TWI696956B - 利用振動能啟動的運動賽事用無線射頻識別標籤 - Google Patents

Abstract

一種利用振動能啟動的運動賽事用無線射頻識別標籤，是在一識別標籤內設有一無線射頻識別晶片，該無線識別晶片電連接一高頻發射線圈，配合該無線射頻識別晶片設有一振動發電模組，包括一振動發電的發電構造以及電連接該發電構造的充電模組與低頻時脈振盪器，該低頻時脈振盪器透過一電流傳輸構造向該無線射頻辨識晶片輸出足以啟動的低頻電流；當本發明使用在運動賽事時，該識別標籤是結合在跑者的穿著上，當跑者跑動時能透過振動來啟動該無線射頻辨識晶片，使高頻發射線圈主動地發出高頻無線電波，可以改善跑者跑過感應區時傳輸訊號的效果，或者以免用電池的形式取代主動式無線射頻識別標籤，也可以取代半主動式無線射頻識別標籤。

Description

利用振動能啟動的運動賽事用無線射頻識別標籤

本發明涉及一種無線射頻辨識標籤的裝置，尤其涉及一種振動啟動的運動賽事用無線射頻識別標籤。

現有運動賽事例如國際大型馬拉松、自行車競賽、游泳以及鐵人三項的運動活動中，經常使用無線射頻識別標籤（RFID）的系統來計算個別跑者的比賽成績。上述無線射頻識別標籤的系統是在路跑的起點、檢查點以及終點的地面分別設置有感應區，透過感應線圈或天線感應跑者佩帶的無線射頻識別標籤的方式來計算路跑成績。

上述無線射頻識別標籤系統雖能用於計算跑者個別的成績，但由於系統一般採用近場（near-field）感應耦合（inductive coupling）的技術，透過感應地墊內部繞線的低頻線圈來產生低頻（LF，Low frequency）磁場來與賽事用的被動式無線射頻識別標籤（RFID）進行耦合感應，因此常會在感應地墊的左、右兩側形成磁場較弱、無法啟動標籤，而產生容易漏讀無線射頻識別標籤的區域，進而影響RFID系統的讀取品質與可靠性，另有部分賽事採用主動式無線射頻識別標籤系統或者半主動式無線射頻識別標籤系統來計算自行車競賽、游泳、以及鐵人三項運動競賽成績，由於小型電池的續航力不高，因此需要定期更換電池，或者需要定期充電，除了處理成本較高的問題以外，不穩定的電池續航力也降低計時的穩定性，嚴重影響計時的品質。

由於現有用於運動賽事的被動式RFID標籤在配合感應地墊傳輸訊號時容易有漏讀的狀況。為此，本發明透過機械能與電能之間換能的手段啟動雙頻的無線射頻辨識晶片，改善識別標籤通過磁場弱區時無法啟動標籤的問題，與改善讀取器傳輸訊號的效果。

為達到上述目的，本發明提供一種利用振動能啟動的運動賽事用無線射頻識別標籤，包括：

一識別標籤，設有一標籤本體，在該標籤本體形成一穿著結合構造，在該標籤本體內設有一無線射頻識別晶片以及一與該無線射頻識別晶片電連接的高頻發射線圈；以及

一配合該無線射頻識別晶片的振動發電模組，包括一振動發電的發電構造以及依序電連接在該發電構造的一充電模組以及一低頻時脈振盪器，該低頻時脈振盪器透過一電流傳輸構造向該無線射頻辨識晶片輸出能夠啟動該無線射頻辨識晶片運作的低頻電流。

進一步，本發明所述的電流傳輸構造包括一電連接在所述低頻時脈振盪器的低頻發射線圈以及一電連接在所述無線射頻識別晶片的低頻接收線圈，該低頻接收線圈位於該低頻發射線圈的有效感應範圍內。

更進一步，本發明所述的振動發電模組包括一外殼，所述發電構造、所述充電模組、所述低頻時脈振盪器以及所述低頻發射線圈設置在該外殼內，該外殼可以透過一拆卸構造可拆卸地結合在所述的標籤本體，所述的低頻接收線圈設於該標籤本體內對應該低頻發射線圈的位置，該外殼也可以直接固接結合在所述的標籤本體，所述的低頻接收線圈設於該標籤本體內對應該低頻發射線圈的位置。

本發明也可用電線取代無線射頻識別晶片中的低頻線圈，這時所述的電流傳輸構造是一對電線並且以兩端連接在所述的低頻時脈振盪器以及所述的無線射頻識別晶片。

更進一步，本發明所述的振動發電模組以及所述的該對電線是設於所述的標籤本體內。

較佳的，本發明所述的發電構造包括一螺旋線圈以及一設置在該螺旋線圈內而能夠線性往復移動的磁鐵，所述的充電模組與該螺旋線圈的兩端電連接。

當本發明使用時是運用在運動賽事例如馬拉松，以該穿著結合構造將該識別標籤結合在運動員的衣著例如鞋子或衣服上，當運動員跑動時該發電構造因震動而發電，使該低頻時脈振盪器向該無線射頻辨識晶片輸出能夠啟動該無線射頻辨識晶片運作的低頻電流，這時被啟動的無線射頻識別晶片透過該高頻發射線圈向外發出高頻的無線電波，擴展該識別標籤受感應的距離而可運用在運動賽事的RFID系統中計算成績。

本發明的功效在於，該無線射頻識別晶片受該振動發電模組提供低頻電源的輔助，即使通過原本無法受驅動的磁場弱區，也能靠該振動發電模組的輔助而被啟動運作而能向讀取器的天線例如感應地墊傳輸訊號，達到改善識別標籤通過磁場弱區時與讀取器傳輸訊號的效果。

為能詳細瞭解本發明的技術特徵及實用功效，並可依照說明書的內容來實施，進一步以如圖式所示的較佳實施例，詳細說明如下。

請參看如圖1、圖2所示的本發明較佳實施例，本發明提供一種利用振動能啟動的運動賽事用無線射頻識別標籤，包括一識別標籤10以及一結合在該識別標籤10的振動發電模組20，其中：

圖1中識別標籤10不一定是以四孔的方式來固定在衣著或鞋帶上，其固定在衣著或者鞋面上有多種佩戴方法，而圖1中識別標籤10的鞋帶穿孔111也不一定為四個穿孔以矩陣排列之形式，也有可能為兩孔或六孔之型式，本發明之實施方式為了方便敘述，故提出一常見範例來敘述實施方式。

該識別標籤10設有一標籤本體11，該標籤本體11是識別標籤10的塑膠片體，在該標籤本體形成四個以矩陣方式排列的鞋帶穿孔111，以四個鞋帶穿孔111作為該標籤本體11的穿著結合構造，使該識別標籤10能結合在跑者的鞋帶上，並在該標籤本體11的左右兩側穿設一對扣孔112，在該標籤本體11的內部設有一無線射頻識別晶片12以及分別與該無線射頻識別晶片12電連接的一高頻發射線圈13以及一低頻接收線圈31，該無線射頻識別晶片12是包括高低頻雙頻的晶片並且受低頻電流啟動，該無線射頻識別晶片12啟動後能夠透過該高頻發射線圈13向外發出高頻無線電波，該低頻接收線圈31位於該對扣孔112之間的位置。

該振動發電模組20是用於啟動該無線射頻識別晶片12，也就是輔助該無線射頻識別晶片12主動透過該高頻發射線圈13向外發出高頻無線電波。本較佳實施例中該振動發電模組20是與該識別標籤10分離的構造，該振動發電模組20包括一外殼21以及分別設於該外殼21內的一振動發電的發電構造22、一充電模組23、一低頻時脈振盪器24以及一低頻發射線圈32，該充電模組23以及該低頻時脈振盪器24依序電連接在該發電構造22，配合該對扣孔112在該外殼21的左右兩側伸設一對勾扣221，該外殼21以該對勾扣221作為拆卸構造而可拆卸地卡扣結合在該對扣孔112。

該發電構造22包括一螺旋線圈221以及一設置在該螺旋線圈221內而能夠線性往復移動的磁鐵222，該充電模組23與該螺旋線圈221的兩端電連接，該低頻發射線圈32與該低頻時脈振盪器24電連接並且位於該外殼21內部靠近該低頻接收線圈31的一側，該低頻接收線圈31位於該低頻發射線圈32的有效感應範圍內，該低頻接收線圈31以及該低頻發射線圈32組成一電流傳輸構造30，該低頻時脈振盪器24透過該電流傳輸構造30能夠向該無線射頻識別晶片12輸出能夠啟動該無線射頻識別晶片12運作的低頻電流。

本發明除如上述第一較佳實施例，是將該振動發電模組20設為可由該識別標籤10上拆卸的構造以外，亦可將該振動發電模組20設為固接在該識別標籤10的形態，此種構造是在生產該識別標籤10進行晶片封裝時，一併將該振動發電模組20的發電構造22、充電模組23、低頻時脈振盪器24以及低頻發射線圈32封裝在一起，成為一體型式的無線射頻識別標籤。

當上述本發明第一較佳實施例的識別標籤10使用在運動賽事例如馬拉松時，是透過四個鞋帶穿孔111將該識別標籤10固定在跑者的鞋子上。當跑者跑動時，該發電構造22的磁鐵222往復移動而發電，電流通過該充電模組23輸往該低頻時脈振盪器24，以該低頻時脈振盪器24產生低頻電流，再透過低頻發射線圈32使該低頻接收線圈31耦合感應產生足以驅動該該無線射頻識別晶片12的低頻電流，以感應產生的低頻電流啟動該無線射頻識別晶片12，再以該高頻發射線圈13主動地發出高頻無線電波。

當跑者穿著該識別標籤10跑過感應地墊40時，由於該振動發電模組20能輔助該識別標籤10發出高頻無線電波，因此即使該識別標籤10通過的區域是該感應地墊40的磁場弱區，原本外界的磁場不足以驅動該識別標籤10，該識別標籤10也能透過主動發出高頻無線電波的方式，良好地將訊號發送至該感應地墊40並回傳至該RFID的讀取器41，再以電腦42的應用程式紀錄該讀取器41接收到的訊號。如此一來可確保該識別標籤10能在該感應地墊40的磁場弱區被讀取、感應，經測試可將該識別標籤10至多僅能高於該感應地墊40約20公分的距離拓展到30多公分，透過無需電池的振動發電模組20啟動該無線射頻識別晶片12的方式，改善該識別標籤10的感應範圍，甚至能取代需要安裝電池的主動式無線射頻識別標籤或半主動式無線射頻識別標籤，避免需要定期更換電池或對電池充電的維護問題，提升運動賽事無線射頻辨識記錄系統的可靠性。

本發明除上述第一較佳實施例，是將該發電構造22、該充電模組23、該低頻時脈振盪器24以及該低頻發射線圈32設為安裝在該外殼21內的構造以外，也可以將振動發電模組20設為與該識別標籤10一體的構造，將該發電構造22、該充電模組23、該低頻時脈振盪器24以及該低頻發射線圈32設於該標籤本體11的內部。

本發明除上述第一較佳實施例，是將該電流傳輸構造30設為線圈之間電耦合而傳輸低頻電流以外，也可將該電流傳輸構造30設為電線的構造，如圖4、圖5所示的本發明第二較佳實施例，其中該識別標籤10同樣在該標籤本體11穿設四個以矩陣排列的鞋帶穿孔111，在該識別標籤10內設有一無線射頻識別晶片12以及一與該無線射頻識別晶片12電連接的高頻發射線圈13。

在該標籤本體11內設有一振動發電模組20，該振動發電模組20包括一發電構造22以及依序電連接該發電構造22的充電模組23以及低頻時脈振盪器24，該發電構造22包括一螺旋線圈221以及一設於該螺旋線圈221內而能夠線性移動的磁鐵222，在該低頻時脈振盪器24與該無線射頻識別晶片12連接一電流傳輸構造30，該電流傳輸構造30是一對電線33，該低頻時脈振盪器24產生的低頻電流透過該對電線33輸送至該無線射頻識別晶片12，啟動該無線射頻識別晶片12運作。由於本發明第二較佳實施例的使用方式以及功效皆與第一較佳實施例中的記載相同，因此本發明在此不加以贅述。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並非用以限定本發明主張的權利範圍，凡其它未脫離本發明所揭示的精神所完成的等效改變或修飾，均應包括在本發明的申請專利範圍內。

10:識別標籤

11:標籤本體

111:鞋帶穿孔

112:扣孔

12:無線射頻識別晶片

13:高頻發射線圈

20:振動發電模組

21:外殼

211:勾扣

22:發電構造

221:螺旋線圈

222:磁鐵

23:充電模組

24:低頻時脈振盪器

30:電流傳輸構造

31:低頻接收線圈

32:低頻發射線圈

33:電線

40:感應地墊

41:讀取器

42:電腦

圖1是本發明第一較佳實施例的立體圖。 圖2是本發明第一較佳實施例電路的方塊圖。 圖3是本發明第一較佳實施例的使用實施示意圖。 圖4是本發明第二較佳實施例的立體圖。 圖5是本發明第二較佳實施例電路的方塊圖。

10:識別標籤

11:標籤本體

111:鞋帶穿孔

112:扣孔

20:振動發電模組

21:外殼

211:勾扣

Claims (7)

1. 一種利用振動能啟動的運動賽事用無線射頻識別標籤，包括：一識別標籤，設有一標籤本體，在該標籤本體形成一穿著結合構造，在該標籤本體內設有一無線射頻識別晶片以及一與該無線射頻識別晶片電連接的高頻發射線圈；以及一配合該無線射頻識別晶片的振動發電模組，包括一振動發電的發電構造以及依序電連接在該發電構造的一充電模組以及一低頻時脈振盪器，該低頻時脈振盪器透過一電流傳輸構造向該無線射頻辨識晶片輸出能夠啟動該無線射頻辨識晶片運作的低頻電流。
2. 如請求項1之利用振動能啟動的運動賽事用無線射頻識別標籤，其中所述的電流傳輸構造包括一電連接在所述低頻時脈振盪器的低頻發射線圈以及一電連接在所述無線射頻識別晶片的低頻接收線圈，該低頻接收線圈位於該低頻發射線圈的有效感應範圍內。
3. 如請求項2之利用振動能啟動的運動賽事用無線射頻識別標籤，其中所述的振動發電模組包括一外殼，所述發電構造、所述充電模組、所述低頻時脈振盪器以及所述低頻發射線圈設置在該外殼內，該外殼透過一拆卸構造可拆卸地結合在所述的標籤本體，所述的低頻接收線圈設於該標籤本體內對應該低頻發射線圈的位置。
4. 如請求項2之利用振動能啟動的運動賽事用無線射頻識別標籤，其中所述發電構造、所述充電模組、所述低頻時脈振盪器以及所述低頻發射線圈皆封裝在所述的標籤本體內，所述的低頻接收線圈設於該標籤本體內對應該低頻發射線圈的位置。
5. 如請求項1之利用振動能啟動的運動賽事用無線射頻識別標籤，其中所述的電流傳輸構造是一對電線並且以兩端連接在所述的低頻時脈振盪器以及所述的無線射頻識別晶片。
6. 如請求項5之利用振動能啟動的運動賽事用無線射頻識別標籤，其中所述的振動發電模組以及所述的該對電線是設於所述的標籤本體內。
7. 如請求項1至5中任一項之利用振動能啟動的運動賽事用無線射頻識別標籤，其中所述的發電構造包括一螺旋線圈以及一設置在該螺旋線圈內而能夠線性往復移動的磁鐵，所述的充電模組與該螺旋線圈的兩端電連接。

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