WO2023244097A1 - Изделие типа кольца на палец с функцией nfc-транспондера (варианты) - Google Patents

Изделие типа кольца на палец с функцией nfc-транспондера (варианты) Download PDF

Info

Publication number
WO2023244097A1
WO2023244097A1 PCT/KZ2023/000011 KZ2023000011W WO2023244097A1 WO 2023244097 A1 WO2023244097 A1 WO 2023244097A1 KZ 2023000011 W KZ2023000011 W KZ 2023000011W WO 2023244097 A1 WO2023244097 A1 WO 2023244097A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
ring
antenna
product
nfc
cut
Prior art date
Application number
PCT/KZ2023/000011
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Сматай Срымович АЯЗБАЕВ
Original Assignee
Сматай Срымович АЯЗБАЕВ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Сматай Срымович АЯЗБАЕВ filed Critical Сматай Срымович АЯЗБАЕВ
Publication of WO2023244097A1 publication Critical patent/WO2023244097A1/ru

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B5/00—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems

Definitions

  • the present invention relates to a contactless communication option, namely to electronic devices based on NFC technology, where the transponder (passive tag) is made in the form of a ring worn on the finger, intended, in particular, for: user identification, payment for purchases at a payment terminal, implementation of physical and logical access.
  • the transponder passive tag
  • NFC Near Field Communication
  • the card is a transponder, and for example, a store card reader is an NFC terminal.
  • the main element of the transponder is an integrated circuit chip.
  • Each NFC chip has a unique internal digital identifier. Chip manufacturers take care of this. Duplicating or simulating a chip is an almost impossible task. Many areas of application of NFC technology are based on this foundation, for example, such as: - contactless payment, - logical and physical access control systems. - personal identification, - public transport systems, - elimination of counterfeit goods
  • the NFC transponder in most cases, is designed as follows: Fig. 1 shows a typical electrical circuit of the transponder.
  • the chip has at least two pins to which an antenna is connected.
  • An external capacitor C can be connected in parallel with the antenna.
  • the NFC chip has an internal capacitance, conventionally designated C 1.
  • the antenna has several annular turns and serves, among other things, to collect electromagnetic energy that powers the transponder chip.
  • the number of turns and their geometry determine the energy used to power the chip.
  • An important factor for the performance of the transponder is the design of the antenna.
  • Figure 2 shows an industrial open-frame transponder made on a flexible FPCB printed circuit board.
  • NFC transponders can be integrated into a wide variety of items: cards, stickers, tokens, key fobs, bracelets, etc., i.e. can be presented in a variety of form factors.
  • the subject of the present invention is a form factor in the form of a ring worn on the finger.
  • the ring as a form factor, unlike other items worn by a person (wearables), has a number of advantages: - can be constantly with the owner 24/7, - additionally used as decoration, - does not require attention and care, - unlikely to be lost , does not create inconvenience in any life circumstances, - facilitated visual control, - simple and quick movement and positioning at the desired point in space. This makes it applicable in areas such as payment for purchases, physical access, and personal identification.
  • Figure 3 shows the moment of paying for a purchase using a payment ring worn on the finger.
  • the design provides that the antenna consists of only one turn and, taking into account the fact that this turn has a diameter approximately equal to the diameter of a human finger, the total magnetic flux passing through the antenna circuit will be insufficient to induce the required power in the antenna , which in turn will lead to insufficient power supply to the chip; this design is inoperative when using any currently existing industrial RFID chip;
  • the antenna when the antenna is made in the form of a spiral, it is completely covered with synthetic resin, i.e. there is no provision for making it from precious metal, there is no provision for integrating the spiral into the visible part of the body; the spiral in this embodiment cannot serve as an element of decoration; In addition, it is impossible to create jewelry from metal or precious metal based on this design, since the metal will shunt the electromagnetic field.
  • the second patent document [GB2552654 (A) - 2018-02-07] discloses a ring or bracelet containing an annular shell, a near-field communication repeater mounted on said shell, and a loop antenna having a plurality of turns, each of which extends around the entire circumference annular shell, which can be spaced apart from each other, across the width of the ring, or can be installed in an annular recess extending along the entire circumference.
  • the ring may be made of ceramic and may have a cover enclosing the transponder, and may also be made of resin.
  • the antenna may be a coil of wound metal wire, or may be a conductive track on a flexible substrate along with an NFC transponder in the form of a chip, or may be directly applied to the inner surface of the ring shell, perhaps by electroplating or direct laser structuring.
  • the problem is created by the fact that if the ring is made of conductive material, the characteristics of the NFC ring antenna are significantly degraded.
  • the magnetic field generated by the NFC terminal is weakened by the reverse magnetic field created by eddy currents arising in an electrically conductive ring structure. Ego causes the transponder to not work. Since most jewelry is made from conductive metals, particularly silver and gold, the inability to use a helical antenna has greatly limited the adoption of this form factor.
  • the loop antenna is located inside the annular recess, i.e. surrounded by metal that forms a protective housing of the ring, shielding the magnetic flux, which has a bad effect on the characteristics of the transponder, reducing the distance of stable communication between the product and the terminal;
  • a smart finger ring [W020201 14076 (A1)—2020-06-11] is known, containing a chip and a metal ring used as an antenna, the chip being electrically connected to the metal ring to form an antenna circuit.
  • the metal body of the smart finger ring is designed as a composite antenna circuit structure, that is, an antenna Integrated with a metal ring, which can save antenna placement space and the cost of additional antenna, and improve flexibility and competence in product design.
  • the metal ring is cut and has input and output contacts located on different sides of the hole and electrically connected to the chip.
  • the antenna consists of only one turn - a ring with a diameter approximately equal to the diameter of a human finger, while the total magnetic flux passing through the antenna circuit will be insufficient to induce the required power in the antenna, which, in turn, will lead to insufficient energy for powering chip;
  • NFC antenna includes a metal ring.
  • the ring body is designed to accommodate an NFC antenna inside its cavity and is included in one electrical circuit with the NFC antenna and other components that make up the transponder. According to the authors, such a connection reduces the attenuation of electromagnetic waves caused by the presence of a metal body in NFC, improves the performance of the NFC antenna, and increases the reading distance.
  • the disadvantages of this technical solution include the fact that the ring housing is a short-circuited coil (the metal ring is made without a cut), and although included in the electrical circuit of the antenna, it significantly weakens the electromagnetic field strength of the NFC terminal. Thus, the characteristics of the antenna deteriorate, which can lead to complete inoperability of the structure.
  • the present invention is aimed at eliminating the above problems and overcoming one or more of the discussed disadvantages.
  • the objective of the invention is to develop a finger ring type product made from electrically conductive materials, in particular metals, for contactless payment for goods and services with improved characteristics of the NFC transponder antenna and product durability.
  • the technical result is the achievement of stable interaction of the proposed product with an NFC terminal at the maximum possible distance for this type of product.
  • Another technical result is the achievement of higher mechanical strength of a metal structure in the form of a finger ring, with a built-in NFC transponder.
  • Another technical result is the expansion of possibilities for the design of metal jewelry in the form of a finger ring (expansion of the range) with a built-in NFC transponder.
  • Another technical result is an increase in manufacturability and the possibility of miniaturizing jewelry of this type.
  • the proposed finger ring type product with an NFC transponder function contains a housing made of electrically conductive material, and the ring body is included in one electrical circuit together with the antenna and the NFC chip built into the NFC transponder product
  • the ring body is made of an open shape with one continuous (through) cut: transverse in the form of a straight line or having a complex (any possible) geometric shape other than a straight line, while the ring body is included in the electrical circuit of the product, forming at least one turn of said antenna, the remaining turns of the antenna being formed either in the form of a coil of electrical wire or in the form of conductors formed on a flexible printed circuit board (FPCB) which are placed in a groove (recess) of the housing formed on its inner side adjacent to finger.
  • FPCB flexible printed circuit board
  • the ring body has one through cut of a complex geometric shape, different from a straight line, as well as additionally along the entire surface of the ring, at least one slot that follows the shape of the through cut line, forming a consistently repeating relief pattern on the surface.
  • the ring body has one through cut, which has a complex geometric shape, and additional slots, together with the cut, forming a pattern in a specific design on part of the surface of the ring.
  • the ring body has one continuous (through) cut of any possible complex geometric shape other than a straight line, which is “disguised” by a decorative design element, for example, in the form of a precious or semi-precious stone, set above the cut.
  • the proposed finger ring type product with an NFC transponder function contains a housing made of electrically conductive material, and the ring body is included in one electrical circuit together with the antenna and the NFC chip built into the NFC transponder product.
  • the ring body is made of an open shape with one continuous cross-section and c. at least one longitudinal section that is included in the electrical circuit of the product, forming at least two turns of said antenna, the remaining turns being formed either in the form of a coil of electrical wire or in the form of conductors formed on a flexible printed circuit board (FPCB) , which are located in the groove (recess) of the body formed on its inner side adjacent to the finger.
  • FPCB flexible printed circuit board
  • the proposed finger ring type product with an NFC transponder function contains a housing made of electrically conductive material, and the ring body is included in one electrical circuit of the product together with the NFC chip built into the NFC transponder product.
  • the ring body is made of an open shape, which is made with a spiral cut, forming an antenna with the required number of turns, and the spaces between the turns are filled with polymer.
  • the proposed finger ring type product with an NFC transponder function contains a housing made of electrically conductive material, and the ring body is included in one electrical circuit of the product together with the NFC chip built into the NFC transponder product.
  • the ring body is made of an open shape, which is made in the form of a twisted metal strip, forming an antenna with the required number of turns, while one side of the twisted strip is covered with a layer of dielectric.
  • the product according to the above options 1 - 4 may additionally contain an external capacitor included in the electrical circuit together with the antenna and the NFC chip and which is placed in a recess made in the housing on the inside or on the side surface of the ring housing.
  • the proposed finger ring type product with an NFC transponder function contains a housing made of electrically conductive material, and the ring body is included in one electrical circuit with an NFC chip built into the NFC transponder product, characterized in that the housing is formed from several metal washers of the same diameter, each washer having a continuous cross-section, and is configured to connect the washers in series with each other, forming an antenna, wherein the ring body is formed from such a number of washers that corresponds to the number of turns of the antenna, and one of the sides of the said cut of one washer is electrically connected in series with one of the cut sides of the next washer using jumpers.
  • jumpers can be formed on the PCB PCB.
  • the NFC chip is located on the RSV board.
  • the proposed design options for the metal housing and their inclusion in the transponder circuit help improve the quality of transponder-terminal communication.
  • the invention also proposes a ring with a cut of complex geometric shape, for example, a cut in the shape of the letter “omega” (Fig. 46), which significantly increases the strength of the structure shown in Fig. 4a.
  • a continuous cut involves filling it with a non-conductive material that serves as sealing and insulating two parts of the cut.
  • the non-conductive filling material in most cases made from polymers, may have low tensile strength. The load on the ring worn on the finger, arising in various life circumstances, can cause its mechanical damage.
  • FIG. 4 c, d and e show options for design solutions that compensate for aesthetic losses associated with the mandatory presence of a continuous cut in the metal ring on the finger with a built-in NFC transponder.
  • the invention is illustrated by graphic materials.
  • Figure 1 shows a typical electrical diagram of an NFC transponder.
  • Figure 2 shows an industrial open-frame transponder made on a flexible FPCB printed circuit board
  • Fig. 3 shows the moment of paying for a purchase using a payment ring worn on the finger.
  • Fig.4a The body of the proposed product (ring) is conventionally shown with one continuous cross-section, forming from it one additional turn of a wire antenna (option 1 of the proposed invention).
  • Fig.4b The body of the proposed product (ring) is conventionally shown - the body of the ring is made of an open shape with one continuous cut, having a complex geometric shape different from a straight line (version I of the proposed invention).
  • Figure 4c conventionally shows the body of the proposed product (ring) - the ring body has one through section of a complex geometric shape, different from a straight line, and additionally there are slots along the entire surface of the ring, repeating the shape of the through cut line, forming a consistently repeating relief pattern on the surface.
  • Figure 4d conventionally shows the body of the proposed product (ring) - the body has one through cut, which has a complex geometric shape, and additional slots, together with the cut, forming a pattern in a certain design on part of the surface of the ring.
  • Figure 4d conventionally shows the body of the proposed product (ring) - the body has one continuous (through) section of any possible geometric shape other than a straight line, which is “disguised” by a decorative design element, for example, in the form of a precious or semi-precious stone installed above with a cut.
  • Fig.5. The body of the proposed product (ring) is conventionally shown with one transverse section and one longitudinal section, forming two additional turns of a wire antenna from the body (option 2 of the proposed invention).
  • Fig.b conventionally shows the body of the proposed product (ring), from which, using a spiral cut, a spiral antenna is formed (option 3 of the proposed invention).
  • Fig.bb shows options for places where recesses are formed in the housing (Fig.b) to accommodate a chip and an external NFC capacitor - transponder.
  • Fig. 7a conventionally shows the housing of the proposed product (ring), formed from a metal strip (option 4 of the proposed invention), additionally containing an external capacitor connected to the electrical circuit together with the antenna and NFC chip and which is placed in a recess made in the housing with its inner side.
  • Fig. 7b conventionally shows the location of possible formation of a recess in the housing shown in Fig. 7a. to accommodate the chip and external capacitor of the NFC transponder.
  • Figure 8a conventionally shows the body of the proposed product (ring) - the body is formed from several metal washers of the same diameter (option 5 of the invention), each washer having a continuous cross-section, and is designed to connect the washers in series with each other, forming an antenna.
  • Fig. 8b conventionally shows part of the body of the proposed product (ring), formed from a set of metal washers (option 5 of the proposed invention), as well as the place of possible formation of a recess in the case, the location of the RSV printed circuit board with a chip and capacitor located on it
  • Figure 9 shows a stand for determining the height of stable operation of the test rings.
  • Figure 10 shows a test bench to confirm the technical result of increasing the mechanical strength of the proposed product.
  • Figure 1 1 shows a simplified view of the rings with two different types of cuts (option 1 of the proposed invention) to check the technical result of the possible miniaturization of the product.
  • FIG. 12 Three prototypes of the proposed product are shown, made with different designs.
  • the proposed product such as a finger ring, combined with the functions of an NFC transponder (Fig. 4 - 8), includes a housing 1. made of an open shape from an electrically conductive material.
  • Figure 4 a shows a schematic electrical diagram of connecting the housing 1 to the components of the NFC transponder (option 1 of the proposed invention): chip 2, antenna 3 and external capacitor 4.
  • the housing in the form of a ring is made of 925 silver, having one continuous cross-section 5.
  • the ring body performs the function of one turn of the antenna 3.
  • the remaining turns of the antenna, necessary to achieve the required inductance, are formed using copper wire.
  • Figure 4b conventionally shows the body of the proposed product (ring) (option 1 of the proposed invention) - the body of the ring 1 is made of an open shape with one continuous cut 5, having a complex geometric shape different from a straight one - a cut in the shape of the letter “omega”.
  • the turns of the antenna 3, formed using copper wire, and the chip 2 are located in a groove located in the inner part of the ring.
  • Figure 4c conventionally shows the body of the proposed product (ring) (option 1 of the proposed invention) - the body of the ring 1 has one continuous cut of a complex geometric shape 5, different from a straight line, and additionally along the entire surface of the ring there are slots 6, repeating the shape of the solid line cut, forming on the surface a consistently repeating relief pattern of the “Greek menander” type.
  • Figure 4d conventionally shows the body of the proposed product (ring) 1 - the body has one through cut 5 having a complex geometric shape, and additionally slots 6, together with cut 5, forming a pattern in a certain design on part of the surface of the ring.
  • Figure 4d conventionally shows the body of the proposed product (ring)1 - the body has one continuous (through) section 5 of any possible geometric shape other than a straight line, which is “disguised” by a decorative design element, for example, in the form of a precious or semi-precious stone 7 , installed above the cut 5.
  • FIG. 5 shows another conventional electrical diagram for connecting housing 1 to the components of the NFC transponder (option 2 of the proposed invention), chip 2, antenna 3 and external capacitor 4.
  • housing 1 made of silver, has one continuous cross-section 5 and one continuous longitudinal section 8, allowing the formation of two additional turns from the housing to the antenna 3, while the remaining turns necessary to achieve the desired inductance are formed, for example, using copper wire.
  • Fig.b shows a schematic electrical diagram of connecting the housing to the components of the NFC transponder (option 3 of the present invention).
  • the ring body made of silver, has one continuous spiral cut 9. forming 6 (six) turns that completely form the NFC transponder antenna.
  • Chip 2 and external capacitor 4 are connected to the ends of the antenna.
  • Fig.bb shows two options for the location of the groove (cavity) 10, which serves to accommodate the chip and an external capacitor (option 2 of the present invention).
  • Figure 7a shows a schematic electrical diagram of connecting a housing formed from a metal strip (option 4 of the invention) to the components of the NFC transponder.
  • the ring body is formed from a twisted silver strip 11, one side of which is covered with a layer of dielectric 12, which eliminates electrical contact between adjacent turns. At the same time, this case fully performs the role of an NFC transponder antenna. Number of turns The twisting of the strip must correspond to the requirement of achieving the required antenna inductance.
  • Chip 2 and external capacitor 4 are connected to the ends of the twisted strip.
  • Fig. 7b shows a ring housing in which, as one option, a groove 10 is formed in the internal turns to accommodate a chip and an external capacitor.
  • the ring body is formed from 5 (five) silver washers 13, having a continuous cross-section.
  • the number of washers corresponds to the number of antenna turns required to provide a given inductance.
  • a layer of dielectric 14 is laid between the washers.
  • One side of the cut washer is electrically connected to the other side of the cut of the next washer by means of jumpers 15.
  • Jumpers can be formed on the PCB 16 on which it is also possible to place a chip 2 and a capacitor 4 (Fig. .86).
  • the RSV 16 printed circuit board is located in a groove 10 formed on the inside of the ring body.
  • a ring body is formed, which serves as an NFC transponder antenna.
  • a test bench was formed (Fig. 9), consisting of an industrial USB NFC reader ACR 1255U, which gives a sound and light signal in case of establishing a stable connection with the NFC transponder , devices for hanging rings with adjustable height above the reader, a ruler that allows you to estimate the height of operation.
  • the tested products - rings one according to option 1, one according to option 2 of the proposed invention and the third ring, according to RU2735275C2, were manufactured with the following characteristics: case material - 925 sterling silver, inner diameter of the ring - 20.5 mm, outer diameter - 24.5 mm. ring width - 4.75 mm. the depth of the annular recess is 1.6 mm. The width of the annular recess is 3.5 mm. wire for loop antenna - copper with a diameter of 0.1 mm. Transverse and longitudinal cuts on the ring according to option 1 and option 2 were made with a width of 0.2 mm using laser cutting.
  • the resonant frequency of the circuit is 13.56 +/- 0.2 MHz.
  • the claimed product - ring according to option 3 (spiral cut) and the second according to RU2735275C2 were manufactured with the following characteristics: case material - 925 sterling silver.
  • the inner diameter of the ring is 20.5 mm.
  • the depth of the annular recess is 1.6 mm.
  • the width of the annular recess is 3.5 mm.
  • the spiral incision was made 0.2 mm wide using laser cutting.
  • two-component polymer RIVER GLASS from Propitay was used.
  • the resonant frequency of the circuit is 13.56 +/- 0.2 MHz.
  • test ring one according to option 4, the body of which is made of twisted strip (metal tape) and the second according to RU2735275C2, were manufactured with the following characteristics: strip material - 925 sterling silver, strip width - 4.75 mm. strip thickness - 0.3 mm, insulator layer thickness - 0.1 mm. the inner diameter of the ring is 20.5 mm, the outer diameter is 24.5 mm.
  • the resonant frequency of the circuit is 13.56 +/- 0.2 MHz.
  • test results of two types of rings according to options 3 and 4 of the claimed product and a ring manufactured in accordance with RU2735275C2 are given in Table 2.
  • test rings one according to option 5 of the proposed invention and the second according to the prototype, were manufactured with the following characteristics: washers material - 925 sterling silver, number of washers - 5, washers thickness - 0.5 mm, insulator material - beech veneer, insulator thickness - 0.5, inner diameter of the ring - 20.5 mm. outer diameter - 24.5 mm.
  • the resonant frequency of the circuit is 13.56 +/- 0.2 MHz.
  • RU2735275C2 (example 1) are given in table 3.
  • the tested products - one ring according to option 1, one ring according to option 2, made without an external capacitor and the third - analogue, according to RU2735275C2 were manufactured with the following characteristics: case material - 925 sterling silver.
  • the inner diameter of the ring is 23 mm. outer diameter - 27 mm.
  • Transverse and longitudinal cuts on the ring according to option I and option 2 were made with a width of 0.2 mm using laser cutting.
  • the resonant frequency of the circuit (without an external capacitor) is 13.56 +/- 0.2 MHz.
  • the tested products are an analogue according to example 1 and a ring according to option 3 (spiral cut) with the following characteristics: case material - 925 sterling silver.
  • the inner diameter of the ring is 23mm.
  • the spiral cut was made 0.2 mm wide using laser cutting
  • Two-component polymer RIVER was used to fill the cuts.
  • the tested products are an analogue according to example 1 and a ring according to option 4 (twisted tape) with the following characteristics: strip material - 925 sterling silver, strip width - 4.75 mm, strip thickness - 0.3 mm, insulator layer thickness - 0.1 mm , the inner diameter of the ring is 23mm. outer diameter - 27 mm.
  • Resonant frequency of the circuit (without external capacitor) - 13.56 +/- 0.2 MHz
  • the tested products are a prototype according to example 1 and rings according to option 5 (a set of metal washers) with the following characteristic booms: washers material - 925 sterling silver, number of washers - 5, washers thickness - 0.5 mm, insulator material - beech veneer, insulator thickness - 0.5 mm, internal ring diameter - 23 mm. outer diameter - 27 mm.
  • the resonant frequency of the circuit (without an external capacitor) is 13.56 +/- 0.2 MHz.
  • test product (ring) according to option 1 -5 is suspended on a strong thread 17.
  • a calibrated load 19 is suspended from ring 1, which has a test cut 5, using a hook 18.
  • the weight of the load increases.
  • mechanical damage and the performance of the transponder ring are assessed.
  • Test results for various types of rings are shown in Table 8. Table 8.
  • FIG. 12 The increased opportunity for design diversity is demonstrated by the creation of various working prototypes of the products, some of which are depicted in FIG. 12, where: a) a ring with a repeating pattern of the “Greek meander” type, where one of the elements of the meander is a continuous cross-section, the remaining elements are slits that are decorative in nature; b) a ring in which one of the graphic elements of the NFC symbol acts as a continuous cross-section. c) a ring with a spiral cut of an attractive design.
  • the invention is applicable in the field of manufacturing ring-type products for contactless communication, namely an NFC transponder or NFC tag, including in the form of jewelry made of metal or precious metal.
  • the proposed product can be used to identify the user, pay for purchases at a payment terminal, and provide physical and logical access

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Near-Field Transmission Systems (AREA)

Abstract

Изобретение относится к устройствам для бесконтактной коммуникации, в которых транспондер выполнен в виде кольца, носимого на пальце. Изделие типа кольца на палец с функцией NFC- транспондера имеет корпус из электропроводящего материала, который включен в одну электрическую цепь с антенной и NFC-чипом. Корпус кольца имеет незамкнутую форму с одним сплошным разрезом, либо поперечным в виде прямой линии, либо имеющим сложную геометрическую форму. Корпус кольца образует, по меньшей мере, один виток упомянутой антенны, причем остальные витки антенны представляют собой проводники, размещенные в корпусе на внутренней стороне, прилегающей к пальцу, либо проводники, сформированные на гибкой печатной плате.

Description

ИЗДЕЛИЕ ТИПА КОЛЬЦА НА ПАЛЕЦ С ФУНКЦИЕЙ NFC- ТРАНСПОНДЕРА (ВАРИАНТЫ)
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к бесконтактному варианту коммуникации, а именно к электронным устройствам, основанным на NFC технологии, где транспондер (пассивная метка) выполнен в виде кольца, носимого на пальце, предназначенного, в частности, для: идентификации пользователя, оплаты покупок на платежном терминале, осуществления физического и логического доступа.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ.
Технология NFC (Near Field Communication) за последние 10 лет. получила широкое распространение во многих областях человеческой деятельности. Она предполагает наличие двух электронных устройств, обменивающихся информацией между собой посредством электромагнитного излучения. Принципиально значение имеет то, что обмен происходит на близком расстоянии 3-10 см. Во многих случаях одно из двух устройств является пассивным. Это означает, что у него нет внутреннего источника питания. Такое устройство может иметь малые габариты и называется NFC-транспондер, либо NFC метка. Другое устройство является активным, оно излучает электромагнитную энергию, достаточную для запитывания электронных схем транспондера и инициирует взаимный обмен информацией. Такое устройство можно назвать NFC-терминалом. Наиболее наглядным примером применения NFC технологии является процесс оплаты покупок в магазине с помощью бесконтактной банковской карты. В данном случае карта является транспондером, а например, картридер магазина - NFC-терминалом. Для обеспечения взаимодействия, а, следовательно, и оплаты, достаточно обеспечить наличие требуемого расстояния между этими двумя устройст вами. Основным элементом транспондера является интегральная микросхема-чип. Каждый NFC-чип обладает уникальным внутренним цифровым идентификатором. Об этом заботятся производители чипов. Дублирование или имитирование чипа представляет практически неосуществимую задачу. На этом фундаменте основаны многие области применения NFC технологии, например, такие как: -бесконтактная оплата, -системы контроля логического и физического доступа. - идентификация личности, -системы общественного транспорта, -исключение контрафакта NFC-транспондер, в большинстве случаев, устроен следующим образом: на фиг.1 приведена типовая электрическая схема транспондера. Чип имеет, как минимум, два вывода, к которым подключена антенна. Параллельно с антенной может быть включен внешней конденсатор С. NFC-чип обладает внутренней емкостью, условно обозначенной С 1. Антенна L, совместно с внутренним конденсатором С1 и внешним конденсатором С, образуют колебательный контур, настроенный на резонансную частоту! 3, 5 бМгц.
[https://www.inflneon.com/dgdl/lnfineonDesign_guidc N4 C_PWM_configiiration_lC_ante nna_NLM001x-ApplicationNotes-v01_00-
EN ,pdf?fileld=5546d4627255dbad01727579а75е6795].
Часто резонансная частота достигается и без применения внешнего конденсатора. Обычно антенна имеет несколько кольцевых витков и служит, кроме всего, для сбора электромагнитной энергии, питающей чип транспондера. Количество витков и их геометрия определяют энергию, используемую для питания чипа. Важным фактором для работоспособности транспондера является конструкция антенны. На фиг.2 изображен промышленный бескорпусной транспондер, выполненный на гибкой печатной плате FPCB.
В зависимости от области применения, NFC-транспондеры могут быть интегрированы в самые разные предметы: карты, наклейки, жетоны, брелоки, браслеты и т.д., т.е. могут быть представлены в разнообразных форм-факторах.
Предметом настоящего изобретения является форм-фактор в виде кольца, носимого на пальце. Кольцо, как форм-фактор, в отличии от других предметов, носимых человеком (wearables), обладает рядом преимуществ: -может постоянно 24/7 находиться рядом с хозяином, -дополнительно используется как украшение, -не требует внимания и ухода, -маловероятная потеря, не создает неудобств в любых жизненных обстоятельствах, -облегченный визуальный контроль, -простое и быстрое перемещение и позиционирование в нужной точке пространства. Это делает его применимым в таких областях как оплата покупок, физический доступ, идентификация личности. На Фиг.З изображен момент оплаты покупки с помощью платежного кольца, носимого на пальце.
Данный форм-фактор устройств обмена информацией посредством электромагнитного излучения предложен, в частности, в таких патентных документах как: [JP2003271910 (А) — 2003-09-26] и [GB2552654 (А) — 2018-02-07]. В первом патентном документе раскрыты два варианта носителей данных RF1D (радиочастотной идентификации) кольцевого типа, подходящие для личной идентификации и обладающие высокой портативностью.
К недостаткам данного технического решения относятся:
- в случае первого варианта исполнения, конструкция предусматривает, что антенна состоит лишь из одного витка и с учетом того, что этот виток имеет диаметр примерно равный диаметру человеческого пальца, суммарный магнитный поток, проходящий через антенный контур, будет недостаточным для индуцирования в антенне требуемой мощности, что в свою очередь приведёт к недостаточной энергии запитывания чипа; данная конструкция неработоспособна в случае применения любого, существующего на данный момент промышленного RFID чипа;
- в случае, второго варианта, когда антенна выполнена в виде спирали, она полностью покрыта синтетической смолой, т.е. не предусмотрено выполнение ее из драгоценного металла, не предусмотрена интеграция спирали в видимую часть корпуса; спираль в данном варианте не может служить элементом украшения; к тому же создать ювелирное изделие из металла или драгоценного металла на основе данной конструкции невозможно, поскольку металл будет шунтировать электромагнитное поле.
Во втором патентном документе [GB2552654 (А) — 2018-02-07] раскрыто кольцо или браслет, содержащий кольцевую оболочку, ретранслятор связи ближнего поля, установленный на указанной оболочке, и рамочную антенну, имеющую множество витков, каждый из которых проходит по всей окружности кольцевой оболочки, которые могут быть разнесены друг от друга, друг от друга по ширине кольца или могут быть установлены в кольцевом углублении, проходящем по всей окружности. Кольцо может быть изготовлено из керамики и может иметь крышку, заключающую в себе транспондер, а также может быть изготовлено из смолы. Антенна может представлять собой катушку из намотанной металлической проволоки или может представлять собой проводящую дорожку на гибкой подложке вместе с транспондером NFC в виде чипа или может быть непосредственно нанесена на внутреннюю поверхность кольцевой оболочки возможно, с помощью гальванического покрытия или прямого лазерного структурирования.
Проблему создает то обстоятельство, что в случае исполнения кольца из токопроводящего материала характеристики кольцевой антенны NFC значительно ухудшаются. Магнитное поле, генерируемое NFC терминалом, ослабляется обратным магнитным полем, созданным вихревыми токами, возникающими в электропроводящей кольцевой структуре. Эго приводит к неработоспособности транспондера. Поскольку большинство ювелирных изделий выполняется из проводящих электрический ток металлов, в частности серебра и золота, невозможность использования спиральной антенны сильно сдерживает распространение подобного форм-фактора
Известна бесконтактная смарт-карта [RU2735275 С2. опубл. 29.10.2020] https://patentscope.wipo. int/search/ru/detail.jsf?docId==R U279658306&_cid=P21 -KY0IQY- 45594-1, содержащая размещенные в выполненном в форме кольца защитном корпусе микрочип на диэлектрической подложке, рамочную антенну, выводы которой соединены с выводами микрочипа, конденсатор, размещенный на диэлектрической подложке, подключенный параллельно рамочной антенне и образующий с ней антенну бесконтактной смарт-карты в виде резонансного контура, при этом диэлектрическая подложка выполнена в виде кольца с витками токопроводящего материала, образующими рамочную антенну, при том что защитный корпус, выполненный в форме кольца, изготовлен из токопроводящего материала и имеет поперечный технологический разрез, заполненный диэлектрическим материалом, а также внутреннюю кольцевую выемку, в которой закреплены диэлектрическая подложка с микрочипом, рамочной антенной, конденсатором и витками токопроводящего материала.
К недостаткам данного технического решения относятся:
- рамочная антенна расположена внутри кольцевой выемки, т.е. окружена металлом, образующим защитный корпус кольца, экранирующим магнитный поток, что плохо сказывается на характеристиках транспондера, уменьшая расстояние устойчивой связи изделия с терминалом;
- сквозной поперечный технологический разрез нарушает механическую прочность конструкции, что может привести к повреждению кольца при радиальном, касательном либо осевом усилии; кроме того, наличие разреза уменьшает и эстетическую привлекательность ювелирною изделия.
Известно интеллектуальное кольцо для пальца [W020201 14076 (А1)— 2020-06- 11], содержащее чип и металлическое кольцо, используемое в качестве антенны, причем чип электрически соединен с металлическим кольцом для формирования антенного контура. Металлический корпус интеллектуального кольца для пальца спроектирован как составная структура антенной схемы, то есть антенна интегрирована с металлическим кольцом, что позволяет сэкономить место для размещения антенны и стоимость допо нительной антенны, а также улучшить гибкость и компетентность в дизайне продукта. Металлическое кольцо снабжено разрезом, и имеет входной и выходной контакты, расположенные с разных сторон отверстия и электрически соединенные с чипом. К недостаткам данного технического решения относятся:
- антенна состоит лишь из одного витка - кольца, имеющего диаметр примерно равный диаметру человеческого пальца, при этом суммарный магнитный поток, проходящий через антенный контур, будет недостаточным для индуцирования в антенне требуемой мощности, что, в свою очередь, приведет к недостаточной энергии для запитывания чипа;
-данная конструкция неработоспособна для применения в ней любого существующего на данный момент промышленного NFC чипа из-за недостаточности витков, количество которых должны быть от 4 до 7.
- разрез нарушает механическую прочность конструкции.
Известна полезная модель Китая [CN207038721 (U) — 2018-02-23], где NFC- антенна включает в себя металлическое кольцо. Корпус кольца выполнен с возможностью размещения внутри его полости NFC- антенны и включен в одну электрическую цепь с NFC- антенной и другими компонентами, составляющими транспондер. По мнению авторов, такое подключение уменьшает затухание электромагнитных волн, вызванное наличием металлического корпуса у NFC, повышает производительность NFC антенны, и увеличивает расстояние считывания.
К недостаткам данного технического решения можно отнести то, что кольцевой корпус, представляющий из себя короткозамкнутый виток (металлическое кольцо выполнено без разреза), и, хотя включенный в электрическую цепь антенны, но значительно ослабляющий напряженность электромаг нитного поля NFC-терминала. Тем самым характеристики антенны ухудшаются, что может привести к полной неработоспособности конструкции.
Настоящее изобретение направлено на устранение вышеуказанных проблем и преодоление одного или нескольких рассмотренных недостатков.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задачей изобретения является разработка изделия типа кольца на палец из проводящих электрический ток материалов, в частности металлов, для бесконтактной оплаты товаров и услуг с улучшенными характеристиками антенны NFC- транспондера и прочности изделия.
Технический результат - достижение устойчивого взаимодействия предлагаемого изделия с NFC - терминалом на максимально возможном расстоянии для такого типа изделий.
Еще одним техническим результатом является достижение более высокой механической прочности конструкции из металла в виде кольца на палец, со встроенным NFC транспондером.
Еще одним техническим результатом является расширение возможностей для дизайна ювелирных изделий из металла в виде кольца на палец (расширение ассортимента) со встроенным NFC транспондером.
Еще одним техническим результатом является повышение технологичности производства, возможность миниатюризации ювелирных изделий подобного типа.
Указанная задача решается ниже раскрытыми пятью вариантами технических решений предлагаемого изделия, обеспечивающих достижение вышеуказанных технических результатов.
Вариант 1. Предлагаемое изделие типа кольца на палец с функцией NFC- транспондера, содержит корпус из электропроводящего материала, причем корпус кольца включен в одну электрическую цепь совместно с антенной и NFC-чипом, встроенного в изделие NFC-транспондера
Новым является то, что корпус кольца выполнен незамкнутой формы с одним сплошным (сквозным) разрезом: поперечным в виде прямой линии либо имеющим сложную (любую возможную) геометрическую форму, отличную от прямой линии, при этом корпус кольца включен в электрическую цепь изделия, образуя, по меньшей мере, один виток упомянутой антенны, причем остальные витки антенны сформированы либо в виде катушки электрического провода, либо в виде проводников, сформированных на гибкой печатной плате (FPCB) которые размещены в канавке (выемке) корпуса образованной с его внутренней стороны, прилегающей к пальцу.
Кроме того, корпус кольца имеет один сквозной разрез сложной геометрической формы, отличной от прямой линии, а также дополнительно по всей поверхности кольца, по меньшей мере, одну прорезь, повторяющую форму линии сквозного разреза, образуя на поверхности последовательно повторяющийся рельефный узор. Кроме того, корпус кольца имеет один сквозной разрез, имеющий сложную геометрическую форму, и дополнительно прорези, совместно с разрезом, образующие рисунок в определенном дизайне на части поверхности кольца.
Кроме того, корпус кольца имеет один сплошной (сквозной) разрез любой возможной сложной геометрической формы, отличной от прямой линии, который «замаскирован» декоративным элементом дизайна, например, в виде драгоценного или полудрагоценного камня, установленного над разрезом.
Вариант 2. Предлагаемое изделие типа кольца на палец с функцией NFC- транспондера, содержит корпус из электропроводящего материала, причем корпус кольца включен в одну электрическую цепь совместно с антенной и NFC-чипом, встроенного в изделие NFC-транспондера.
Новым является то, что корпус кольца выполнен незамкнутой формы с одним сплошным поперечным разрезом и с. по меньшей мере, одним продольным разрезом, который включен в электрическую цепь изделия, образуя, по меньшей мере два витка упомянутой антенны, при этом остальные витки сформированы либо в виде катушки электрического провода, либо в виде проводников, сформированных на гибкой печатной плате (FPCB), которые размещены в канавке (выемке) корпуса образованной с его внутренней стороны, прилегающей к пальцу.
Вариант 3. Предлагаемое изделие типа кольца на палец с функцией NFC - транспондера содержит корпус из электропроводящего материала, причем корпус кольца включен в одну электрическую цепь изделия совместно с NFC - чипом, встроенного в изделие NFC-транспондера.
Новым является то, что корпус кольца выполнен незамкнутой формы, который выполнен со спиральным разрезом, образуя антенну с необходимым количеством витков, причем промежутки между витками заполнены полимером.
Вариант 4. Предлагаемое изделие типа кольца на палец с функцией NFC - транспондера содержит корпус из электропроводящего материала, причем корпус кольца включен в одну электрическую цепь изделия совместно с NFC - чипом, встроенного в изделие NFC-транспондера.
Новым является то, что корпус кольца выполнен незамкнутой формы, который выполнен в виде скрученной металлической полосы, образуя антенну с необходимым количеством витков, при этом одна сторона скрученной полосы покрыта слоем диэлектрика. Кроме того, изделие по вышеуказанным вариантам 1 -4 может дополнительно содержать внешний конденсатор, включенный в электрическую цепь совместно с антенной и NFC-чипом и который размещен в выемке, выполненной в корпусе с внутренней его стороны или на боковой поверхности корпуса кольца.
Вариант 5. Предлагаемое изделие типа кольца на палец с функцией NFC- транспондера содержит корпус из электропроводящего материала, причем корпус кольца включен в одну электрическую цепь с NFC - чипом, встроенного в изделие NFC-транспондера, отличающееся тем, что корпус сформирован из нескольких металлических шайб одного диаметра, причем каждая шайба имеет сплошной поперечный разрез, и выполнен с возможностью соединения шайб последовательно между собой, образуя антенну, причем корпус кольца сформирован из такого количества шайб, которое соответствует количеству витков антенны и одна из сторон упомянутого разреза одной шайбы электрически последовательно соединена с одной из сторон разреза следующей шайбы посредством перемычек.
Кроме того, перемычки могут быть сформированы на печатной плате РСВ.
Кроме того, NFC-чип размещен на плате РСВ.
При этом на упомянутой плате РСВ дополнительно размещен внешний конденсатор, включенный в одну электрическую цепь с NFC - чипом и корпусом.
Впервые предложено применение металлического корпуса кольца с функцией NFC транспондера, носимого на пальце улучшающего качество взаимодействия его с NFC терминалом.
В отличии от известного уровня техники, где металлический корпус кольца отрицательно влияет на характеристики транспондера, предложенные варианты конструктивных решений металлического корпуса и их включений в цепь транспондера способствуют улучшению качества связи транспондер-терминал.
Это происходит за счет использования корпуса металлического кольца, по крайней мере, в качестве одного дополнительного витка рамочной антенны либо антенны в целом.
В изобретении также предлагается кольцо с разрезом сложной геометрической формы, например, разрез в форме буквы «омега» (Фиг. 46), значительно повышающим прочность конструкции изображенной на Фиг.4а.
Сплошной разрез предполагает его заполнение непроводящим материалом, выполняющим функции герметизации и изоляции двух частей разреза.
Технологически сложно обеспечи ть надежную адгезию между металлом и материалом заполнения при прямой поперечной форме сплошного разреза. К тому же, непроводящий материал заполнения, в большинстве случаев выполняемый из полимеров, может иметь малую прочность «на разрыв». Нагрузка на кольцо, носимое на пальце, возникающая в различных жизненных обстоятельствах, может вызвать его механическое повреждение.
В случае разреза, показанного на Фиг. 46 - любая комбинация механической нагрузки по векторам F(t) и F(c) приведет к тому, что отдельные участки заполняющего материала будут работать «на сжатие». Тем самым, эффективно препятствовать разрушению коне трукции.
При этом предлагаются также варианты изделия, конструктивные решения которых при увеличении механической прочности минимизируют эстетические потери, вызванные наличием сплошного поперечного разреза в его корпусе.
Например, на фиг. 4 в, г и д показаны варианты дизайнерских решений, компенсирующие эстетические потери, связанные с обязательным присутствием сплошного разреза в металлическом кольце на пальце со встроенным NFC транспондером.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ.
Изобретение поясняется графическими материалами.
На фиг.1 приведена типовая электрическая схема NFC - транспондера.
На фиг.2 изображен промышленный бескорпусной транспондер, выполненный на гибкой печатной плате FPCB
На фиг.З изображен момент оплаты покупки с помощью платежного кольца, носимого на пальце.
На фиг.4а. условно показан корпус предлагаемого изделия (кольца) с одним сплошным поперечным разрезом, формирующим из него один дополнительный виток проволочной антенны (вариант 1 предлагаемого изобретения).
На фиг.4б. условно показан корпус предлагаемого изделия (кольца) - корпус кольца выполнен незамкнутой формы с одним сплошным разрезом, имеющим сложную геометрическую форму, отличную от прямой линии (вариант I предлагаемого изобретения).
На фиг.4в условно показан корпус предлагаемого изделия (кольца) - корпус кольца имеет один сквозной разрез сложной геометрической формы, отличной от прямой линии, а также дополнительно по всей поверхности кольца прорези, повторяющую форму линии сквозного разреза, образуя на поверхности последовательно повторяющийся рельефный узор.
На фиг.4г условно показан корпус предлагаемого изделия (кольца) - корпус имеет один сквозной разрез, имеющий сложную геометрическую форму, и дополнительно прорези, совместно с разрезом, образующие рисунок в определенном дизайне на части поверхности кольца.
На фиг.4д условно показан корпус предлагаемого изделия (кольца) - корпус имеет один сплошной (сквозной) разрез любой возможной геометрической формы, отличной от прямой линии, который «замаскирован» декоративным элементом дизайна, например, в виде драгоценного или полудрагоценного камня, установленного над разрезом.
На фиг.5. условно показан корпус предлагаемого изделия (кольца) с одним поперечным разрезом и одним продольным разрезом, формирующим из корпуса два дополнительных витка проволочной антенны (вариант 2 предлагаемого изобретения).
На фиг.ба условно показан корпус предлагаемого изделия (кольца), из которого, с помощью спирального разреза, сформирована спиральная антенна (вариант 3 предлагаемого изобретения).
На фиг.бб показаны варианты мест формирования выемок в корпусе (фиг.ба) для размещения чипа и внешнего конденсатора NFC - транспондера..
На фиг.7а условно показан корпус предлагаемого изделия (кольца), сформированный из металлической полосы (вариант 4 предлагаемого изобретения), дополнительно содержащий внешний конденсатор, включенный в электрическую цепь совместно с антенной и NFC-чипом и который размещен в выемке, выполненной в корпусе с внутренней его стороны.
На фиг.7б условно показано место возможного формирования выемки в корпусе, приведенного на фиг.7а. для размещения чипа и внешнего конденсатора NFC транспондера.
На фиг.8а условно показан корпус предлагаемого изделия (кольца) - корпус сформирован из нескольких металлических шайб одного диаметра (вариант 5 предлагаемого изобретения), причем каждая шайба имеет сплошной поперечный разрез, и выполнен с возможностью соединения шайб последовательно между собой, образуя антенну.
На фиг.8б условно показана часть корпуса предлагаемого изделия (кольца), сформированного из набора металлических шайб (вариант 5 предлагаемого изобретения), а также место возможного формирования выемки в корпусе, место размещения печатной платы РСВ с расположенными на ней чипом и конденсатором
На фиг.9 показан стенд для определения высоты устойчивого срабатывания испытуемых колец.
На фиг.10 показан испытательный стенд для подтверждения технического результата повышения механической прочности предлагаемого изделия.
На фиг.1 1 показан упрощенный вид колец с двумя разными типами разрезов (вариант 1 предлагаемого изобретения) для проверки технического результата по возможной миниатюризации изделия.
На Фиг. 12. показаны три прототипа предлагаемого изделия, выполненные с различным дизайном.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Предлагаемое изделие типа кольца на палец, совмещенное с функциями NFC транспондера (Фиг. 4 - 8), включает корпус 1. выполненный незамкнутой формы из электропроводящего материала.
На фиг.4 а приведена условная электрическая схема подключения корпуса 1 к компонентам NFC транспондера (вариант 1 предлагаемого изобретения): чипу 2, антенне 3 и внешнему конденсатору 4. Корпус в виде кольца выполнен из серебра 925 пробы, имеющего один сплошной поперечный разрез 5. При этом корпус кольца выполняет функцию одного витка антенны 3. Остальные витки антенны, необходимые для достижения требуемой индуктивности, сформированы с помощью медного провода.
На фиг.4б условно показан корпус предлагаемого изделия (кольца) (вариант 1 предлагаемого изобретения) - корпус кольца 1 выполнен незамкнутой формы с одним сплошным разрезом 5, имеющим сложную геометрическую форму отличную от прямой - разрез в форме буквы «омега». Витки антенны 3, сформированные с помощью медного провода, и чип 2 находятся в канавке, расположенной во внутренней части кольца.
На фиг.4в условно показан корпус предлагаемого изделия (кольца) (вариант 1 предлагаемого изобретения) - корпус кольца 1 имеет один сплошной разрез сложной геометрической формы 5, отличной от прямой линии, а также дополнительно по всей поверхности кольца прорези 6, повторяющую форму линии сплошного разреза, образуя на поверхности последовательно повторяющийся рельефный узор типа «греческий менандр».
На фиг.4г условно показан корпус предлагаемого изделия (кольца) 1 - корпус имеет один сквозной разрез 5 имеющий сложную геометрическую форму, и дополнительно прорези 6, совместно с разрезом 5, образующие рисунок в определенном дизайне на части поверхности кольца.
На фиг.4д условно показан корпус предлагаемого изделия (кольца)1 - корпус имеет один сплошной (сквозной) разрез 5 любой возможной геометрической формы, отличной от прямой линии, который «замаскирован» декоративным элементом дизайна, например, в виде драгоценного или полудрагоценного камня 7, установленного над разрезом 5.
На фиг. 5 приведена еще одна условная электрическая схема подключения корпуса 1 к компонентам NFC-транспондера (вариант 2 предлагаемого изобретения) чипу 2, антенне 3 и внешнему конденсатору 4. В данном случае корпус 1 , выполненный из серебра, имеет один сплошной поперечный разрез 5 и один сплошной продольный разрез 8, позволяющие сформировать из корпуса два дополнительных витка к антенне 3, при этом остальные витки, необходимые для достижения нужной индуктивности, сформированы, например, с помощью медного провода.
На фиг.ба приведена условная электрическая схема подключения корпуса к компонентам NFC-транспондера (вариант 3 предлагаемого изобретения). В данном варианте предлагаемого изделия, корпус кольца, выполненный из серебра, имеет один сплошной спиральный разрез 9. формирующий 6 (шесть) витков, полностью образующих антенну NFC- транспондера. К концам антенны подключен чип 2 и внешний конденсатор 4.
На фиг.бб показаны два варианта месторасположения канавки (полости) 10, служащей для размещения чипа и внешнего конденсатора (вариант 2 предлагаемого изобретения).
На фиг.7а приведена условная электрическая схема подключения корпуса сформированного из металлической полосы (вариант 4 предлагаемого изобретения) к компонентам NFC транспондера. Корпус кольца сформирован из скрученной серебряной полосы 11 , одна сторона которой покрыта слоем диэлектрика 12, устраняющим электрический контакт между соседними витками. При этом данный корпус полностью выполняет роль антенны NFC-транспондера. Количество витков скручивания полосы должно соответствовать требованию достижения требуемой индуктивности антенны. К концам скрученной полосы подключен чип 2 и внешний конденсатор 4.
На фиг.7б показан корпуса кольца, в котором во внутренних витках, как один из вариантов, сформована канавка 10 для размещения чипа и внешнего конденсатора.
Ещё в одном варианте исполнения корпуса кольца (вариант 5 предлагаемого изобретения), условная электрическая схема подключения которого приведена на фиг. 8а, корпус кольца сформирован из 5 (пяти) серебряных шайб 13, имеющих сплошной поперечный разрез. Количество шайб соответствует количеству витков антенны, необходимых для обеспечения заданной индуктивности. Между шайбами проложен слой диэлектрика 14. Одна сторона разреза шайбы электрически соединяется с другой стороной разреза следующей шайбы посредством перемычек 15. Перемычки, как один из вариантов, могут быть сформированы на печатной плате РСВ 16 на которой также возможно размещение чипа 2 и конденсатора 4 (Фиг.86). Печатная плата РСВ 16 в свою очередь расположена в канавке 10. сформированной с внутренней стороны корпуса кольца. Таким образом, сформирован корпус кольца, который выполняет функцию антенны NFC-транспондера.
Для подтверждения технического результата - достижения устойчивого взаимодействия предлагаемого изделия с NFC - терминалом, был сформирован испытательный стенд (фиг.9), состоящий из промышленного ридера USB NFC rider ACR 1255U, дающего звуковой и световой сиг нал в случае установления устойчивой связи с NFC- транспондером, устройства подвеса колец с регулировкой высоты расположения над ридером, линейки, позволяющей оценить высоту срабатывания.
Пример 1.
Испытуемые изделия - кольца: одно по варианту 1, одно по варианту 2 предлагаемого изобретения и третье кольцо, согласно RU2735275C2 были изготовлены со следующими характеристиками: материал корпуса - серебро 925 пробы, внутренний диаметр кольца - 20,5 мм, наружный диаметр - 24,5 мм. ширина кольца - 4,75 мм. глубина кольцевой выемки - 1.6 мм. ширина кольцевой выемки - 3,5 мм. провод для рамочной антенны - медь диаметром 0, 1 мм. Поперечные и продольные разрезы на кольце по варианту 1 и варианту 2 были выполнены шириной 0,2 мм с использованием лазерной резки.
Для заполнения разрезов использовали двухкомпонентный полимер R1VFR GLASS Компании «Пропитай».
Резонансная частота контура (подбор с помощью внешнего конденсатора) - 13,56 +/- 0.2 мГц.
Чип - NXP J3H081P1 А6/9В872Р8 69pf.
Результаты испытаний приведены в таблице 1.
Таблица 1 .
Figure imgf000015_0001
Пример 2.
Заявляемое изделие - кольцо по вариан ту 3 (спиральный разрез) и второе согласно RU2735275C2 были изготовлены со следующими характеристиками: материал корпуса - серебро 925 пробы. внутренний диаметр кольца 20,5 мм. наружный диаметр - 24,5 мм. ширина кольца - 4.75 мм. глубина кольцевой выемки - 1 ,6 мм. ширина кольцевой выемки - 3.5 мм.
Спиральный разрез был выполнен шириной 0.2 мм с использованием лазерной резки. Для заполнения разрезов использовали двухкомпонентный полимер RIVER GLASS Компании «Пропитай». Резонансная частота контура (подбор с помощью внешнего конденсатора) - 13.56 +/- 0.2 мГц.
Чип - NXP J3H081 Р1А6/9В872Р8 69pf.
Испытуемое кольца одно по варианту 4. корпус которого выполнен из скрученной полоса (лента металлическая) и второе согласно RU2735275C2 были изготовлены со следующими характеристиками: материал полосы - серебро 925 пробы, ширина полосы - 4,75 мм. толщина полосы - 0,3мм, толщина слоя изолятора -0, 1 мм. внутренний диаметр кольца - 20,5 мм, наружный диаметр - 24,5 мм.
Резонансная частота контура (подбор с помощью конденсатора) - 13,56 +/- 0.2 мГц.
Чип NXP J3H081 PI А6/9В872Р8 69pf
Результаты испытаний колец двух типов по варианту 3 и 4 заявляемого изделия и кольца, изготовленного согласно RU2735275C2 (пример 1) приведены в таблице 2.
Таблица 2
Figure imgf000016_0001
Пример 3.
Испытуемые кольца одно по варианту 5 предлагаемого изобретения и второе по прототипу было изготовлены со следующими характеристиками: материал шайб - серебро 925 пробы, количество шайб - 5, толщина шайб - 0,5 мм, материал изолятора - шпон бука, толщина изолятора - 0,5, внутренний диаметр кольца - 20,5 мм. наружный диаметр - 24,5 мм.
Резонансная частота контура (подбор с помощью конденсатора) - 13.56 +/- 0.2 мГц.
Чип NXP J3H081 PIA6/9B872P8 69pf.
Результаты испытаний кольца по варианту 5 и кольца, изготовленного согласно
RU2735275C2 (пример 1) приведены в таблице 3.
Таблица 3.
Figure imgf000017_0001
Ниже приведены примеры для подтверждения достижения технического результата всех вариантов предлагаемого изделия с достижением требуемой резонансной частоты без включения в электрическую цепь внешнего конденсатора путем увеличения диаметра кольца, приводящего к соответствующему увеличению индуктивности колебательного контура.
Пример 4.
Испытуемые изделия - одно кольцо по варианту 1 , одно кольцо по варианту 2, выполненные без внешнего конденсатора и третье - аналог, согласно RU2735275C2 были изготовлены со следующими характеристиками: материал корпуса - серебро 925 пробы. внутренний диаметр кольца -23 мм. наружный диаметр - 27 мм. ширина кольца - 4,75 мм, глубина кольцевой выемки - 1 ,6 мм, ширина кольцевой выемки - 3,5 мм, провод для рамочной антенны - медь диаметром 0. 1 мм. Поперечные и продольные разрезы на кольце по варианту I и варианту 2 были выполнены шириной 0.2 мм с использованием лазерной резки.
Для заполнения разрезов использовали двухкомпонентный полимер RIVER GLASS Компании «Пропитай».
Резонансная частота контура (без внешнего конденсатора) - 13.56 +/- 0.2 мГц.
Чип - NXP J3H081P1 А6/9В872Р8 69pf.
Сравнительные результаты испытаний колец приведены в таблице 4.
Таблица 4.
Figure imgf000018_0001
Пример 5.
Испытуемые изделия - аналог по примеру 1 и кольцо по варианту 3 (спиральный разрез) со следующими характеристиками: материал корпуса - серебро 925 пробы. внутренний диаметр кольца - 23мм. наружный диаметр - 27мм, ширина кольца - 4,75 мм,
Спиральный разрез был выполнен шириной 0.2 мм с использованием лазерной резки
Число витков - 5.
Для заполнения разрезов использовали двухкомпонентный полимер RIVER
GLASS Компании «Пропи тай».
Резонансная частота (без внешнего конденсатора) - 13.56 +/- 0.2 мГц . Чип - NXP J3H081P1A6/9B872P8 69pf.
Сравнительные результаты испытаний колец приведены в таблице 5.
Таблица 5.
Figure imgf000019_0001
Пример 6.
Испытуемые изделия - аналог по примеру 1 и кольцо по варианту 4 (скрученная лента) со следующими характеристиками: материал полосы - серебро 925 пробы, ширина полосы - 4,75 мм, толщина полосы - 0,3мм, толщина слоя изолятора - 0, 1 мм, внутренний диаметр кольца - 23мм. наружный диаметр - 27 мм.
Число витков - 5.
Резонансная частота контура (без внешнего конденсатора) - 13.56 +/- 0.2 мГц
Чип NXP J3H081 Pl А6/9В872Р8 69рГ
Сравнительные результаты испытаний колец приведены в таблице 6.
Таблица 6
Figure imgf000019_0002
Пример 7.
Испытуемые изделия - прототип по примеру 1 и кольца по варианту 5 (набор металлических шайб) со следующими характерно гиками: материал шайб - серебро 925 пробы, количество шайб - 5, толщина шайб - 0,5 мм, материал изолятора - шпон бука, толщина изолятора - 0,5мм внутренний диаметр кольца - 23 мм. наружный диаметр - 27 мм.
Резонансная частота контура (без внешнего конденсатора) - 13.56 +/- 0.2 мГц.
Чип NXP J3H081 P1 А6/9В872Р8 69pf.
Сравнительные результаты испытаний колец приведены в таблице 7.
Таблица 7.
Figure imgf000020_0001
Пример 8.
Для подтверждения технического результата повышения механической прочности был создан испытательный стенд, принцип работы которого изображен на фиг. 10.
Испытуемое изделие (кольцо) по варианту 1 -5 подвешивается на прочной нити 17. К кольцу 1, имеющему испытуемый разрез 5, с помощью крючка 18 подвешивается калиброванный груз 19. По ходу эксперимента вес груза увеличивается. При этом, после каждого изменения веса груза оценивается механическое повреждение и работоспособность кольца - транспондера. Результаты испытаний для различных видов колец приведены в Таблице 8. Таблица 8.
Figure imgf000021_0001
Пример 9.
Для проверки технического результата но возможности миниатюризации изделий типа кольца на палец с функцией N FC-транспондера было проведено сравнительное испытание по методике, описанной в предыдущем примере 8. Испытаны кольца по варианту 1 с прямым поперечным разрезом 1 и с поперечным разрезом 2 сложной геометрической формы, которые изображены на Фиг. 11.
Испытания показали, что для достижения одинакового усилия на разрыв, кольцу с прямым разрезом потребовалось примерно на 50% увеличить профиль поперечного сечения. Таким образом, использование разреза со сложной геометрией разреза, дает возможность существенно миниатюризировать изделие.
Повышение возможности для разнообразия дизайна подтверждено созданием различных рабочих прототипов изделий, некоторые из которых изображены на Фиг. 12, где: а) кольцо с повторяющимся узором типа «греческий меандр», где один из элементов меандра представляет из себя сплошной поперечный разрез, остальные элементы - это прорези, которые носят декоративный характер; б) кольцо, в котором один из г рафических элементов символа NFC выполняет роль сплошного поперечного разреза. в) кольцо со спиральным разрезом привлекательного дизайна.
ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ
Изобретение применимо в области изготовления изделий типа кольца для бесконтактной коммуникации, а именно NFC-транспондера, либо NFC метки, в том числе в виде ювелирного изделия, выполненного из металла или драгоценного металла. Предлагаемое изделие может быть применимо для идентификации пользователя, оплаты покупок на платежном терминале, осуществления физического и логического доступа

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Изделие типа кольца на палеи с функцией NFC-транспондера, корпус из электропроводящего материала, причем корпус кольца включен в одну электрическую цепь совместно с антенной и NFC-чипом, встроенного в изделие NFC-транспондера, отличающееся тем, что корпус кольца выполнен незамкнутой формы с одним сплошным разрезом: поперечным в виде прямой линии либо имеющим сложную геометрическую форму, отличную от прямой линии, при этом корпус кольца включен в электрическую цепь изделия, образуя, по меньшей мере, один виток упомянутой антенны, причем остальные витки антенны сформированы в виде катушки электрического провода, которые размещены в полости корпуса образованной с его внутренней стороны, прилегающей к пальцу, либо в виде проводников, сформированных на гибкой печатной плате (FPCB) .
2. Изделие по п.1 , отличающееся тем, что корпус кольца выполнен незамкнутой формы с одним сплошным поперечным разрезом в виде прямой линии.
3. Изделие по п.1, отличающееся тем, что корпус кольца выполнен незамкнутой формы с одним сплошным разрезом, имеющим сложную геометрическую форму, отличную от прямой линии.
4. Изделие по п.1, отличающееся тем, что корпус кольца имеет один сплошной разрез любой возможной сложной геометрической формы, отличной от прямой линии, а также дополнительно по всей поверхности кольца, по меньшей мере, одну прорезь, повторяющую форму линии сплошного разреза, образуя на поверхности последовательно повторяющийся рельефный узор.
5. Изделие по п.1, отличающееся тем, что корпус кольца имеет один сквозной разрез, имеющий сложную геометрическую форму, и дополнительно прорези, совместно с разрезом, образующие рисунок в определенном дизайне на части поверхности кольца.
6. Изделие по п.1 , отличающееся тем, что корпус кольца имеет один сплошной разрез любой возможной сложной геометрической формы, отличной от прямой линии, который «замаскирован» декоративным элементом дизайна, например, в виде драгоценного или полудрагоценного камня, ус тановленного над разрезом.
7. Изделие типа кольца на палец с функцией NFC-транспондера, корпус из электропроводящего материала, причем корпус кольца включен в одну электрическую цепь совместно с антенной и NFC-чипом, встроенного в изделие NFC-транспондера, отличающееся тем, что корпус кольца выполнен незамкнутой формы с одним сплошным поперечным разрезом и с. по меньшей мере, одним продольным разрезом, который включен в электрическую цепь изделия, образуя, по меньшей мере два витка упомянутой антенны, при этом остальные витки сформированы в виде катушки электрического провода, которые размещены в полости корпуса образованной с его внутренней стороны, прилегающей к пальцу, либо в виде проводников, сформированных на гибкой печатной плате (FPCB).
8. Изделие типа кольца на палец с функцией NFC - транспондера, содержащее корпус из электропроводящего материала, причем корпус кольца включен в одну электрическую цепь изделия совместно с NFC • чипом, встроенного в изделие NFC- транспондера, отличающееся тем, что корпус кольца выполнен незамкнутой формы, который выполнен со спиральным разрезом, образуя антенну с необходимым количеством витков, причем промежутки между ви гками заполнены полимером.
9. Изделие типа кольца на палец с функцией NFC - транспондера, содержащее корпус из электропроводящего материала, причем корпус кольца включен в одну электрическую цепь изделия совместно с NFC - чипом, встроенного в изделие NFC- транспондера, отличающееся тем, что корпус кольца выполнен незамкнутой формы, который выполнен в виде скрученной металлической полосы, образуя антенну с необходимым количеством витков, при этом одна сторона скрученной полосы покрыта слоем диэлектрика.
10. Изделие по пп.1 -9, отличающееся тем, что дополнительно содержит внешний конденсатор, включенный в электрическую цепь совместно с антенной и NFC-чипом и который размещен в выемке, выполненной в корпусе с внутренней его стороны или на боковой поверхности корпуса кольца.
И . Изделие типа кольца на палец с функцией NFC- транспондера, содержащее корпус из электропроводящего материала, причем корпус кольца включен в одну электрическую цепь с NFC - чипом, встроенного в изделие NFC-транспондера, отличающееся тем, что корпус сформирован из нескольких металлических шайб одного диаметра, причем каждая шайба имеет сплошной поперечный разрез, и выполнен с возможностью соединения шайб последовательно между собой, образуя антенну, причем корпус кольца сформирован из такого количества шайб, которое соответствует количеству витков антенны и одна из сторон упомянутого разреза одной шайбы электрически последовательно соединена с одной из сторон разреза следующей шайбы посредством перемычек.
12. Изделие по п. 1 1, отличающееся тем, что перемычки сформированы на печатной плате PC В.
13. Изделие по п. 12, отличающееся тем, что NFC-чип размещен на плате РСВ.
14. Изделие по п. 12 или п.13. отличающееся тем, что на упомянутой плате РСВ дополнительно размещен внешний конденсатор, включенный в одну электрическую цепь с NFC чипом и корпусом.
PCT/KZ2023/000011 2022-06-13 2023-06-02 Изделие типа кольца на палец с функцией nfc-транспондера (варианты) WO2023244097A1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KZ2022/0523.2 2022-06-13
KZ20220523 2022-06-13

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023244097A1 true WO2023244097A1 (ru) 2023-12-21

Family

ID=89191715

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KZ2023/000011 WO2023244097A1 (ru) 2022-06-13 2023-06-02 Изделие типа кольца на палец с функцией nfc-транспондера (варианты)

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2023244097A1 (ru)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2639577C1 (ru) * 2016-10-13 2017-12-21 Акционерное общество "Пэй Ринг" Бесконтактная смарт-карта
WO2018020055A1 (en) * 2016-07-29 2018-02-01 Fifth Dimension Digital Ltd Near field communication ring
CN108835781A (zh) * 2018-07-24 2018-11-20 深圳市有钱科技有限公司 一种智能戒指
US10484050B2 (en) * 2017-02-27 2019-11-19 Infineon Technologies Ag Near field communication ring
WO2020114076A1 (zh) * 2018-12-06 2020-06-11 英华达（上海）科技有限公司 智能戒指
RU2735275C2 (ru) * 2018-06-06 2020-10-29 Акционерное общество "Пэй Ринг" Бесконтактная смарт-карта
IT201900007263A1 (it) * 2019-05-30 2020-11-30 Archimedetech Srl Anello smart dotato di tag rfid e chip emv con elemento atto ad impedire la lettura dei dati ivi memorizzati
US10997484B2 (en) * 2015-02-16 2021-05-04 Murata Manufacturing Co., Ltd. Antenna device and communication terminal apparatus

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10997484B2 (en) * 2015-02-16 2021-05-04 Murata Manufacturing Co., Ltd. Antenna device and communication terminal apparatus
WO2018020055A1 (en) * 2016-07-29 2018-02-01 Fifth Dimension Digital Ltd Near field communication ring
RU2639577C1 (ru) * 2016-10-13 2017-12-21 Акционерное общество "Пэй Ринг" Бесконтактная смарт-карта
US10484050B2 (en) * 2017-02-27 2019-11-19 Infineon Technologies Ag Near field communication ring
RU2735275C2 (ru) * 2018-06-06 2020-10-29 Акционерное общество "Пэй Ринг" Бесконтактная смарт-карта
CN108835781A (zh) * 2018-07-24 2018-11-20 深圳市有钱科技有限公司 一种智能戒指
WO2020114076A1 (zh) * 2018-12-06 2020-06-11 英华达（上海）科技有限公司 智能戒指
IT201900007263A1 (it) * 2019-05-30 2020-11-30 Archimedetech Srl Anello smart dotato di tag rfid e chip emv con elemento atto ad impedire la lettura dei dati ivi memorizzati

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9697459B2 (en) Passive smart cards, metal cards, payment objects and smart jewelry
US11354560B2 (en) Smartcards with multiple coupling frames
US9960476B2 (en) Smart card constructions
CN104025126B (zh) Rfid标签
US7793849B2 (en) Contactless identification device
WO2016046184A1 (en) Passive smart cards, metal cards, payment objects and smart jewelry
US8730120B2 (en) Transmission/reception antenna and transmission/reception device using same
EP3805991A1 (en) Contactless smart card
US11551050B2 (en) Card inlay for direct connection or inductive coupling technology
JP7349170B2 (ja) 直接接続又は誘導結合技術のためのカードインレイ
US10445633B2 (en) Contactless smart card
KR102070245B1 (ko) 비접촉식 근거리 무선 통신 기능을 갖는 금속 장신구 및 그 제조 방법
CN207909619U (zh) 天线装置、卡型信息介质以及无线ic器件
WO2023244097A1 (ru) Изделие типа кольца на палец с функцией nfc-транспондера (варианты)
EP3198528B1 (en) Passive smart cards, metal cards, payment objects and smart jewelry
RU2793749C1 (ru) Вкладка для карты для технологии непосредственного подключения или индуктивной связи
KR100541984B1 (ko) 액세서리형 교통카드
CN116979999A (zh) 配备有螺旋天线的应答器

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23824307

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1