena 102 eia um sinal de potência relativamente alta que seja lentamente varrido em frequência em tomo da frequência de ressonância da antena 92. 0 aparelho pode trabalhar de modo a alternadamente detectar a presença da etiqueta e activar o campo da desaetivação de maneira eíclica, até a etiqueta ser desactivada. Novamente o operador pode ser avi sado por meios apropriados no caso de uma etiqueta particular não ter sido desactivada.
No caso de se empregar um circuito tipo etiqueta de frequência dual, o sistema de detecção 94 opera de forma a detectar a frequência de ressonância da etiqueta, enquanto que o sistema de desaetivação 100 opera de forma a fornecer energia à frequência de desaetivação ressonante da etiqueta. Nm aparelho apropriado para a desaetivação e a detecção de etiquetas com 2 frequências é descrito na patente 3 938 044 do mesmo inventor que a presente.
Nas figs. 8 e 9 estão representados circuitos ressonantes de construção alternativa e reconhece-se que são semelhantes aos respectivos circuitos das figs. 1 e 2. Nas variantes das figs. 8 e 9 é feito um denteado em qualquer ponto ou pontos múltiplos escolhidos numa ou em ambas as placas de condensador para reduzir a espessura da película de dieléctrico nestes denteados, e deste modo reduz a tensão necessária para originar um arco através das placas de condensador. Na variante da fig. 8 o denteado está represen tado na placa de condensador 12a. Na variante da fig. 9 o denteado está representado na placa de condensador 24a. Ao aplicar-se energia à frequência de ressonância do circuito tipo etiqueta, com valor suficiente ©corre uma interrupção eléctrica através da película de dieléctrico no ponto do denteado e uma vez que a energia é aplicada ao circuito tipo etiqueta o arce tende a ser mantido e a formar um pias ma entre as placas de condensador. Devido ao valor Q do cir cuite ressonante é dissipada muito pouca energia no próprio
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circuito ressonante e a energia é dissipada no arco formado entre as placas. A energia do arco aquece rapidamente o plasma e origina a vaporização do metal que forma as placas de condensador. 0 metal vaporizado obriga o arco a tornar-se condutor e curto-circuita as placas de condensador, o que temporariamente destrói as propriedades de ressonância do circuito e obrigam a tensão através do arco e a corrente através do arco a cessarem rapidamente. 0 arco deste modo arrefece e origina a deposição do metal previamente vaporizado entre as placas de condensador.
Se se formar um curto-circuito o circuito tipo etiqueta está permanentemente destruído. Se não se formar um curto-circuito a tensão eleva-se novamente entre as placas de condensador em resposta à energia aplicada e o processo repete-se. Uma vez que a película de plástico tenha já sido rompida e enfraquecida no ponto de interrupção, o arco forma-se novamente em geral no mesmo ponte e vaporiza-se e deposita-se mais metal até ocorrer um curto-circuito permanente. Á sequência de desactivação está representada nas figs. 10 a 12. Na fig. 10 representa-so o começo de uma interrupção por tensão através da película de plástico 110 e entre as placas 112 e 114. A formação do plasma apos a descarga do arco está representada na fig. 11 e a deposição final do metal ao longo do trajecto de descarga para curto-circuitar as placas de condensador está figurada na fig. 12.
Se a potência de desactivação for muito alta é possível que se queime uma parte da placa do condensador som a formação de um curto-circuito através das placas.
Isto origina uma ligeira alteração de frequência de ressonância em cada formação e extinção do arco, até que deixe de poder formar-se o arco, embora a etiqueta ainda possua uma frequência de ressonância. A potência de desactivação deve ser controlada com exactidão, ou o processo de desactivação controlado electronicamente para desligar o desac'-^7·
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tivador imediatamente após se formar o primeiro arco. O desactivador pode ser reenergizado ciclicamente como se descreveu, até se criar um curto-circuito permanente entre as placas de condensador. Uma vez que a antena do desactivador está aeoplada ao circuite tipo etiqueta, a impedância deste circuito tipo etiqueta reflecte-se na antena de desactivação. Ào formar-se o arco a impedância do circuito ressonante muda abruptamente e esta mudança é reflectida directamente para a antena de desactivação e pode ser detectada pelo sistema de desactivação e empregue para controlar com exactidão o sistema de desactivação. Deste modo ao detectar-se uma variação abrupta na corrente de antena de desactivação, causada pela mudança de impedância no circuito ressonante tipo etiqueta, em resposta a uma interrupção por arco, o sistema de desactivação pode ser desligado e reapli cado ciclicamente de modo a originar a formação do arco e a deposição do metal ao longo do trajecto de descarga entre as placas do condensador, de modo a produzir de maneira controlada a desactivação das propriedades de ressonância do circuito tipo etiqueta.
0 sistema de desactivação 100 pode ser controlado da maneira representada na fig. 16. 0 sistema detector de etiqueta 94 fornece um sinal de etiqueta em resposta ao sinal de radiofrequência com varrimento que passa através da frequência de ressonância do circuito de etiqueta, e este sinal de etiqueta é aplicado a um filtro passa-altos 160 de transição abrupta. 0 filtro 160 elimina os componentes de modulação e essencialmente todos os componentes do
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espectro do sinal de etiqueta. Quando se forma um arco atra vés das placas de condensador resulta uma variação relativa mente grande e abrupta na corrente através da antena 90, e este sinal passa pelo filtro passa-altos 160 para um detector de limiar 162 que dispara um temporizador 164 que determina o intervalo de tempo durante o qual está operativo © sistema de desactivação de etiqueta 100. 0 ciclo da
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operação pede ser repetido na medida do necessário para deeactivar as propriedades de ressonância do circuito tipo etiqueta.
A invenção nao está limitada pelo que foi descrito e representado em particular, excepto como é indicado nas reivindicações anexas.
Description of the drawings
The invention will be more fully understood by way of the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings in which:
FIG. 1 is a schematic diagram of a label-like resonant circuit according to the principles of the invention;
FIG. 2 is a schematic diagram of a dual frequency label type resonant circuit according to the invention;
To Figs. 3 and 4 are pictorial views of the respective sides of the tag-like resonant circuit of Fig.
1;
FIGS. 5 and 6 are pictorial views of the respective sides of the tag-like resonant circuit of Fig. 2;
FIG. 7 is a block diagram of a
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electronic security employing the invention;
FIG. 8 is a schematic diagram of an alternative variant of a single frequency label type resonant circuit;
FIG. 9 is a schematic diagram of an alternative variant of a dual frequency label type resonant circuit;
FIGS. 10, 11 and 12 are diagrammatic representations of the electrical interruption mechanism employed in the invention;
FIG. 13 is a schematic diagram of the electronic apparatus for determining the resonance frequency of the tag-like circuit to be deactivated;
FIGS. 14 and 15 are waveforms useful for illustrating the operation of the apparatus of Fig. 13; and
FIG. 16 is a block diagram of an electrostatic deactivator that provides the deactivation energy in a controlled range.
Detailed description of the invention
Referring to Fig. 1 is schematically depicted a label-like resonant circuit comprising a capacitor C1 formed by capacitor plates 10 and 12 on respective opposing surfaces of a substrate 14 which is made of a dielectric or electrically insulating material and a series inductor D1 with the condenser to give a single resonant frequency. The inductor is connected at one end to the capacitor plate 10 and has the other end connected to an electrical path 16 through the substrate 14 which is connected to the capacitor plate 12 via a conductive path 18. The inductor and the capacitor plate 10 are formed integrally on a surface of the substrate. As is typical the inductor is formed as a rectangular spiral on the surface of the substrate.
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to. Similarly, the condenser plate 12 and the associated attachment path are formed integrally on the opposing surface of the substrate. The planar type label construction will be described below.
A portion 20 of the conductive path 18 facing the condenser plate 10 is otherwise toothed or formed so as to be spaced apart from the condenser plate 10 by a distance which is smaller than the distance between the plates 10 and 12. When if sufficient electrical energy is applied to the tag-like circuit at or near the resonance frequency of the circuit, the voltage between the plates of the capacitor 10 and 12 increases until electrical interruption occurs at the point of burning formed by the toothed portion 20 of the conductive path. Since this zone provides the shortest distance between the plates of the condenser the electrical interruption always occurs at this point. The electric arc formed at the breakpoint is maintained by the energy that is continuously supplied to the resonant circuit by an external power source. The electric arc vaporizes metal in the vicinity of the interruption zone 20 which destroys the conductive path 18, thereby permanently destroying the resonance characteristics of the tag circuit.
An alternative variant of the label-like resonant circuit is shown schematically in Fig. 2 in which the tag-like circuit displays 2 resonant frequencies. In addition to the capacitor C1 formed by the plates 10 and 12 and the inductor 11, the circuit of Fig. 2 includes a second capacitor C2 formed by the plates 22β24 and an inductor 12. At the junction of the inductors II and 12 is connected to the capacitor plate 22. The other end of the inductor 12 is connected through the connection 26 on the substrate and which is connected via a conductive path 28 to the capacitor plate 24. A conductive path 30 interconnects the capacitor plates 24 and 12, and this conductive path includes a
zone of the jagged interrupt 32 disposed in front of the capacitor plate 22. A resonance frequency is used for label detection by an associated electronic safety system, and the other resonant frequency is employed for the deactivation of the tag. Generally the frequency of deactivation is chosen to be one of the frequencies assigned by the Federal Communications Commission (FCC) in order to be located in the industrial, scientific and medical (ISM) band so that the radiated energy for deactivation of the label can have a relatively high power without requiring a special federal license. The detection frequency is generally chosen so as to be encompassed by a frequency band assigned to disturbed field detectors. A detection frequency of 8.2 MHZ is typical.
The capacitor C2 and the inductor 12 are the primary components that form a resonant circuit tuned to the frequency of deactivation, whereas the inductor II in conjunction with the capacitor C1 are the primary components that form a resonant circuit tuned to the detection frequency. Due to the mutual coupling all the components act together to give the exact detection and deactivation frequencies. When sufficient power is applied to the circuit at the discon- tinuation frequency
the tension increases between the capacitor plates 22 and 24 until the substrate film breaks at the point of interruption 32. Again, the interruption always occurs at the point of interruption since this point or region 32 provides the shortest distance between capacitor plates 22 and 24. The electric arc created at the interruption is maintained by the energy which is supplied to the resonant circuit from an external power source, and this arc causes the vaporization of metal in the vicinity of the resonance region.
interruption, including the adjacent part of the conductive path 30. When the external energy is interrupted the electric arc extinguishes. The resonance properties of ethyl.
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are permanently destroyed since there is no longer an electrical connection between the capacitor plate 24 and the capacitor plate 12.
The resonant circuits of Figs. 1 and 2 do not require and use a small narrow fuse and thus there is no additional resistance placed in series with the inductor and circuit capacitor. From this mode there is no degradation of the Q factor of the resonant circuit. Furthermore, since the electric arc forms between the plates of the condenser and does not overlap the surface, the materials covering I are in contact with the surface of the plates of the condenser do not significantly affect the ability of the electric arc to vaporize metal in the vicinity of the arc. In order to maximize the voltage developed between the capacitor plates 22 and 24 the capacitance of the capacitor C2 must be as small as possible and the inductance of the inductor D2 should be as large as possible to provide resonance at the desired deactivation frequency. The capacitor C2 can be constructed very small physically and does not significantly increase the overall size and cost of the dual frequency tag circuit of Fig. 2.
The tag-like resonant circuit of Fig. 1 is shown in typical construction in Figs. 3 and 4 which respectively show the opposing planar surfaces of the label. Referring to Fig. 3 the inductor D1 is formed as a planar spiral 40 on the surface of the substrate of thin plastic film 42. The plastic film serves as dielectric capacitor of parallel plates as well as substrate for supporting circuit. The spiral path extends between an inner conducting area 44 and an inner conducting area 46. The inner conductive area 46 serves as a capacitor plate 10. On the opposing surface of the tag, as shown in Fig. 4, the conductive areas 48 and 50 are aligned with the respective conductive areas 44 and 46, and are interconnected by a conductive path 52. To
The conductive area 50 serves as the capacitor plate 12 and in this way the capacitor C1 is provided by the conductive areas 46 and 50, which are confronted. A conductive interconnection 54 connects the conductive areas 44 and 48 to each other to complete and circuit. The conductive area 50 includes the recesses 51 adjacent the joint area between the conductive area 50 and the conductive path 52. This area includes a toothed portion 56 of fear to provide a conductive area on the path 52 which confronts the conductive area 46 and which is closer thereto than the space between the conductive areas 46 and 50. This notch 56 provides the breakpoint at which the electrical interruption occurs in response to the application of energy from a source external to the resonance frequency of the tag circuit , and of sufficient power to cause the interruption.
The dual frequency tag circuit of Fig. 2 is shown as typical construction in Figs. 5 and 6, which depicts the respective opposing flat surfaces of the label. The inductor Ll is formed by a planar spiral 60 on the surface of the plastic film 62, this spiral extending between the conductive areas 64 and 66. The conductor 12 is formed by a flat spiral 68 on the surface of the film and extending between the conductive area 64 and the conductive area 70. On the surface of the substrate film shown in Fig. 6, there are the conductive areas 72, 74, and 76 respectively aligned with the conductive areas 64, 66 and 70 on the other surface of the substrate. The conductive areas 72 and 74 are interconnected by a conductive path 78 while the conductive areas 72 and 76 are connected to a conductive path 80. There is a break point in the conductive path 78 formed by the toothing of a path portion 82 which confronts the conductive area 64. The capacitor C1 of Fig. 2 is comprised of the conductive areas 66 and 74 while the capacitor C2 is comprised of the conductive areas 64 and 74. There is a conductive interconnection 84 between the conductive areas 70 and 76 through the film
7
substrate to complete the circuit. The circuit operates in the manner described so as to cause destruction of the resonance properties of the tag circuit in the frequency of detection by interruption and vaporization of the conductive apparatus near the break point 82 in response to an electric arc.
The label-like resonant circuits described herein are analogous to those of the patent 3,810,147 of the present inventor. The construction of the tag-like circuits is preferably done in accordance with the planar circuit manufacturing process which is the subject of the patent 3,913,199 of the present inventor.
It is shown in Fig. 7 is an apparatus for use in deactivating the resonance properties of the tag-like circuitry described above. This apparatus includes an antenna 90 which detects the presence of a tag-like resonant circuit 92 and coupled to a sensor sensor system 94 that provides an output signal to an indicator of the presence of the tag 96 and to a tag deactivation indicator 98 The tag detection system 94 also provides a control signal to a tag deactivation system 100 which comprises an antenna 102. The tag deactivation system may also be activated annually by the manual control 104. Upon detecting the presence of the circuit type tag 92 the tag detection system 94 operates by triggering the deactivation system 100 which causes irradiation by the radiation antenna 102 to the resonance frequency of the tag-type circuit and of sufficient power to cause the electrical interruption at the circuit breakpoint type etiquette and the formation of an electric arc. In the case of a dual frequency tag type circuitry being detected, the deactivation system will power the frequency of deactivation of the tag. Visual indications or other indications may be provided by the presence and deactivation indicators 96 and 98,
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The label.
If the tip circuit labels a simple resonant circuit as shown in Fig. 1, the tag detection system 94 operates to determine the resonance frequency of the particular tag 92 being detected, and to give a control signal to the deactivation system 100 representative of the measured resonance frequency of the tag. In response to the control signal the deactivation system emits radiation at this resonant frequency and provides efficient coupling to the tag circuit for the destruction of its resonance properties. The label detection system 94 may include the apparatus shown in Fig. 13 to determine the approximate resonance frequency of the label circuitry. A voltage controlled squirrel 150 controls the label detection antenna 90, the oscillator being controlled by the output of a microcomputer 152 by means of a digital-to-analog converter 154. The micro-computer stores digital values that after conversion to analog form by the converter 154 command the oscillator 150 in order to produce a continuous frequency scan. The antenna signal is applied to the analog-to-digital converter 156, the digital output of which is applied to the microcomputer 152 which stores this digital output.
The operation of the apparatus of fig. 13 will be explained in conjunction with the waveform of Figs. 14 and 15. The output of the voltage controlled oscillator 150 is shown in Fig. 14 and comprises frequency steps, each step occurring at a corresponding time interval or step number. FIG. 15 represents the current through antenna 90 with respect to time. If there is no resonant circuit present the current through the antenna decreases as the oscillator frequency increases, as represented by the rectilinear part of the waveform of Fig. 15. With a resonant circuit 92 present near the antenna 90 the impedance of the
13 'β
resonant circuit will be reflected in the antenna and will cause an abrupt reduction of the antenna current as shown in Fig. 15. The current through the antenna is converted into the digital values by the converter 156, and these digital values are stored in the memory of the microcomputer 152.
The number of the step corresponding to the minimum value of the stored current values corresponds to the approximate resonance frequency of the circuit of the label. The stored digital value representing the resonant frequency is converted into an analog signal for controlling the oscillator 150 so as to provide an output at the resonant frequency for actuation of the deactivation system 100 (FIG.
7) for destroying the resonance properties of the label circuit 92.
The deactivating energy is applied during a predetermined period of time fixed in accordance with the time provided for the deactivation of the label. Upon deactivation the label detection system 94 is operative to detect the presence of labels, and if the label has been deactivated the indicator 98 is energized to show that the deactivation has occurred. If the label 92 is there. is operative at its resonant frequency as detected by the resuscitation system 94, the deactivation system 100 will again go into operation for another deactivation cycle. The deactivation cycle will repeat a number of times until deactivation occurs. If no deactivation occurs after a predetermined number of cycles a warning system can warn the operator that that particular label has been deactivated. The operator may then manually actuate the deactivation system for the deactivation of the label, or take any other action to deactivate or destroy the label.
As an alternative, the tag detection system 94, upon detecting a tag-like resonant circuit 92
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may cause the deactivation system 100 to actuate the antenna 102 to a relatively high power signal that is slowly swept in frequency around the resonant frequency of the antenna 92. The apparatus may operate to alternately detect the presence of the tag and activate the deactivation field in an ecyclical manner, until the label is deactivated. Again the operator can be operated by appropriate means in case a particular tag has not been deactivated.
In the case where a dual frequency label circuit is employed, the detection system 94 operates to detect the resonance frequency of the tag, while the deactivation system 100 operates to provide power to the resonant deactivation frequency of the tag . A suitable apparatus for the deactivation and detection of 2-frequency labels is described in the patent 3,938,044 of the same inventor as the present.
In Figs. 8 and 9 are depicted alternate resonant circuitry and are recognized to be similar to the respective circuitry of FIGS. 1 and 2. In the variants of FIGS. 8 and 9 is tapered at any point or multiple points selected on one or both of the capacitor plates to reduce the thickness of the dielectric film in these teeth, and thereby reduces the tension required to cause an arc through the capacitor plates. In the variant of Fig. 8 is formed on the condenser plate 12a. In the variant of Fig. 9 the tooth is shown on the condenser plate 24a. When energy is applied to the resonance frequency of the tag-type circuit, sufficient electric current runs through the dielectric film at the point of the cogwheel and once the energy is applied to the tag-like circuit the maple tends to be maintained and to form a sink between the condenser plates. Due to the Q value of the resonant circuit, very little energy is dissipated in the
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resonant circuit and the energy is dissipated in the arc formed between the plates. The arc energy rapidly heats the plasma and causes the vaporization of the metal forming the condenser plates. The vaporized metal causes the arc to become conductive and short circuits the capacitor plates, which temporarily destroys the resonance properties of the circuit and forces the voltage through the arc and current through the arc to cease rapidly. The arc in this way cools and causes the deposition of the previously vaporized metal between the condenser plates.
If a short circuit occurs, the tag-type circuit is permanently destroyed. If there is no short circuit the voltage rises again between the capacitor plates in response to the applied energy and the process repeats itself. Once the plastic film has already been ruptured and weakened at the break point, the arc is generally formed on the same bridge and vaporized and deposited further until a permanent short-circuit occurs. The deactivation sequence is shown in Figs. 10 to 12. In Fig. 10 is the start of a voltage interruption through the plastic film 110 and between the plates 112 and 114. The formation of the plasma after arc discharge is shown in Fig. 11 and the final deposition of the metal along the discharge path to short-circuit the capacitor plates is shown in Fig. 12.
If the power of deactivation is too high it is possible that if a part of the condenser plate is burned, it may cause a short circuit to form through the plates.
This causes a slight change of resonance frequency at each formation and extinction of the arc, until the arc can no longer be formed, although the label still has a resonant frequency. The power of deactivation shall be accurately controlled, or the electronically controlled deactivation process to turn the power off.
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6:
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immediately after forming the first arc. The deactivator may be cyclically re-energized as described, until a permanent short-circuit is created between the capacitor plates. Once the deactivator antenna is connected to the tag-type circuitry, the impedance of this tag-type circuit is reflected in the deactivation antenna. As the arc is formed the impedance of the resonant circuit changes abruptly and this change is reflected directly to the deactivation antenna and can be detected by the deactivation system and employed to accurately control the deactivation system. Thus, upon the detection of an abrupt change in the deactivating antenna current caused by the impedance change in the label-type resonant circuit in response to an arc interruption, the deactivation system may be cycled and reapplied cyclically to cause the formation of the arc and the deposition of the metal along the discharge path between the capacitor plates so as to produce in a controlled manner the inactivation of the resonance properties of the tag-like circuit.
The deactivation system 100 may be controlled in the manner shown in FIG. 16. The tag detector system 94 provides a tag signal in response to the scanning radio frequency signal passing through the resonance frequency of the tag circuit, and this tag signal is applied to an abrupt high pass filter 160 . The filter 160 eliminates the modulation components and essentially all components of the modulus.
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spectrum of the tag signal. When an arc is formed across the capacitor plates a relatively large and abrupt variation in current flows through the antenna 90, and this signal passes through the high pass filter 160 to a threshold detector 162 which triggers a timer 164 which determines the time interval during which the tag deactivation system 100 is operative.
l & l
The operation must be repeated as necessary to deactivate the resonance properties of the label circuit.
The invention is not limited by what has been described and represented in particular, except as indicated in the appended claims.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PT78908A PT78908B (en) | 1984-04-23 | 1984-07-13 | Resonant tag circuit and deactvador for use in an electronic security system |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/US1984/000613 WO1985004975A1 (en) | 1982-05-10 | 1984-04-23 | Resonant tag and deactivator for use in an electronic security system |
PT78908A PT78908B (en) | 1984-04-23 | 1984-07-13 | Resonant tag circuit and deactvador for use in an electronic security system |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
PT78908A PT78908A (en) | 1984-08-01 |
PT78908B true PT78908B (en) | 1986-06-03 |
Family
ID=34797911
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PT78908A PT78908B (en) | 1984-04-23 | 1984-07-13 | Resonant tag circuit and deactvador for use in an electronic security system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
PT (1) | PT78908B (en) |
-
1984
- 1984-07-13 PT PT78908A patent/PT78908B/en active IP Right Revival
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
PT78908A (en) | 1984-08-01 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
NF3A | Restitutio in integrum |
Effective date: 19940421 |