RU2812331C1 - Катушка индуктивности для rfid-тега - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к катушке индуктивности. Технический результат заключается в улучшении характеристик связи при установке в шине RFID-тега, содержащего катушку индуктивности. Катушка индуктивности используется в RFID-теге, несущем RF-чип и монтажную плату, на которой установлена шаблонная катушка индуктивности, подсоединенная к RF-чипу, при этом RFID-тег установлен в шине; катушка индуктивности держится в кольцеобразном пазу корпуса, в котором содержится монтажная плата, и окольцовывает монтажную плату; первый конец катушки индуктивности выступает из корпуса и образует первый элемент антенны; второй конец катушки индуктивности выступает из корпуса и образует второй элемент антенны; первый элемент и второй элемент расположены параллельно, при этом длина продления первого элемента больше длины продления второго элемента; катушка индуктивности и шаблонная катушка индуктивности образуют трансформатор связи и число витков катушки индуктивности меньше по сравнению с числом витков шаблонной катушки индуктивности. 5 з.п. ф-лы, 22 ил.

Description

[Область техники]

[0001]

Данное изобретение относится к катушке индуктивности для RFID-тега.

[Уровень техники]

[0002]

В патентном документе 1 (републикация в Японии в официальном бюллетене № 2007-083574) обнародована информация о беспроводном IC-устройстве, отличающемся тем, что оно содержит беспроводный IC- чип, монтажную плату с цепью питания, подсоединенную к беспроводному IC-чипу и снабженную цепью питания, включающей цепь резонанса, которая обладает установленной частотой резонанса, и панель излучения, на которой наклеена либо расположена на близком расстоянии монтажная плата с цепью питания и которая излучает выходной сигнал, полученный от цепи питания и/или получает входной сигнал с последующей подачей его в цепь питания, при этом частота выходного и/или входного сигнала фактически соответствует частоте резонанса цепи резонанса.

[0003]

В патентном документе 2 (нерассмотренный патент в официальном бюллетене № 2011-097586) размещена информация о комплексе собственно изделия и электронного тега, где электронный тег является видом тега, который несет запоминающее уникальные данные изделия электронное устройство и присоединенную к электронному устройству антенну для отправки запомненных данных на устройство удаленного считывателя; часть изделия по крайней мере частично состоит из материала, включающего резину, а электронное устройство и антенна установлены на части изделия и одновременно имеют способ внешнего контакта; антенна обладает гибкостью, по крайней мере частично состоит из гибкого электропроводящего материала, а гибкий электропроводящий материал по крайней мере частично содержит электропроводящую резину.

[0004]

В патентном документе 3 (нерассмотренный патент в официальном бюллетене № 2017-132291) обнародована информация о шине со встроенным RFID-тегом, имеющим RFID-чип и антенну, в котором антенна состоит из первой антенны, которая соединена с RFID-чипом, и второй антенны, которая установлена вне первой антенны и присоединена к первой антенне посредством электромагнитной связи, и RFID-чип и первая антенна закреплены на первом стационарном элементе, RFID-тег расположен на внешней части по направлению диаметра шины на краю слоя каркаса, а вторая антенна присоединена посредством электромагнитной связи к электропроводящему корду слоя каркаса, который образует слой каркаса.

[Документы предшествующего уровня техники]

[Патентный документ]

[0005]

[Патентный документ 1] Републикация в Японии в официальном бюллетене № 2007-083574

[Патентный документ 2] Нерассмотренный патент в официальном бюллетене № 2011-097586

[Патентный документ 3] Нерассмотренный патент в официальном бюллетене № 2017-132291

[Сущность изобретения]

[Задача, решаемая изобретением]

[0006]

В качестве устройства записи и считывания информации в бесконтактном формате, которое позволяет записывать либо считывать информацию с использованием электромагнитных волн, существует транспондер идентификации частот принимаемых волн (далее RFID-тег). Установка транспондера на шине позволяет осуществлять запись и считывание информации на транспондере и тем самым контролировать шину.

Например, для шин колесного транспортного средства, включая легковые автомобили и т.д., необходимо иметь уникальную информацию о каждой шине такую, как технические характеристики, история производства, история эксплуатации и т.д., для производственного и логистического контроля и контроля за техобслуживанием шины во время эксплуатации, а также для производственного контроля и контроля за техобслуживанием восстановленной шины, изношенная зона протектора которой восстановлена, после первого этапа эксплуатации.

[0007]

Деформация внутри шины, которая возникает во время движения колесного транспортного средства, концентрируется в пограничной плоскости между резиновой оболочкой, покрывающей электронные компоненты такие, как RFID-тег, и прилегающим элементом, в результате чего возникает проблема появления трещин между электронным компонентом и прилегающим элементом.

С другой стороны, при увеличении содержания технического углерода в резиновой оболочке, покрывающей электронный компонент, с целью повышения долговечности, возникает вероятность влияния на передающие функции прикрепленного к шине RFID-тега, что вызывает невозможность передачи данных.

[0008]

Традиционно большинство RFID-тегов, которые используются путем вживления в резиновые изделия такие, как шины для автомобилей, являются RFID-тегами, в которых применен метод полуволновой дипольной антенны. Однако, в случае вживления RFID-тега, в котором применен метод дипольной антенны, в резиновое изделие, содержащее технический углерод, между двумя точками питания RFID-тега соединено сопротивление от нескольких десятков до нескольких сотен кОм, и его наличие между двумя элементами антенны в полуволновой дипольной антенне будет оказывать большое влияние на электрический импеданс и на фактическую электрическую длину.

[0009]

Кроме того, в обычной дипольной антенне в связи с тем, что RF-чип располагается в центре дипольной антенны, во время сильного расширения/сжатия шины есть проблема разрушения контактной части RF-чипа и двух антенн, которые присоединены к обоим краям RF-чипа, что приводит к невозможности передачи данных.

[0010]

Кроме того, в случае вживления непосредственно в шину RFID-тега, имеющего дипольную антенну, есть также проблема изменения формы и электрической длины дипольной антенны в процессе производства шины, например при вулканизации, что приводит к ухудшению характеристик таких, как возможное расстояние передачи в частоте передачи RFID-тега.

[0011]

В беспроводном IC-устройстве, изобретение которого описано в патентном документе 1, между беспроводным IC-чипом и панелью излучения расположена цепь питания, включающая цепь резонанса, которая обладает установленной частотой, и устройство организовано так, чтобы частота выходного и/или входного сигнала фактически соответствовала частоте резонанса цепи резонанса.

Однако, в связи с тем, что панель излучения имеет электромагнитное и/или емкостное соединение с цепью питания (первый пример осуществления, см. Фиг. 1-7), существовала проблема того, что импеданс в источнике сигнала на панели излучения высок, и при вживлении беспроводного IC-устройства в резиновое изделие, содержащее технический углерод, его характеристики по возможному расстоянию передачи и т.п. легко подвергаются влиянию от импеданса технического углерода и относительной диэлектрической проницаемости резинового изделия.

[0012]

В комплексе собственно изделия такого, как резина шины, и электронного тега, изобретение которого описано в патентном документе 2, благодаря использованию в антенне гибкого электропроводящего материала, включающего по крайней мере частично электропроводящую резину, возможно механически осуществить его встроить в изделие.

Однако, существовала проблема того, что при вживлении электронного тега в резиновое изделие, содержащее технический углерод, характеристики беспроводного IC-устройства по возможному расстоянию передачи легко подвергаются влиянию от импеданса технического углерода и относительной диэлектрической проницаемости резинового изделия, а также при изготовлении антенны из электропроводящей резины фактор сопротивления был больше по сравнению с металлической антенной.

[0013]

В шине со встроенным RFID-тегом, изобретение которого описано в патентном документе 3, присутствуют первая антенна, которая соединена с RFID-чипом, и вторая антенна, которая установлена вне первой антенны и присоединена к первой антенне посредством электромагнитного соединения, и одновременно вторая антенна присоединена посредством электромагнитного соединения к электропроводящему корду слоя каркаса.

Однако, в связи с тем, что первая антенна и вторая антенна имели электромагнитное соединение и импеданс в источнике сигнала на второй антенне высок, опять-таки существовала проблема того, что при вживлении RFID-тега в резиновое изделие, содержащее технический углерод, его характеристики по возможному расстоянию передачи легко подвергаются влиянию от импеданса технического углерода и относительной диэлектрической проницаемости резинового изделия.

[0014]

Основной целью данного изобретения является предоставление катушки индуктивности для RF-тега, могущей образовать RFID-тегу, которая и в случае использования с приклеиванием либо вживлением в шину будет мало подвержена влиянию технического углерода, содержащегося в шине, и относительной диэлектрической проницаемости шины и отличаться превосходными характеристиками связи.

[Средство для решения задачи]

[0015]

(1) Катушка индуктивности для RF-тега в соответствии с аспектом используется в RFID-теге, который имеет RF-чип и монтажную плату, на которой установлена шаблонная катушка индуктивности, присоединенная к RF-чипу. RF-чип и шаблонную катушку индуктивности можно и установить путем расположения на поверхности монтажной платы и встроения внутри монтажной платы.

Монтажная плата и катушка индуктивности содержатся внутри корпуса, катушка окольцовывает вышеуказанную монтажную плату, первый конец катушки индуктивности удлинен от монтажной платы и образует первый элемент антенны, второй конец катушки индуктивности удлинен от монтажной платы и образует второй элемент антенны, первый элемент и второй элемент расположены параллельно, при этом длина продления вышеуказанного первого элемента больше длины продления вышеуказанного второго элемента, катушка индуктивности и шаблонная катушка индуктивности образуют трансформатор связи, и число витков катушки индуктивности меньше по сравнению с числом витков шаблонной катушки индуктивности.

[0016]

В данном случае благодаря тому, что число витков катушки индуктивности, которая соответствует первичной стороне трансформатора связи, меньше числа витков шаблонной катушки индуктивности, которая соответствует вторичной стороне, можно добиться низкого входного импеданса катушки индуктивности, к которой подсоединены первый и второй элементы, и преобразовать вторичную сторону в высокий импеданс и адаптировать его к входному импедансу RF-чипа.

Также благодаря направляющей части, сделанной в корпусе, возможно стабилизировать относительную позицию монтажной платы и катушки индуктивности.

В случае установки катушки индуктивности данного изобретения, которая образует RFID-тег, на резиновое изделие такое, как шина, благодаря электрическому подсоединению второго элемента к резиновому изделию такому, как шина, которое обладает импедансом сопротивления, в связи с тем, что резиновое изделие такое, как шина, функционирует в качестве земли для RFID-тега, становится возможным осуществлять высокочувствительную передачу. Следовательно, это позволяет создать RFID-тег с превосходными характеристиками связи в случае установки его на резиновое изделие такое, как шина.

Также RFID-тег, который образован катушкой индуктивности данного изобретения, не требует расположения первичной стороны трансформатора связи на верхней поверхности монтажной платы, что позволяет эффективно уменьшить размер монтажной платы. Благодаря этому даже в случае установки на резиновое изделие такое, как шина, которое подвергается деформации, можно добиться реализации RFID-тега, который не легко повреждается либо отслаивается и который обладает высокой степенью долговечности.

В качестве катушки индуктивности данного изобретения можно использовать катушку без сердечника.

[0017]

(2)

В случае катушки индуктивности для второго изобретения, в катушке индуктивности в соответствии с аспектом, первый элемент и второй элементы на концах катушки могут быть сформированы путем сгиба одного провода.

[0018]

В данном случае нет необходимости производить соединение катушки индуктивности с первым и вторым элементами посредством пайки и т.п., что делает процесс производства легким и повышает надежность электрического контакта.

[0019]

(3)

В случае катушки индуктивности для третьего изобретения, в катушке индуктивности в соответствии с аспектом либо катушке для второго изобретения, имеется корпус, в котором есть направляющая часть, сохраняющая форму катушки, и содержащая часть, которая содержит монтажную плату, а ось шаблонной катушки индуктивности и ось катушки индуктивности могут совпадать.

[0020]

В данном случае в связи с тем, что катушка индуктивности и монтажная плата закреплены в корпусе, можно точно обеспечить совпадение центральной оси шаблонной катушки индуктивности и центральной оси катушки индуктивности. Следовательно, это позволяет поднять эффективность трансформатора связи.

[0021]

(4)

В случае катушки для четвертого изобретения, в катушке индуктивности в соответствии с аспектом и катушке для второго и третьего изобретения, при длине электромагнитных волн в частоте передачи RFID-тега, равной λ, электрическая длина первого элемента может составлять λ/4, λ/2, (3/4)λ, (5/8)λ.

[0022]

В данном случае благодаря установке электрической длины первого элемента, равной λ/4, λ/2, (3/4)λ, (5/8)λ, становится возможным обеспечить совпадение частоты резонанса первого элемента и частоты передачи RFID-тега, что позволяет увеличить расстояние передачи RFID-тега.

[0023]

(5)

В случае катушки индуктивности для пятого изобретения, в катушке индуктивности в соответствии с аспектом и катушке для второго, третьего и четвертого изобретения, катушку индуктивности и монтажную плату можно зафиксировать пластмассой в корпусе.

[0024]

В данном случае возможно предотвратить сдвиги и т.п. первичной стороны трансформатора связи и монтажной платы во время вживления. Также благодаря возможности покрытия RF-чипа пластмассой, RF-чип можно установить на шаблонной катушке индуктивности в голом виде без упаковки.

[0025]

(А)

В случае катушки индуктивности для изобретения А, в катушке для второго изобретения, в качестве одного провода можно использовать проводящий плетеный провод.

[0026]

В данном случае благодаря формированию первого и второго элементов из проводящего плетеного провода (плетеный медный провод, плетеный провод) даже при сильной деформации шины не возникает одновременного обрыва всех плетеных проводящих жил, что позволит сохранить передачу данных и повысит степень долговечности.

[0027]

(Б)

В случае катушки индуктивности для изобретения Б, в катушке индуктивности в соответствии с аспектом и катушке для второго, третьего, четвертого и пятого изобретения, катушку индуктивности можно приклеить к внутренней стороне шины либо вживить в резину шины.

[0028]

В данном случае возможно контролировать разнообразные данные для обслуживания и контроля шины через RFID-тег, который приклеен к внутренней стороне шины либо вживлен в резину шины.

[0029]

(В)

В случае шины со встроенным RFID-тегом для изобретения В, RFID-тег, имеющий катушку индуктивности в соответствии с аспектом и катушку для второго, третьего, четвертого и пятого изобретения, можно приклеить к внутренней стороне шины либо вживить в резину шины.

[0030]

В данном случае благодаря обмену данными с RFID-тегом, который приклеен к внутренней стороне шины либо вживлен в резину шины, возможно записывать или считывать уникальную информацию о каждой шине такую, как технические характеристики, история производства, история эксплуатации и т.д. для обслуживания и контроля шины.

[Краткое описание чертежей]

[0031]

[Фиг. 1] Схематичное изображение в анфас RFID-тега со стороны первой поверхности монтажной платы.

[Фиг. 2] Схематичное расширенное изображение в анфас со стороны первой поверхности монтажной платы.

[Фиг. 3] Схематичное расширенное изображение сзади со стороны второй поверхности монтажной платы.

[Фиг. 4] Схематичный разрез в случае среза монтажной платы по линии a-a' в Фиг. 3.

[Фиг. 5] Эквивалентная схема RFID-тега.

[Фиг. 6] Схематичное изображение, показывающее соединение RF-чипа и вторичной стороны трансформатора связи при расположении RF-чипа под первым углом.

[Фиг. 7] Схематичное изображение, показывающее соединение RF-чипа и вторичной стороны трансформатора связи при расположении RF-чипа под вторым углом, перпендикулярным первому углу.

[Фиг. 8] Схематичный вид сверху при виде со второй поверхности монтажной платы RFID-тега, расположенного путем наклеивания на бутил-каучуковый лист.

[Фиг. 9] Схематичный разрез при виде сбоку RFID-тега в резиновой оболочке в состоянии зажатия RFID-тега между бутил-каучуковым листом и вторым резиновым листом.

[Фиг. 10] Схема, показывающая пример частотных характеристик возможного расстояния передачи RFID-тега при измерении с приклеиванием к внутренней стороне шины RFID-тега в резиновой оболочке.

[Фиг. 11] Схематичный разрез, показывающий состояние с приклеиванием к внутренней стороне шины RFID-тега в резиновой оболочке.

[Фиг. 12] Схематичное изображение, показывающее пример производственной линии RFID-тега в резиновой оболочке.

[Фиг. 13] Схематичное изображение, показывающее часть производственной линии в случае производства RFID-тега в резиновой оболочке с использованием RFID-тегов, расположенных на ленте.

[Фиг. 14] Схематичный разрез, показывающий другой пример Фиг. 4.

[Фиг. 15] Схематичное изображение, показывающее другой пример производственной линии RFID-тега в резиновой оболочке.

[Фиг. 16] Схематичное изображение частоты и расстояния передачи в случае прикрепления RFID-тега к шине.

[Фиг. 17] Схематичный наклонный вид RFID-тега, несущего катушку индуктивности третьего варианта осуществления.

[Фиг. 18] Фиг. 18 (а) является схематичным наклонным видом катушки индуктивности, несущей на концах первый и второй элементы, и монтажной платы, а Фиг. 18 (b) - схематичным наклонным видом шаблонной катушки индуктивности и RF-чипа, установленных на монтажной плате, для RFID-тега, несущего катушку индуктивность третьего варианта осуществления.

[Фиг. 19] Схематичный наклонный вид катушки индуктивности и монтажной платы, содержащихся в корпусе, для RFID-тега, несущего катушку индуктивности третьего варианта осуществления.

[Фиг. 20] Схематичный наклонный вид, показывающий содержащую часть и направляющую часть корпуса для RFID-тега, несущего катушку индуктивности третьего варианта осуществления.

[Фиг. 21] Фиг. 21 (а) является схематичным наклонным видом RFID-тега, несущего катушку индуктивности первого видоизмененного примера, а Фиг. 21 (b) - схематичным видом сверху RFID-тега, несущего катушку индуктивности первого видоизмененного примера.

[Фиг. 22] Фиг. 22 (а) является схематичным наклонным видом RFID-тега, несущего катушку индуктивности второго видоизмененного примера, а Фиг. 22 (b) - схематичным видом сверху RFID-тега, несущего катушку индуктивности второго видоизмененного примера.

[Описание вариантов осуществления изобретения]

[0032]

Далее с использованием чертежей рассказывается о вариантах осуществления данного изобретения. В дальнейшем объяснении одинаковые детали имеют одинаковые обозначения. Кроме того, в случае с одинаковыми обозначениями их наименования и функции тоже одинаковы. Следовательно, детальное объяснение по их поводу не будет повторяться.

При этом изобретения, связанные с пунктами, описанными в формуле изобретения, соответствуют нижеследующей катушке третьего варианта осуществления.

[0033]

(Первый вариант осуществления)

Фиг. 1 является схематичным изображением в анфас RFID-тега 100 со стороны первой поверхности 91 монтажной платы 90 и показывает RFID-тег 100, который содержит первый элемент 50 и второй элемент 60, которые образуют антенну, и монтажную плату 90. Фиг. 2 является схематичным расширенным изображением в анфас со стороны первой поверхности 91 монтажной платы 90. Фиг. 3 является схематичным расширенным изображением сзади со стороны второй поверхности 92 монтажной платы 90. Фиг. 4 является схематичным разрезом в случае среза монтажной платы 90 по линии a-a' в Фиг. 3. А Фиг. 5 представляет собой эквивалентную схему RFID-тега 100.

[0034]

Как показано на Фиг. 1-4 на первой поверхности 91 сформированной в форме прямоугольного параллелепипеда монтажной платы 90 сформирован рельсообразный паз 65 (см. Фиг. 4), а на первой поверхности 91 монтажной платы 90 установлен второй элемент 60, который сформирован из проводника прямоугольной формы. В донной части паза 65 сделаны многочисленные сквозные отверстия 70. Многочисленные сквозные отверстия 70 можно расположить со подходящим интервалом. В данном варианте осуществления расположено пять сквозных отверстий 70, и желательно иметь их не менее двух, причем более желательно - не менее четырех. Внутри паза 65 установлен первый элемент 50, который сформирован из плетеного провода.

[0035]

В данном случае в пазе 65 установлен первый элемент 50, при этом любой способ установки приемлем при условии обеспечения электрического соединения первого элемента 50 и сквозного отверстия 70. Например, можно установить элемент 50, обладающий эластичностью, в паз 65 методом вдавливания или создать электрическое соединение первого элемента 50 и сквозного отверстия 70 посредством расположения первого элемента 50 внутри паза 65 и проникновением части бутил-каучукового листа 120 внутрь паза 65, или с помощью емкостного соединения.

Первый элемент 50 установлен в пазе 65, и один конец и другой конец первого элемента 50 находятся в продленном состоянии наружу от монтажной платы 90. В данном варианте осуществления длина продления одного конца составляет примерно 1/10 общей длины первого элемента 50, а длина продления другого конца - 4/5 общей длины первого элемента 50. Направление продления другого конца первого элемента 50 по факту расположено вдоль длинной стороны монтажной платы 90.

[0036]

(Первый элемент 50)

В качестве плетеного провода, который используется в первом элементе 50, можно использовать провод, который образован методом сплетения любых металлических проводов таких, как медных, железных, латунных и т.д. (включая сетчатую проводку). Также можно использовать и другие металлические материалы (например, в виде ленты и т.д.), которые обладают гибкостью и электропроводностью.

В связи с тем, что плетеный провод является массивом многочисленных металлических проводов, компонент бутил-каучукового листа 120 (см. Фиг. 9) впитывается внутрь плетеного провода, и плетеный провод сливается с бутил-каучуковым листом 120 в единую форму, что позволяет надежно предотвратить отслаивание RFID-тега 100 от бутил-каучукового листа 120 и шины 160 (см. Фиг. 11).

[0037]

Также благодаря тому, что первый элемент 50 сформирован из плетеного провода, первый элемент 50 возможно сгибать, скрутить и деформировать. Поэтому в случае деформации либо вибрации шины 160 первый элемент 50 следует за деформацией или вибрацией шины 160, что предотвращает разрыв первого элемента 50, а также предотвращает отрыв соединительной части с монтажной платой 90.

[0038]

Второй элемент 60 можно сформировать из металлической формы, металлической фольги или металлического листа. Поверхность второго элемента 60 вынесена на поверхность монтажной платы 90 с целью того, чтобы снизить импеданс со шиной 160. Величина второго элемента 60 не ограничена, однако в случае данного варианта осуществления он представляет собой прямоугольник размером 5,5 х 2,5 мм. Второй элемент 60 может иметь иную форму, чем прямоугольник, и приемлема, например, круглая форма. Однако, с целью снижения импеданса соединения второго элемента 60 и шины 160 желательно иметь площадь второго элемента 60 не менее 3 мм², причем более желательно - не менее 5 мм².

[0039]

Далее на второй поверхности 92 монтажной платы 90 установлены RF-чип 10 и трансформатор связи 20. Два контакта первичной стороны 30 трансформатора связи 20 проходят через сквозное отверстие 70, сделанные в донной части паза 65, и сквозное отверстие 80, сделанное на монтажной плате 90, и подключены соответственно к первому элементу 50 и второму элементу 60. Также два контакта вторичной стороны 40 трансформатора связи 20 подключены соответственно к контакту RF-чипа 10 проволочным соединением.

В данном варианте осуществления рассказывается о случае с наличием первичной стороны 30 и вторичной стороны 40 трансформатора связи 20 на второй поверхности монтажной платы 90. Однако, не ограничиваясь этим, можно создать трансформатор связи 20, установив первичную сторону 30 и вторичную сторону 40 отдельно на разных поверхностях монтажной платы 90 или сделать монтажную плату 90 многослойной и установить их на разных слоях.

[0040]

RF-чип 10 с помощью адгезива, например из материала дай-бонд на эпоксидной основе, наклеивается на поверхность вторичной стороны 40 трансформатора связи 20 либо на монтажную плату 90. Кроме того, вторичная сторона 40 трансформатора связи 20 и RF-чип 10 залиты слоем пластмассы.

В качестве слоя пластмассы можно использовать электроизоляционную пластмассу такую, как эпоксидная смола, акриловый пластик (пластмасса, имеющая в качестве основного компонента акриловый пластик и производное), уретановая смола и т.д.

В качестве RF-чипа 10 можно использовать стандартные покупные изделия, однако желательно использование изделия, которое выдерживает температуру вулканизации примерно в 120°С.

Кроме того, RFID-тег 100 данного варианта осуществления, как показано на Фиг. 9, обычно приклеивается к шине 160 в зажатом состоянии между первым резиновым листом 120 и вторым резиновым листом 130 из бутилкаучука, либо вживляется в нее.

[0041]

Конкретная конфигурация выглядит следующим образом.

RF-чип 100 установлен между первым резиновым листом 120 и вторым резиновым листом 130, образуется RFID-тег, который покрыт резиновой оболочкой (далее также RFID-тег в резиновой оболочке 150), в результате наклеивания путем прессования слоистой структуры, образованной наслаиванием первого резинового листа 120, RFID-тега 100 и второго резинового листа 130 в этой последовательности. При этом зажимают RFID-тег 100 между первым резиновым листом 120 и вторым резиновым листом 130 так, чтобы первый элемент 50 и первая поверхность 91 монтажной платы 90 расположились со стороны первого резинового листа 120 и первый элемент 50 и вторая поверхность 92 монтажной платы 90 - со стороны второго резинового листа 130. В полученном RFID-теге в резиновой оболочке 150 первая поверхность 91 монтажной платы 90 оказывается покрыта первым резиновым листом 120, а вторая поверхность 92 - вторым резиновым листом 130.

[0042]

(Первый резиновый лист 120)

Первый резиновый лист 120, который используется в данном изобретении, формируется из содержащего бутилкаучук резинового состава, которому придана форма листа. Первый резиновый лист 120, который имеет установленный размер, можно легко получить, например, раскатав валиком и т.п. резиновый состав и сделав лист длинной формы, далее разрезав этот лист до установленной формы и размера.

С целью повышения клейкости и газопроницаемости желательно, чтобы содержание бутилкаучука в первом резиновом листе 120 было не менее 50% по весу, причем более желательно, чтобы эта пропорция находилась в пределах от 70 до 95% включительно по весу. Резиновый состав может содержать галогенированный бутил-каучук, диеновый каучук, эпихлоргидриновый каучук и т.д.

В качестве диенового каучука можно назвать натуральный каучук (NR), изопреновый каучук (IR), бутадиен-стирольный сополимерный каучук (SBR), акрилонитрил-бутадиеновый каучук (NBR), хлоропреновый каучук (CR) и т.д. Подобный диеновый каучук можно использовать одного вида, а также можно и в сочетании не менее двух видов.

[0043]

В вышеуказанный первый резиновый лист 120 можно в зависимости от цели надлежащим образом добавить другие часто применяющиеся в резиновой промышленности компоненты такие, как укрепляющие наполнители, размягчители, противостарители, антипригарные средства, оксид цинка, стеариновая кислота и др. В качестве подобных компонентов можно оптимально использовать покупные изделия. Толщина первого резинового листа 120 произвольна, однако ее можно установить в пределах от 5 μм до 500 μм включительно, причем область от 10 μм до 200 μм включительно является особенно желательной.

Первый резиновый лист 120 обычно является невулканизированным резиновым листом и обладает хорошей клейкостью, что позволяет, например, использовать его в качестве элемента для внутреннего слоя накачанной воздухом шины 160.

[0044]

(Второй резиновый лист 130)

Второй резиновый лист 130 формируется из содержащего резину резинового состава, которому придана форма листа. Второй резиновый лист 130, которая имеет установленный размер, можно легко получить, например, раскатав валиком и т.п. второй резиновый состав и сделав лист длинной формы, далее разрезав этот лист до установленной формы и размера.

В качестве вида резины можно использовать надлежащим образом выбранный один тип традиционно широко используемого натурального и/или различного синтетического каучука, либо не менее двух типов.

В качестве конкретных примеров синтетического каучука можно назвать нитрильный каучук (NBR), бутадиеновый каучук (BR), изопреновый каучук (IR), бутадиен-стирольный каучук (SBR), бутилкаучук (IIR), галогенированный IIR, этиленпропилендиеновый каучук (EPDM), хлоропреновый каучук (CR), этиленпропиленовый каучук, акрилонитрил-бутадиеновый каучук (NBR) и т.д.

[0045]

В качестве второго резинового состава можно использовать вышеуказанный первый резиновый состав, однако желательно содержание сшивающего агента. В качестве такого сшивающего агента можно использовать любой тип сшивающего агента, который обычно применяется в сшивании резиновых составов. Например, можно использовать серу, органические пероксиды, сераорганические соединения и др. Содержание сшивающего агента на 100 весовой части резинового компонента можно сделать в стандартном формате в размере от 0,1 до 10 весовой части включительно, в оптимальном формате - от 1 до 5 весовой части включительно.

[0046]

Кроме того, в резиновый состав можно добавить обычно используемые в резиновой промышленности разнообразные добавки для каучука такие, как ускорители вулканизации, наполнители, масла, противостарители и др.

В качестве ускорителей вулканизации можно, например, назвать стеариновую кислоту, N-циклогексил-2-бензотиазолил сульфенамид (CZ), N, N'-дициклогексил-2-бензотиазолил сульфенамид (DZ), ди-2-бензотиазолил дисульфенамид (DM) и др. Можно использовать только один тип ускорителя вулканизации либо можно совмещать не менее двух типов. Содержание ускорителя вулканизации на 100 весовой части резинового компонента можно сделать в стандартном формате в размере от 0,1 до 10 весовой части включительно, в оптимальном формате - от 1 до 3 весовой части включительно.

[0047]

В качестве наполнителей можно, например, назвать технический углерод, двуокись кремния, карбонат кальция, сульфат кальция, тальк, глину, слюду, оксид цинка, сульфат бария, оксид титана и др. Можно использовать только один тип наполнителя либо можно совмещать не менее двух типов. Содержание наполнителя на 100 весовой части резинового компонента можно сделать в стандартном формате в размере от 10 до 200 весовой части включительно, в оптимальном формате - от 30 до 150 весовой части включительно.

[0048]

В качестве масла можно использовать, например, минеральные масла такие, как парафиновые, нафтеновые масла, ароматические технологические масла, этилен/альфа-олефиновый коолигомер, парафиновый воск, жидкий парафин, и растительные масла такие, как касторовое масло, хлопчатниковое масло, льняное масло, рапсовое масло, соевое масло, пальмовое масло, кокосовое масло, арахисовое масло и т.д. Можно использовать только один тип масла либо можно совмещать не менее двух типов. Содержание масла на 100 весовой части резинового компонента можно сделать в стандартном формате в размере от 0,1 до 100 весовой части включительно, в оптимальном формате - от 1 до 50 весовой части включительно.

[0049]

В качестве противостарителей можно назвать, например, противостарители на основе нафтиламина (фенил-α-нафтиламин и др.), дифениламина (октилдифениламин и др.), р-фенилендиамина (N-изопропил-N'-фенил-п-фенилендиамин, N-(1,3-диметилбутил)-N'-фенил-п-фенилендиамин, N,N'-Ди-2-нафтил-п-фенилендиамин и др.), хинолина (полимер 2,2,4-триметил-1, 2-дигидрохинолина и др.), фенола (2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенол, стиролизированный фенол, тетракис-[метилен-3-(3',5'-ди-трет-бутил-4'-гидроксифенил)пропионат] метан и др.). Содержание противостарителей на 100 весовой части резинового компонента можно сделать в стандартном формате в размере от 0,1 до 20 весовой части включительно, в оптимальном формате - от 0,5 до 10 весовой части включительно.

Подобные добавки можно добавить и к резиновому составу первого резинового листа 120.

Толщина второго резинового листа 130 произвольна, однако ее можно установить в пределах от 5 μм до 500 μм, причем область от 10 μм до 200 μм включительно является особенно желательной.

[0050]

В случае, если второй резиновый лист 130 содержит вулканизатор и является невулканизированным листом, который затвердевает при нагреве, для получения вулканизованного листа путем нагрева желательно нагреть и вулканизировать второй резиновый лист 130 обычно при температуре не менее 120°С, желательно при температуре от 125°С до 200°С включительно, и более желательно при температуре от 130°С до 180°С включительно. В результате такого нагрева получается вулканизированный лист. Данный нагрев и вулканизация обычно осуществляются во время вулканизации шины.

Таким образом в случае нагрева и вулканизации второго резинового листа 130 во время вулканизации шины можно осуществить нагрев и вулканизацию в состоянии, когда сторона первого резинового листа 120 RFID-тега в резиновой оболочке 150 приклеена к внутренней поверхности шины 160.

[0051]

(Шина со встроенным RFID-тегом 500)

Фиг. 11 является схематичным разрезом, который показывает состояние, когда RFID-тег в резиновой оболочке 150 приклеен к внутренней стороне шины 160, и она показывает шину со встроенным RFID-тегом 500, представляющую собой шину 160, на которую установлен нижеописанный RFID-тег в резиновой оболочке 150. RFID-тег в резиновой оболочке 150 можно приклеить к внутренней стороне шины 160, а также можно вживить в резину шины 160.

В данном варианте осуществления к шине 160 прикреплен RFID-тег в резиновой оболочке 150, однако также можно на шину 160 установить RFID-тег 100. Шина 160 в типичном варианте является шиной, которая содержит технический углерод, и этот технический углерод оказывает влияние на импеданс шины.

Благодаря тому, что RFID-тег 100 либо RFID-тег в резиновой оболочке 150 устанавливается на шину 160, второй элемент 60 электрически присоединяется к шине 160 и в результате шина 160 функционирует в качестве земли для RFID-тега 100. Следовательно, RFID-тег 100 либо RFID-тег в резиновой оболочке 150 данного изобретения может осуществлять высокочувствительную передачу и в случае установки на шине 160. При этом присоединение второго элемента 60 и шины 160 можно обеспечить и с помощью емкостного соединения, и с помощью прямого соединения.

[0052]

(Шина 160)

Шиной 160, которую можно использовать в данном изобретении, без особых ограничений обычно является пневматическая шина из резины, и в типичном случае это шина 160, которая содержит технический углерод. На сторону поверхности внутренней окружности этой шины 160 вживляется либо приклеивается RFID-тег 100. Виды колесного транспортного средства, на которое устанавливается шина 160, тоже не ограничены. Например, это может быть автомобиль, мотоцикл, велосипед, строительная техника, самолет и др.

На Фиг. 11 шина 160 включает обод колеса 161, боковую стенку 166 и протектор 165 и в нее вживлены бортовая проволока 162, каркас 163 и брекерный корд 164.

Шина 160 содержит резиновый компонент (натуральный каучук, синтетический каучук), технический углерод, вулканизатор, наполнитель и т.д. Содержание технического углерода на 100 весовой части резинового компонента находится на уровне в стандартном формате в размере от 40 до 60 весовой части, в оптимальном формате - от 45 до 55 весовой части.

RFID-тег 100 приклеивается к поверхности внутреннего периметра шины 160 с помощью первого резинового листа 120. Первый резиновый лист 120 обладает клейкостью, а также даже в случае соприкосновения с компонентом просачивания (масляный компонент и т.д.), который поступает от внутренней стороны шины 160, может смешиваться с компонентом просачивания. В результате этого становится возможным обеспечить приклеивание RFID-тега 100 к внутренней поверхности шины 160 в течение долгого промежутка времени.

RFID-тег 100 можно приклеить к поверхности внутреннего периметра части, где расположен рисунок протектора шины 160, а также его можно приклеить к поверхности внутреннего периметра бортовой части шины 160.

[0053]

Далее рассматривается эквивалентная схема RFID-тега 100 на Фиг. 5. Например, при приеме сигнала электрические волны, принятые первым элементом 50 и вторым элементом 60, проходят через трансформатор связи 20 и передаются на RF-чип 10. В данном случае импеданс RF-чипа 10 составляет от несколько кОм до 10 кОм, а импеданс между первым элементом 50 и вторым элементом 60 - всего лишь примерно 100 Ом.

[0054]

Причиной низкого импеданса между первым элементом 50 и вторым элементом 60 можно назвать помимо импеданса самой антенны влияние компонента сопротивления технического углерода, который содержится во втором резиновом листе 130 и в окружающей ее шине 160. В зависимости от типа шины в вулканизированной каучуковой шине 160 коэффициент сопротивления будет составлять несколько десятков кОм⋅см. С другой стороны, импеданс RF-чипа 10 составляет примерно от несколько кОм до 10 кОм.

Следовательно, в случае вживления RFID-тега 100 данного варианта осуществления в вулканизированную каучуковую шину 160 будет невозможно эффективно передавать принятые волны на RF-чип 10 при присоединении контакта RF-чипа 10 непосредственно к первому элементу 50 и второму элементу 60.

[0055]

В случае присоединения между RF-чипом 10 с входным импедансом Z и первым элементом 50 и вторым элементом 60 через трансформатор связи 20 с пропорцией числа витков n, полученной в результате деления числа витков вторичной стороны 40 на число витков первичной стороны 30, импеданс первичной стороны 30 трансформатора связи 20 будет равен Z/n².

Так, в RFID-теге первого варианта 100 осуществления путем регулирования пропорции числа витков вторичной стороны 40 и числа витков первичной стороны 30 трансформатора связи 20 вход на первичной стороне 30 осуществляется при низком импедансе, а вторичная сторона 40 преобразуется в высокий импеданс и тем самым адаптируется к входному импедансу RF-чипа 10.

Однако, при увеличении числа витков вторичной стороны 40 имеются ограничения, обусловленные площадью трансформатора связи 20 и т.п., поэтому желательно регулировать пропорцию числа витков на вторичной стороне 40 и первичной стороне 30 в зависимости от характеристик IC-чипа, материала шины, объема содержания технического углерода и т.д.

[0056]

В случае данного варианта осуществления первый элемент 50 продлен в одном направлении от монтажной платы 90, и антенна RFID-тега 100 будет работать аналогично монопольной антенне, где второй элемент 60 станет антенной типа Ground Plane, а первый элемент 50 - антенным проводом.

Следовательно, данный вариант желательный, так как при длине волны λ в частоте передачи RFID-тега 100 и электрической длине первого элемента 50 λ/4 или λ/2 возможно обеспечить совпадение частоты резонанса первого элемента 50 и частоты передачи RFID-тега 100.

Кроме того, при приклеивании либо вживлении RFID-тега 100 в вулканизированную каучуковую шину 160 осуществляется дальнейшее усиление антенны типа Ground Plane благодаря электрическому соединению второго элемента 60 и вулканизированной каучуковой шины 160.

[0057]

Кроме того, в данном варианте осуществления область одного конца первого элемента 50, который сформирован из плетеного провода, установлена (например, путем вставки) внутри паза 65, который сформирован на монтажной плате 90, а другой конец продлен от монтажной платы 90.

В RFID-теге с форматом традиционной дипольной антенны к обоим краям монтажной платы, на которой установлен RF-чип, отдельно присоединены антенные элементы с электрической длиной λ/4. Однако, при такой конфигурации в случае расширения/сжатия шины на каждый из двух антенных элементов будет действовать усилие в противоположных направлениях, что создает вероятность нарушения соединения между антенными элементами и монтажной платой.

В случае же данного варианта осуществления есть преимущество в том, что при расположении области одного конца первого элемента 50 на монтажной плате 90 и освобождении другого конца соединение первого элемента 50 и монтажной платы 90 не легко нарушается.

[0058]

Кроме того, в данном варианте осуществления благодаря токопроводному соединению, обеспеченному зажатием первого элемента 50, сформированного из плетеного провода, в пазе 65, сформированного на монтажной плате 90, и прижатием его к сквозному отверстию 70, соединение первого элемента 50 и монтажной платы 90 хорошо выдерживает расширение/сжатие шины 160, и относительная позиция первого элемента 50 и монтажной платы 90 остается стабильной по сравнению с вариантом с использованием пайки.

[0059]

(Производство RFID-тега в резиновой оболочке 150)

Далее рассказывается об оборудовании и методе производства RFID-тега в резиновой оболочке 150 данного изобретения.

Фиг. 12 является схематичным изображением, которое показывает линию производства RFID-тега в резиновой оболочке 150.

На Фиг. 12 рулон плетеного провода 200 является рулоном, подающим плетеный провод 205, который становится первым элементом 50, рулон бутилкаучука 210 - рулоном, подающим первый резиновый лист 120, на нем в виде ленты намотаны первый резиновый лист 120. На первый резиновый лист 120, который поступает с рулона бутилкаучука 210, располагается плетеный провод 205. Плетеный провод 205, расположенный на первом резиновом листе 120, приклеивается к первому резиновому листу 120.

[0060]

Со стороны подачи рулона бутилкаучука 210 установлены холостой валок 220 и тегонакопитель 230. Тегонакопитель 230 содержит стопку из многочисленных монтажных плат 90 и устроен таким образом, чтобы он мог наклеивать монтажные платы 90 по одной последовательно на первый резиновый лист 120. Вогнутый паз 65, который сформирован на нижней поверхности монтажной платы 90, располагается вдоль направления подачи, определена позиция монтажной платы 90 и плетеного провода 205 так, чтобы плетеный провод 205 вошел в данный вогнутый паз 65.

[0061]

В данном варианте осуществления на монтажной плате 90, которая располагается на тегонакопителе 230, на первой поверхности 91 монтажной платы 90 установлен второй элемент 60, а на второй поверхности 92 монтажной платы 90 установлен RF-чип 10 и трансформатор связи 20.

То есть, монтажная плата 90, которая поступает в тегонакопитель 230, не содержит первый элемент 50 в вышеописанном RFID-теге 100, и с помощью использования метода производства RFID-тега в резиновой оболочке 150, который описан здесь, получается RFID-тег в резиновой оболочке 150, который несет и первый элемент 50.

При этом в качестве метода установки на монтажную плату 90 второго элемента 60 и трансформатора связи 20 можно использовать известный метод офорта и т.п. Также в качестве метода установки на монтажную плату RF-чипа 10 можно использовать известный метод проволочного соединения и т.п.

[0062]

Второй рулон резины 240 на Фиг. 12 является рулоном подачи вулканизированного резинового листа 130 на монтажную плату 90, которая расположена на первом резиновом листе 120, холостой валок 250 и холостой валок 260 являются холостыми валками, которые наклеивают слоистую структуру из первого резинового листа 120, монтажной платы 90 и вулканизированного резинового листа 130 путем прессования.

Благодаря тому, что таким образом осуществляется прессование слоистой структуры, сформированной наслаиванием первого резинового листа 120, монтажной платы 90 и вулканизированного резинового листа 130 в этой последовательности, с помощью холостого валка 250 и холостого валка 260, часть бутил-каучукового листа 120, который является первым резиновым листом 120, попадает внутрь вогнутого паза 65, и плетеный провод, который расположен внутри вогнутого паза 65, надежно остается внутри вогнутого паза 65.

[0063]

В связи с тем, что часть бутил-каучукового листа 120 и часть второго резинового листа 130 продлены наружу от периметра монтажной платы 90, периметры бутил-каучукового листа 120 и второго резинового листа 130 взаимно соприкасаются и приклеиваются под давлением.

Поэтому монтажная плата 90 и все элементы, установленные на первой поверхности 91 и второй поверхности 92 монтажной платы 90, (RF-чип 10, трансформатор связи 20, второй элемент 60), а также первый элемент 50 (плетеный провод 205) находятся под защитой бутил-каучукового листа 120 и второго резинового листа 130.

На Фиг. 12 нож 270, нож 280 разрезают в установленном месте слоистую структуру, состоящую из первого резинового листа 120, плетеного провода 205 и вулканизированного резинового листа 130, и выдают ее в установленном размере.

[0064]

Используя вышеуказанное производственное оборудование можно производить RFID-тег в резиновой оболочке 150 данного изобретения следующим образом.

На первый резиновый лист 120, который поступает с рулона бутилкаучука 210, накладывается плетеный провод 205, поступающий с рулона плетеного провода 200, и располагается монтажная плата 90, поступающая с тегонакопителя 230, в определенном месте на первом резиновом листе 120 и плетеном проводе 205, и внутри паза 65 монтажной платы 90 располагается плетеный провод 205. При этом благодаря придавливанию монтажной платы 90 к стороне холостого валка 220 плетеный провод вдавливается внутрь паза 65.

[0065]

Далее на монтажную плату 90, которая наклеена на первый резиновый лист 120, располагается второй резиновый лист 130, который поступает со второго рулона резины 240.

Далее слоистая структура, состоящая из первого резинового листа 120, монтажной платы 90 и второго резинового листа 130, проходит между холостым валком 250 и холостым валком 260 и происходит прессование слоистой структуры под давлением.

Далее спрессованная слоистая структура разрезается по установленному размеру.

[0066]

(Другие методы производства RFID-тега в резиновой оболочке 150)

В методе производства, показанном на Фиг. 12, осуществлялась подача монтажной платы 90, поступающей с тегонакопителя 230, на бутил-каучуковый лист 120, однако подачу монтажной платы на бутил-каучуковый лист 120 можно осуществлять и следующим способом.

На производственном оборудовании, показанном на Фиг. 13, на подложку в виде неэластичной ленты раскладываются с равномерным интервалом монтажные платы 90 и наклеиваются на подложку. На этом оборудовании установлены рулон подачи тегов 290, на который намотана данная подложка, первый холостой валок 220, второй холостой валок 310, который расположен напротив первого холостого валка 220, и наматываемый рулон 300.

[0067]

С рулона подачи тегов 290 поступает подложка, на которой расположены с равномерным интервалом монтажной платы 90, и пропускается между первым холостом валком 220 и вторым холостом валком 310, что позволяет осуществлять переклейку монтажных плат 90 на бутил-каучуковый лист 120.

На данном производственном оборудовании также плетеный провод 205 на первом резиновом листе 120 вставляется внутрь паза 65 монтажной платы 90, и плетеный провод 205 размещается внутри паза 65.

[0068]

Далее Фиг. 8 является схематичным видом сверху, которая показывает RFID-тег 100, расположенный путем наклеивания на первый резиновый лист 120 в RFID-теге в резиновой оболочке 150, который был произведен по вышеописанному методу производства. Кроме того, Фиг. 9 является разрезом, который показывает RFID-тег в резиновой оболочке 150, где RFID-тег 100, который был расположен путем наклеивания на первый резиновый лист 120, показанный на Фиг. 8, дальше покрывается вторым резиновым листом 130 и прессуется, оказавшись зажатым между первым резиновым листом 120 и вторым резиновым листом 130.

[0069]

При этом на Фиг. 8 также показан срез 110, где осуществлено резание во время производства первого резинового листа 120, плетеного провода 205 (первый элемент 50) и второго резинового листа 130 (см. Фиг. 9).

Срез 110 немного отстоит от края монтажной платы 90, в результате чего конец первого элемента 50 немного выступает за край монтажной платы 90. Благодаря этому возможно и после резания надежно покрыть всю монтажную плату 90 первым резиновым листом 120 и вторым резиновым листом 130 и предотвратить обнажение. При этом в данном варианте осуществления расстояние между торцовой поверхностью монтажной платы 90 и срезом 110 составляет примерно 5 мм. Желательно иметь расстояние не менее 5 мм между торцовой поверхностью монтажной платы 90 и срезом 110.

[0070]

Благодаря зажатию RFID-тега 100 между первым резиновым листом 120 и вторым резиновым листом 130 даже в случае расширения/сжатия шины 160 во время движения автомобиля и т.п. можно обеспечить нахождение первого элемента 50 в пазе 65 и токопроводное соединение с сквозным отверстием 70, а также можно стабилизировать относительную позицию первого элемента 50 и монтажной платы 90.

[0071]

Фиг. 11 является схематичным разрезом, который показывает состояние, где RFID-тег в резиновой оболочке 150 приклеен к внутренней стороне шины 160.

На Фиг. 11 шина 160 включает обод колеса 161, боковую стенку 166 и протектор 165 и в нее вживлены бортовая проволока 162, каркас 163 и брекерный корд 164.

RFID-тег в резиновой оболочке 150 приклеен к поверхности внутренней стороны шины 160 так, чтобы первый элемент 50 располагался вдоль радиального направления по отношению к оси вращения шины. RFID-тег в резиновой оболочке 150 приклеен к поверхности внутренней стороны шины 160 так, чтобы сторона первого резинового листа 120 RFID-тега в резиновой оболочке 150 приклеена к поверхности внутренней стороны шины.

[0072]

Таким образом RFID-тег 100 приклеивается к внутренней поверхности шины за счет клейкости бутил-каучукового листа 120. Кроме того, в случае соприкосновения бутил-каучукового листа 120 с компонентом просачивания, который поступает от внутренней стороны шины, бутил-каучуковый лист 120 смешивается с компонентом просачивания, что позволяет обеспечить приклеивание RFID-тега 100 к поверхности внутреннего периметра шины в течение долгого промежутка времени.

При этом метод закрепления RFID-тега в резиновой оболочке 150 на шину 160 не ограничивается вышеописанным, и его можно приклеить либо вживить в шину 160 в любом месте. Например, RFID-тег в резиновой оболочке 150 можно приклеить к внутреннему периметру части, где расположен рисунок протектора шины, либо к поверхности внутреннего периметра бортовой части шины.

[0073]

Фиг. 10 показывает частотные характеристики возможного расстояния передачи RFID-тега 100, полученные в результате измерения после приклеивания RFID-тега в резиновой оболочке 150 к внутренней стороне шины 160.

В RFID-теге, который вживлен в шину 160, на пути от RF-чипа до антенны обеспечено наличие резких резонансных характеристик с целью избежать колебаний частотных характеристик антенны из-за технического углерода, который содержится в шине 160. Однако, обычно в RFID-теге различается частота передачи в ЕС (частота передачи 860 МГц) и Японии (920 МГц). В связи с этим в случае с RFID-тегом, который имеет резкие резонансные характеристики на пути от RF-чипа до антенны, необходимо заготовить разные RFID-теги для ЕС и для Японии.

[0074]

А в RFID-теге в резиновой оболочке 150 данного изобретения между RF-чипом 10 и первым элементом 50 и вторым элементом 60 был установлен трансформатор связи 20 с разным числом витков, что снижает импеданс первичной стороны 30, тем самым устраняется влияние технического углерода, который содержится в резине шины. В результате чего, как показано на Фиг. 10, удалось получить RFID-тег 100, который дает возможность осуществлять передачу в широком диапазоне частот, включая ЕС и Японию.

[0075]

Кроме того, в RFID-теге в резиновой оболочке 150 данного изобретения измерение производится в состоянии, когда RFID-тег 100 зажат между первым резиновым листом 120 и вторым резиновым листом 130, благодаря чему возникает преимущество, что имеется возможность проверить характеристики связи RFID-тега 100 в случае приклеивания RFID-тега 100 к шине 160 и в случае его вживления в шину 160.

[0076]

(Второй вариант осуществления)

Далее на Фиг. 6 и 7 показано два примера соединения вторичной стороны 40 трансформатора связи 20 и RF-чипа 10 второго варианта осуществления.

В RFID-теге 100 второго варианта осуществления только метод установки RF-чипа 10 на монтажную плату 90 и способ соединения RF-чипа 10 и вторичной стороны 40 трансформатора связи 20 отличаются от первого варианта осуществления. В остальном все аналогично первому варианту осуществления.

[0077]

В качестве RF-чипа 10 второго варианта осуществления используется так называемый корпус BGA, и в качестве контактов для электрического подсоединения имеет два вывода 87. (Обычно с целью фиксации корпуса имеется дополнительный вывод 87, не имеющий электрического соединения.) Один конец вторичной стороны 40 трансформатора связи 20 непосредственно подсоединен к первому выводу 87 RF-чипа 10, а другой конец через два сквозных отверстия 85 и проводку 86 стороны первой поверхности 91 - ко второму выводу 87 RF-чипа 10.

На Фиг. 6 и 7 форма вторичной стороны 40 трансформатора связи 20 одинакова. Однако, в случае с RF-чипом 10 на Фиг. 6 два вывода 87 расположены в горизонтальном направлении на Фиг., а на Фиг. 7 - в вертикальном направлении, в результате чего число витков вторичной стороны 40 на Фиг. 7 больше числа витков вторичной схемы 40 на Фиг. 6 на 1/4.

[0078]

То есть, благодаря применению корпуса BGA в качестве RF-чипа 10 и приданию вторичной стороне 40 трансформатора связи 20 формы, показанной на Фиг. 6 или 7, можно использовать одну и ту же монтажную плату 90, и менять пропорцию числа витков на трансформаторе связи 20, только меняя угол расположения одинакового RF-чипа 10. Следовательно, при использовании RFID-тега 100 второго варианта осуществления в случае желания изменить импеданс первичной стороны 30 трансформатора связи 20 в зависимости от, например, характеристик резины шины 160, к которой он приклеен или в которую он вживлен, путем изменения угла расположения RF-чипа 10 возможно менять импеданс первичной стороны 30 трансформатора связи 20 по отношению к RF-чипа 10 с одним и тем же входным импедансом.

При этом в вышеуказанном примере разница в числе витков вторичной стороны 40 трансформатора связи 20 составляет 1/4, однако любой специалист в этой области легко поймет, что при изменении формы вторичной стороны 40 трансформатора связи 20 можно еще больше увеличить разницу в числе витков.

[0079]

Далее Фиг. 14 является схематичным разрезом, показывающим другой пример Фиг. 4. В RFID-теге 100 на Фиг. 14 вместо паза 65 на Фиг. 4 сформированы выпуклости (направляющая часть) 65 на периметре сквозного отверстия 70 и на первой поверхности 91. В результате становится возможным расположить первый элемент 50 в установленной позиции.

При этом выпуклость 65 может быть сформирована и частично, и линейно.

[0080]

Далее Фиг. 15 является схематичным изображением, которое показывает другой пример производственной линии RFID-тега в резиновой оболочке 150.

Отличием производственной линии, показанной на Фиг. 15, от производственной линии, показанной на Фиг. 12, является то, что на Фиг. 12 вначале на первый резиновый лист 120 и бутил-каучуковый лист 120 переносился первый элемент 50, а на производственной линии на Фиг. 15 используется метод, в котором монтажная плата 90 располагается в противоположность Фиг. 12, т.е., так, чтобы паз 65 направлен наверх, и после этого первый элемент 50 устанавливается в данный паз 65.

[0081]

В конце Фиг. 16 является схематичным изображением частоты и расстояния передачи при прикреплении RFID-тега 100 к шине 160.

Как показано на Фиг. 16, было заготовлено два типа (A, B) шины 160. Также были проведены измерения частоты и расстояния передачи двух видов в случае прямого соединения (A1, B1) сквозного отверстия 70 RFID-тега 100 и первого элемента 50 и в случае емкостного соединения (A2, B2).

[0082]

Под емкостным соединением обычно понимается непосредственное присоединение плетеного провода первого элемента 50 и сквозного отверстия 70, однако на производственной площадке в случае, если плетеный провод первого элемента 50 и сквозное отверстие 70 стоят на небольшом расстоянии друг от друга, получается состояние, когда первый элемент 50 и сквозное отверстие соединены посредством емкости. В данном примере данное состояние называют емкостным соединением.

[0083]

Как показано на Фиг. 16, в связи с тем, что типы шин 160 различны, в результате сравнения кривой А1 и кривой В2 было обнаружено возникновение небольшой разницы. Также в результате сравнения кривой А2 и кривой В2 было обнаружено возникновение небольшой разницы.

Кроме того, несмотря на то, что при сравнении кривых А1 и А2, которые показаны на Фиг. 16, расстояние передачи при прямом соединении длиннее, это не мешает практическому применению емкостного соединения в связи с тем, что кривая А2 емкостного соединения показывает и в случае с 860 МГц, и в случае 920 МГц расстояние передачи не менее 5 м.

Аналогично, несмотря на то, что при сравнении кривых В1 и В2, которые показаны на Фиг. 16, расстояние передачи при прямом соединении длиннее, это не мешает практическому применению емкостного соединения в связи с тем, что кривая В2 емкостного соединения показывает и в случае с 860 МГц, и в случае 920 МГц расстояние передачи не менее 5 м.

[0084]

(Третий вариант осуществления)

Данный вариант осуществления в RFID-теге, описанном в Заявке на выдачу патента 2019-222421, является одним из видоизмененных примеров с улучшением катушки индуктивности, которая является частью трансформатора связи.

Фиг. 17 является схематичным наклонным видом RFID-тега 100, несущего катушку индуктивности 30 третьего варианта осуществления, Фиг. 18 (а) - схематичным наклонным видом катушки индуктивности 30 третьего варианта осуществления, которая на концах несет первый элемент 50 и второй элемент 60, и монтажной платы 90, Фиг. 18 (b) - схематичным наклонным видом шаблонной катушки индуктивности 40 и RF-чипа 10, которые установлены на монтажной плате 90, для RFID-тега 100, несущего катушку индуктивности 30 третьего варианта осуществления. А Фиг. 19 является схематичным наклонным видом катушки индуктивности 30 и монтажной платы 90, которые содержатся в корпусе 75, для RFID-тега 100, несущего катушку индуктивности 30 третьего варианта осуществления, Фиг. 20 - схематичным расширенным наклонным видом содержащей части 76 и направляющей части 77 корпуса 75 для RFID-тега 100, несущего катушку индуктивности 30 третьего варианта осуществления.

[0085]

В RFID-теге 100 первого варианта осуществления первичная сторона 30 трансформатора связи 20 и второй элемент 60 были сформированы на поверхности монтажной платы 90. А в RFID-теге 100, несущем катушку индуктивности 30 третьего варианта осуществления, первичная сторона трансформатора связи сформирована из катушки индуктивности 30, которая держится в направляющей части 77 корпуса 75 так, чтобы ее провод окольцовывал монтажную плату 90 при виде сверху. В RFID-теге 100, несущем катушку индуктивности 30 третьего варианта осуществления, далее один конец катушки индуктивности 30 продлен и образует первый элемент 50, другой конец катушки индуктивности 30 продлен в том же направлении, что и первый элемент 50, и образует второй элемент 60, причем длина продления первого элемента 50 больше длины продления второго элемента 60. Первый элемент 50 и второй элемент 60 расположены почти параллельно.

[0086]

То есть, RFID-тег 100, несущий катушку индуктивности 30 третьего варианта осуществления, является RFID-тегом 100, который имеет монтажную плату 90, на которой установлены RF-чип 10 и соединенная с RF-чипом 10 шаблонная катушка индуктивности 40, катушку индуктивности 30, которая вместе с шаблонной катушкой индуктивности 40 образует трансформатор связи, и корпус 75, который содержит монтажную плату 90 и катушку индуктивности 30. И первый конец 31 катушки индуктивности 30 продлен от монтажной платы 90 и образует первый элемент 50 антенны, второй конец 32 катушки индуктивности 30 продлен от монтажной платы 90 в том же направлении, что и первый элемент 50, и образует второй элемент 60 антенны, длина продления первого элемента 50 больше длины продления второго элемента 60, а число витков катушки индуктивности 30 меньше по сравнению с числом витков шаблонной катушки индуктивности 40.

[0087]

Желательно регулировать длину продления первого элемента 50 и второго элемента 60, а также число витков катушки индуктивности 30 и шаблонной катушки индуктивности 40 в зависимости от характеристик IC-чипа, материала шины, объема содержания технического углерода и т.д.

При этом длина продления первого элемента 50 и второго элемента 60 соответственно является длиной прямой части первого элемента 50 и второго элемента 60.

[0088]

Кроме того, в корпусе 75 сформированы направляющая часть 77, которая держит и закрепляет катушку индуктивности 30, и содержащая часть 76, которая содержит монтажную плату 90 и посредством корпуса 75 монтажная плата 90 и катушка индуктивности 30 закрепляются так, чтобы ось шаблонной катушки индуктивности 40 и ось катушки индуктивности 30 совпадали. А именно, внутри корпуса 75 в качестве направляющей части 77 сформирован кольцеобразный паз, который направляет катушку индуктивности 30, и сделаны стенки для держания монтажной платы 90. При этом желательно, чтобы центральная точка оси шаблонной катушки индуктивности 40 и центральная точка оси катушки индуктивности 30 совпадали и по направлению оси.

Кроме того, на монтажную плату 90 в данном варианте осуществления можно установить RF-чип 10 и шаблонную катушку индуктивности 40, расположив их на поверхности монтажной платы 90, как это делается на печатных платах, а также можно, как показано на Фиг. 18 (b), установить RF-чип 10 и шаблонную катушку индуктивности 40, встроив их в монтажную плату 90. В данном случае монтажная плата 90 будет образована из наложенных многочисленных пластмассовых слоев, и RF-чип 10 и шаблонная катушка индуктивности 40 будут внедрены между соседними слоями пластмассы.

Также шаблонная катушка индуктивности 40 в данном варианте осуществления должна функционировать в качестве катушки индуктивности, которая образует трансформатор связи, и при соблюдении этого требования она может быть катушкой индуктивности проводника, не ограничиваясь катушкой индуктивности плоской формы, которая формируется методом осаждения из газовой фазы и т.п.

[0089]

Первый элемент 50 RFID-тега 100, несущего катушку индуктивности 30 третьего варианта осуществления, первичная сторона 30 трансформатора связи 20 и второй элемент 60, как показано на Фиг. 18 (а), сформированы посредством сгиба одного провода, а катушка индуктивности 30, как показано на Фиг. 18 (b), намотана на внешний периметр монтажной платы 90.

Как показано на Фиг. 18 (b), на монтажной плате 90 на верхней части шаблонной катушки индуктивности 40 установлен RF-чип 10, и из двух выходных контактов RF-чипа 10 один соединен с одним концом шаблонной катушки индуктивности 40, а другой - с другим концом шаблонной катушки индуктивности 40.

Как показано на Фиг. 19, в корпусе 75 закреплены монтажная плата 90, на которой установлены RF-чип 10 и шаблонная катушка индуктивности 40, и катушка индуктивности 30. Так, в корпусе 75 содержатся монтажная плата 90 и катушка индуктивности 30, причем монтажная плата 90 и катушка индуктивности 30 запаяны в корпус 75 методом заливки пластмассой и т.д. (на Фиг. не показано). Из залитого корпуса 75 параллельно выступают первый элемент 50 и второй элемент 60, продленные от катушки индуктивности 30.

Как показывает Фиг. 20, в корпусе 75 сформирована направляющая часть 77, и эта направляющая часть 77 выполняет роль сохранения формы провода катушки индуктивности 30.

[0090]

В RFID-теге 100, несущем катушку индуктивности 30 третьего варианта осуществления, также как и в RFID-теге 100 первого варианта осуществления, путем уменьшения числа витков катушки индуктивности 30 меньше числа витков шаблонной катушки индуктивности 40 становится возможным осуществить вход на катушке индуктивности 30, к которой подсоединены первый элемент 50 и второй элемент 60, при низком импедансе, а преобразовать выход шаблонной катушки индуктивности 40 в высокий импеданс и адаптировать его к входному импедансу RF-чипа 10.

Кроме того, в RFID-теге 100, несущем катушку индуктивности 30 третьего варианта осуществления, в случае прикрепления к резиновому изделию такому, как шина, благодаря вживлению либо приклеиванию не только первого элемента 50, но и второго элемента 60 к резиновому изделию такому, как шина, обладающему импедансом сопротивления, и обеспечению электрического соединения с ним, резиновое изделие такое, как шина, подсоединенное к второму элементу 60, функционирует в качестве земли RFID-тега 100, что способствует осуществлению высокочувствительной передачи. Следовательно, в случае прикрепления к резиновому изделию такому, как шина, получается RFID-тег 100, обладающий превосходными характеристиками связи.

Более того, в RFID-теге 100, несущем катушку индуктивности 30 третьего варианта осуществления, катушка индуктивности 30, первый элемент 50 и второй элемент 60 сформированы посредством сгиба одного провода без необходимости соединения посредством, например, пайки, что делает производственный процесс простым и гарантирует высокую надежность электрического соединения.

[0091]

RFID-тег 100, несущий катушку индуктивности 30 третьего варианта осуществления, в случае установки на резиновое изделие такое, как шина, можно просто так вживить внутрь резинового изделия. Однако, предпочтителен способ, по которому покрытый пластмассой RFID-тег 155, на котором корпус 75 зафиксирован пластмассой 93, вживляется в резиновое изделие, так как таким образом можно предотвратить сдвиги и т.п. катушки индуктивности 30 и монтажной платы 90. Кроме того, в связи с тем, что RF-чип 10 можно покрыть пластмассой 93, можно установить RF-чип 10 на шаблонную катушку индуктивности 40 в голом состоянии без упаковки.

В качестве пластмассы для покрытия можно использовать обычную термореактивную эпоксидную смолу. Желательно в нее добавить, например, микрочастицы кремнезема (SiO₂, диоксид кремния) и придать ей функции такие, теплоотдача и тепловое расширение.

[0092]

На Фиг. 21 показан первый видоизмененный пример RFID-тега 100, несущего катушку индуктивности 30 третьего варианта осуществления, а на Фиг. 22 - второй видоизмененный пример RFID-тега 10, несущего катушку индуктивности 30 третьего варианта осуществления.

Фиг. 21 (а) является схематичным наклонным видом RFID-тега 100, несущего катушку индуктивности 30 первого видоизмененного примера, а Фиг. 21 (b) - схематичным видом сверху RFID-тега 100, несущего катушку индуктивности 30 первого видоизмененного примера. Также Фиг. 22 (а) является схематичным наклонным видом RFID-тега 100, несущего катушку индуктивности 30 второго видоизмененного примера, а Фиг. 22 (b) - схематичным видом сверху RFID-тега 100, несущего катушку индуктивности 30 второго видоизмененного примера.

В показанном на Фиг. 17-20 RFID-теге 100, несущем катушку индуктивности 30 третьего варианта осуществления, закрученная в кольцеобразной форме катушка индуктивности 30 окольцовывает внешний периметр монтажной платы 90 в форме прямоугольника, а в показанном на Фиг. 21 RFID-теге 100, несущем катушку индуктивности 30 первого видоизмененного примера, закрученная в кольцеобразной форме катушка индуктивности 30 окольцовывает внешний периметр цилиндрической монтажной платы 90. Также в показанном на Фиг. 22 RFID-теге 100, несущем катушку индуктивности 30 второго видоизмененного примера, закрученная в кольцеобразной форме катушка индуктивности 30 окольцовывает периметр монтажной платы 90 так, чтобы она соприкасалась с углами монтажной платы 90 в форме прямоугольника.

[0093]

В данном изобретении RF-чип 10 соответствует «RF-чипу», трансформатор связи 20 соответствует «трансформатору связи», первый элемент 50 соответствует «первому элементу», второй элемент 60 соответствует «второму элементу», монтажная плата 90 соответствует «монтажной плате», катушка индуктивности 30⋅первичная сторона 30 соответствует «катушке индуктивности», шаблонная катушки индуктивности 40⋅вторичная сторона 40 соответствует «шаблонной катушке индуктивности», корпус 75 соответствует «корпусу», содержащая часть 76 соответствует «содержащей части», паз 65 и направляющая часть 77 соответствуют «направляющей части», RFID-тег 100 и покрытый пластмассой RFID-тег 155 соответствуют «RFID-тегу».

[0094]

Желательные варианты осуществления данного изобретения описаны выше, однако данное изобретение не ограничивается только этим. Нетрудно понять, что будут различные варианты осуществления, которые не отклоняются от духа и сферы данного изобретения. Кроме того, в данных вариантах осуществления рассказывается о действиях и эффекте от конфигурации данного изобретения, однако эти действия и эффект являются одним из примеров и не ограничивают данное изобретение.

[Объяснение позиционных обозначений]

[0095]

10 RF-чип

20 Трансформатор связи

30 Катушка индуктивности

40 Шаблонная катушка индуктивности

50 Первый элемент

60 Второй элемент

75 Корпус

76 Содержащая часть

77 Направляющая часть

90 Монтажная плата

100 RFID-тег

160 Шина

500 Шина со встроенным RFID-тегом

Claims (12)

1. Катушка индуктивности, которая используется в RFID-теге, несущем RF-чип и монтажную плату, на которой установлена шаблонная катушка индуктивности, подсоединенная к RF-чипу, отличающая тем, что:

RFID-тег установлен в шине;

катушка индуктивности держится в кольцеобразном пазу корпуса, в котором содержится монтажная плата, и окольцовывает монтажную плату;

первый конец катушки индуктивности выступает из корпуса и образует первый элемент антенны;

второй конец катушки индуктивности выступает из корпуса и образует второй элемент антенны;

первый элемент и второй элемент расположены параллельно, при этом длина продления первого элемента больше длины продления второго элемента;

катушка индуктивности и шаблонная катушка индуктивности образуют трансформатор связи и число витков катушки индуктивности меньше по сравнению с числом витков шаблонной катушки индуктивности.

2. Катушка индуктивности для RFID-тега по п. 1, отличающаяся тем, что катушка намотана в кольцеобразном пазу с образованием не менее одного витка.

3. Катушка индуктивности для RFID-тега по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что катушка индуктивности, первый элемент и второй элемент на концах катушки индуктивности сформированы посредством сгиба одного провода.

4. Катушка индуктивности для RFID-тега по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что корпус имеет направляющую часть, которая сохраняет форму катушки индуктивности, и содержащую часть, которая содержит монтажную плату, причем ось шаблонной катушки индуктивности и ось катушки индуктивности совпадают.

5. Катушка индуктивности для RFID-тега по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что при длине электромагнитных волн в частоте передачи RFID-тега, равной λ, электрическая длина первого элемента будет равна λ/4, λ/2, (3/4)λ или (5/8)λ.

6. Катушка индуктивности для RFID-тега по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что катушка индуктивности и монтажная плата зафиксированы пластмассой в корпусе.