帶固態(tài)開關(guān)的有源rfid標(biāo)簽的制作方法
【專利摘要】帶固態(tài)開關(guān)的有源RFID標(biāo)簽屬于RFID領(lǐng)域，尤其涉及有源RFID標(biāo)簽領(lǐng)域。主要包括天線、無線電發(fā)射模塊、電源、控制模塊，天線和無線電發(fā)射模塊相連，控制模塊和無線電發(fā)射模塊、電源相連，還有固態(tài)開關(guān)和控制模塊相連。控制模塊通過觸發(fā)模塊控制固態(tài)開關(guān)的通斷。控制模塊通過觸發(fā)模塊控制固態(tài)開關(guān)的通斷。有源RFID標(biāo)簽還包括無線電接收模塊，無線電接收模塊和天線、控制模塊相連。無線電接收模塊接收RFID讀寫器的指令后，控制模塊根據(jù)指令控制觸發(fā)模塊。固態(tài)開關(guān)為單向可控硅、雙向可控硅、功率場(chǎng)效應(yīng)管、絕緣柵雙極型功率管。固態(tài)開關(guān)還包括觸發(fā)電路。有源RFID標(biāo)簽還包括從交流電取電的模塊。天線為板載天線。
【專利說明】帶固態(tài)開關(guān)的有源RF ID標(biāo)簽
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]屬于RFID領(lǐng)域，尤其涉及有源RFID標(biāo)簽領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著對(duì)能源的節(jié)約越來越重視，有些場(chǎng)合希望關(guān)斷電氣設(shè)備的電源；為了可以更好地管控電氣設(shè)備，有些場(chǎng)合需要授權(quán)后才可以使用電器設(shè)備。
[0003]目前的通過RFID實(shí)現(xiàn)開關(guān)的技術(shù)，申請(qǐng)?zhí)枮?01020000983.6的專利:一種利用無線射頻識(shí)別技術(shù)的兩端全固態(tài)開關(guān)，其應(yīng)用無源RFID標(biāo)簽實(shí)現(xiàn)電源的開關(guān)，但無源RFID標(biāo)簽受金屬干擾影響較大，因?yàn)楹芏嚯娖髟O(shè)備都有金屬外殼、金屬部件，從而影響實(shí)際使用效果；目前的市場(chǎng)上量產(chǎn)的主流的無源RFID標(biāo)簽的核心部件IC基本沒有提供I/O管腳來觸發(fā)可控硅實(shí)現(xiàn)功能，也沒有供可編程的單片機(jī)，從而使實(shí)現(xiàn)功能的成本高；通訊距離近，無源RFID標(biāo)簽的最遠(yuǎn)距離一般不會(huì)超過10米，而且達(dá)到10米需要很大的天線，需要10厘米左右長度的天線，從而造成實(shí)用性較差，無源RFID在定位應(yīng)用上效果也很差。
[0004]目前的無線開關(guān)技術(shù)，開關(guān)無法發(fā)送出ID號(hào)，開關(guān)無法用于身份識(shí)別，僅起開關(guān)作用，無法通過RFID讀寫器來實(shí)現(xiàn)定位等功能。
[0005]本發(fā)明主要解決使有源RFID標(biāo)簽具有控制電源通斷的功能，并可以進(jìn)一步擴(kuò)展應(yīng)用對(duì)安裝有該標(biāo)簽的電氣設(shè)備在不同的區(qū)域內(nèi)區(qū)分管控，例如在A區(qū)域內(nèi)經(jīng)過授權(quán)的人可以使用帶有該有源RFID標(biāo)簽的電器設(shè)備，超出A區(qū)域無法使用該電器設(shè)備；或者在B區(qū)域內(nèi)禁止使用該電器設(shè)備，B區(qū)域外可以使用該電器設(shè)備，可以通過RFID讀寫器及相關(guān)軟件方便的設(shè)定管控方式。從而使得電器設(shè)備可以有效授權(quán)使用、得到較好的控制管理。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]以下給出了本發(fā)明的簡(jiǎn)要概述以及提供本發(fā)明的某些方面的基本理解。該概述并非本發(fā)明的詳盡綜述。其并非旨在表示本發(fā)明的關(guān)鍵性、決定性要素或刻劃本發(fā)明的范圍。其唯一目的是以簡(jiǎn)要形式給出本發(fā)明的某些概念作為對(duì)稍后給出的更詳細(xì)描述的前序。
[0007]本發(fā)明專利的技術(shù)方案是:
帶固態(tài)開關(guān)的有源RFID標(biāo)簽，一種有源RFID標(biāo)簽，主要包括天線、無線電發(fā)射模塊、電源、控制模塊，天線和無線電發(fā)射模塊相連，控制模塊和無線電發(fā)射模塊、電源相連，還有固態(tài)開關(guān)和控制模塊相連。控制模塊通過觸發(fā)模塊控制固態(tài)開關(guān)的通斷。控制模塊通過觸發(fā)模塊控制固態(tài)開關(guān)的通斷。有源RFID標(biāo)簽還包括無線電接收模塊，無線電接收模塊和天線、控制模塊相連。無線電接收模塊接收RFID讀寫器的指令后，控制模塊根據(jù)指令控制觸發(fā)模塊。固態(tài)開關(guān)為單向可控硅、雙向可控硅、功率場(chǎng)效應(yīng)管、絕緣柵雙極型功率管。固態(tài)開關(guān)還包括觸發(fā)電路。有源RFID標(biāo)簽還包括從交流電取電的模塊。天線為板載天線。
固態(tài)開關(guān)，也稱為無觸點(diǎn)開關(guān)，一般由電力電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)，其國際標(biāo)準(zhǔn)命名為:半導(dǎo)體交流電力控制器(Semiconductor AC Power Controller),無觸點(diǎn)開關(guān)與機(jī)械式有觸點(diǎn)開關(guān)比較有以下優(yōu)點(diǎn):壽命長，機(jī)械式分?jǐn)鄷r(shí)起弧、觸頭磨損，固態(tài)開關(guān)沒有磨損；工作頻率高，機(jī)械式為410エ頻周波，固態(tài)開關(guān)<10ms ;可靠性高；使用安全；電磁干擾小。固態(tài)開關(guān)的缺點(diǎn)有:發(fā)熱；需冷卻器或短路開關(guān)；抑制瞬變；需吸收網(wǎng)絡(luò)，不全斷開；無明顯斷點(diǎn)。
[0008]RFID (Radio Frequency IDentification)技術(shù)，又稱無線射頻識(shí)別，是一種通信技術(shù)，可通過無線電訊號(hào)識(shí)別特定目標(biāo)并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)，而無需識(shí)別系統(tǒng)與特定目標(biāo)之間建立機(jī)械或光學(xué)接觸。常用的有低頻(125k?134.2K)、高頻(13.56Mhz)、超高頻，微波等技木。無線電的信號(hào)是通過調(diào)成無線電頻率的電磁場(chǎng)，把數(shù)據(jù)從附著在物品上的標(biāo)簽上傳送出去，以自動(dòng)辨識(shí)與追蹤該物品。某些標(biāo)簽在識(shí)別時(shí)從識(shí)別器發(fā)出的電磁場(chǎng)中就可以得到能量，并不需要電池；也有標(biāo)簽本身擁有電源，并可以主動(dòng)發(fā)出無線電波(調(diào)成無線電頻率的電磁場(chǎng))。標(biāo)簽包含了電子存儲(chǔ)的信息，數(shù)米之內(nèi)都可以識(shí)別。與條形碼不同的是，射頻標(biāo)簽不需要處在識(shí)別器視線之內(nèi)，也可以嵌入被追蹤物體之內(nèi)。
[0009]從概念上來講，RFID類似于條碼掃描，對(duì)于條碼技術(shù)而言，它是將已編碼的條形碼附著于目標(biāo)物并使用專用的掃描讀寫器利用光信號(hào)將信息由條形磁傳送到掃描讀寫器；而RFID則使用專用的RFID讀寫器及專門的可附著于目標(biāo)物的RFID標(biāo)簽，利用頻率信號(hào)將信息由RFID標(biāo)簽傳送至RFID讀寫器。
[0010]最初在【技術(shù)領(lǐng)域】，應(yīng)答器是指能夠傳輸信息回復(fù)信息的電子模塊，近些年，由于射頻技術(shù)發(fā)展迅猛，應(yīng)答器有了新的說法和含義，又被叫做智能標(biāo)簽或標(biāo)簽。RFID電子標(biāo)簽的閱讀器通過天線與RFID電子標(biāo)簽進(jìn)行無線通信，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)標(biāo)簽識(shí)別碼和內(nèi)存數(shù)據(jù)的讀出或?qū)懭氩僮?。RFID技術(shù)可識(shí)別高速運(yùn)動(dòng)物體并可同時(shí)識(shí)別多個(gè)標(biāo)簽，操作快捷方便。
[0011]組成部分1.應(yīng)答器:由天線，耦合元件及芯片組成，一般來說都是用標(biāo)簽作為應(yīng)答器，每個(gè)標(biāo)簽具有唯一的電子編碼，附著在物體上標(biāo)識(shí)目標(biāo)對(duì)象。2.閱讀器:由天線，耦合元件，芯片組成，讀取(有時(shí)還可以寫入)標(biāo)簽信息的設(shè)備，可設(shè)計(jì)為手持式rfid讀寫器或固定式讀寫器。
[0012]RFID技術(shù)的基本工作原理并不復(fù)雜:標(biāo)簽進(jìn)入磁場(chǎng)后，接收解讀器發(fā)出的射頻信號(hào)，憑借感應(yīng)電流所獲得的能量發(fā)送出存儲(chǔ)在芯片中的產(chǎn)品信息(Passive Tag，無源標(biāo)簽或被動(dòng)標(biāo)簽)，或者由標(biāo)簽主動(dòng)發(fā)送某一頻率的信號(hào)(Active Tag,有源標(biāo)簽或主動(dòng)標(biāo)簽)，解讀器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統(tǒng)進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)處理。
[0013]一套完整的RFID系統(tǒng)，是由閱讀器(Reader)與電子標(biāo)簽(TAG)也就是所謂的應(yīng)答器(Transponder)及應(yīng)用軟件系統(tǒng)三個(gè)部份所組成，其工作原理是Reader發(fā)射ー特定頻率的無線電波能量給Transponder,用以驅(qū)動(dòng)Transponder電路將內(nèi)部的數(shù)據(jù)送出，此時(shí)Reader便依序接收解讀數(shù)據(jù)，送給應(yīng)用程序做相應(yīng)的處理。
[0014]以RFID卡片閱讀器及電子標(biāo)簽之間的通訊及能量感應(yīng)方式來看大致上可以分成:感應(yīng)稱合(Inductive Coupling)及后向散射稱合(BackscatterCoupling)兩種。一般低頻的RFID大都采用第一種式，而較高頻大多采用第二種方式。
[0015]閱讀器根據(jù)使用的結(jié)構(gòu)和技術(shù)不同可以是讀或讀/寫裝置，是RFID系統(tǒng)信息控制和處理中心。閱讀器通常由耦合模塊、收發(fā)模塊、控制模塊和接ロ單元組成。閱讀器和應(yīng)答器之間一般采用半雙エ通信方式進(jìn)行信息交換，同時(shí)閱讀器通過耦合給無源應(yīng)答器提供能量和時(shí)序。在實(shí)際應(yīng)用中，可進(jìn)一步通過Ethernet或WLAN等實(shí)現(xiàn)對(duì)物體識(shí)別信息的采集、處理及遠(yuǎn)程傳送等管理功能。應(yīng)答器是RFID系統(tǒng)的信息載體，應(yīng)答器大多是由耦合原件(線圈、微帶天線等)和微芯片組成無源単元。[0016]RFID技術(shù)中所衍生的產(chǎn)品大概有三大類:無源RFID產(chǎn)品、有源RFID產(chǎn)品、半有源RFID產(chǎn)品。
[0017]無源RFID產(chǎn)品發(fā)展最早，也是發(fā)展最成熟，市場(chǎng)應(yīng)用最廣的產(chǎn)品。比如，公交卡、食堂餐卡、銀行卡、賓館門禁卡、二代身份證等，這個(gè)在我們的日常生活中隨處可見，屬于近距離接觸式識(shí)別類。其產(chǎn)品的主要工作頻率有低頻125KHZ、高頻13.56MHZ、超高頻433MHZ，超高頻915MHZ。
[0018]有源RFID產(chǎn)品，是最近幾年慢慢發(fā)展起來的，其遠(yuǎn)距離自動(dòng)識(shí)別的特性，決定了其巨大的應(yīng)用空間和市場(chǎng)潛質(zhì)。在遠(yuǎn)距離自動(dòng)識(shí)別領(lǐng)域，如智能監(jiān)獄，智能醫(yī)院，智能停車場(chǎng)，智能交通，智慧城市，智慧地球及物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域有重大應(yīng)用。有源RFID在這個(gè)領(lǐng)域異軍突起，屬于遠(yuǎn)距離自動(dòng)識(shí)別類。產(chǎn)品主要工作頻率有超高頻433MHZ，微波2.45GHZ和5.8GMHZ。
[0019]有源RFID產(chǎn)品和無源RFID產(chǎn)品，其不同的特性，決定了不同的應(yīng)用領(lǐng)域和不同的應(yīng)用模式，也有各自的優(yōu)勢(shì)所在。但在本系統(tǒng)中，我們著重介紹介于有源RFID和無源RFID之間的半有源RFID產(chǎn)品，該產(chǎn)品集有源RFID和無源RFID的優(yōu)勢(shì)于一體，在門禁進(jìn)出管理，人員精確定位，區(qū)域定位管理，周界管理，電子圍欄及安防報(bào)警等領(lǐng)域有著很大的優(yōu)勢(shì)。
[0020]半有源RFID產(chǎn)品，結(jié)合有源RFID產(chǎn)品及無源RFID產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)，在低頻125KHZ頻率的觸發(fā)下，讓微波2.45G發(fā)揮優(yōu)勢(shì)。半有源RFID技術(shù)，也可以叫做低頻激活觸發(fā)技術(shù)，利用低頻近距離精確定位，微波遠(yuǎn)距離識(shí)別和上傳數(shù)據(jù)，來解決單純的有源RFID和無源RFID沒有辦法實(shí)現(xiàn)的功能。簡(jiǎn)單的說，就是近距離激活定位，遠(yuǎn)距離識(shí)別及上傳數(shù)據(jù)。
[0021]半有源RFID是一項(xiàng)易于操控、簡(jiǎn)單實(shí)用且特別適合用于自動(dòng)化控制的靈活性應(yīng)用技術(shù)，識(shí)別工作無須人工干預(yù)，它既可支持只讀工作模式也可支持讀寫工作模式，且無需接觸或瞄準(zhǔn)；可在各種惡劣環(huán)境下自由工作，短距離射頻產(chǎn)品不怕油潰、灰塵污染等惡劣的環(huán)境，可以替代條碼，例如用在工廠的流水線上跟蹤物體；長距射頻產(chǎn)品多用于交通上，識(shí)別距離可達(dá)幾十米，如自動(dòng)收費(fèi)或識(shí)別車輛身份等。
[0022]RFID是一項(xiàng)易于操控，簡(jiǎn)單實(shí)用且特別適合用于自動(dòng)化控制的靈活性應(yīng)用技術(shù)，識(shí)別工作無須人工干預(yù)，它既可支持只讀工作模式也可支持讀寫工作模式，且無需接觸或瞄準(zhǔn)；可自由工作在各種惡劣環(huán)境下:短距離射頻產(chǎn)品不怕油潰、灰塵污染等惡劣的環(huán)境，可以替代條碼，例如用在工廠的流水線上跟蹤物體；長距射頻產(chǎn)品多用于交通上，識(shí)別距離可達(dá)幾十米，如自動(dòng)收費(fèi)或識(shí)別車輛身份等。射頻識(shí)別系統(tǒng)主要有以下幾個(gè)方面系統(tǒng)優(yōu)勢(shì):讀取方便快捷:數(shù)據(jù)的讀取無需光源，甚至可以透過外包裝來進(jìn)行。有效識(shí)別距離更大，采用自帶電池的主動(dòng)標(biāo)簽時(shí)，有效識(shí)別距離可達(dá)到30米以上；識(shí)別速度快:標(biāo)簽一進(jìn)入磁場(chǎng)，解讀器就可以即時(shí)讀取其中的信息，而且能夠同時(shí)處理多個(gè)標(biāo)簽，實(shí)現(xiàn)批量識(shí)別；數(shù)據(jù)容量大:數(shù)據(jù)容量最大的二維條形碼(PDF417)，最多也只能存儲(chǔ)2725個(gè)數(shù)字；若包含字母，存儲(chǔ)量則會(huì)更少；RFID標(biāo)簽則可以根據(jù)用戶的需要擴(kuò)充到數(shù)十K;使用壽命長，應(yīng)用范圍廣:其無線電通信方式，使其可以應(yīng)用于粉塵、油污等高污染環(huán)境和放射性環(huán)境，而且其封閉式包裝使得其壽命大大超過印刷的條形碼；標(biāo)簽數(shù)據(jù)可動(dòng)態(tài)更改:利用編程器可以向?qū)懭霐?shù)據(jù)，從而賦予RFID標(biāo)簽交互式便攜數(shù)據(jù)文件的功能，而且寫入時(shí)間相比打印條形碼更少；更好的安全性:不僅可以嵌入或附著在不同形狀、類型的產(chǎn)品上，而且可以為標(biāo)簽數(shù)據(jù)的讀寫設(shè)置密碼保護(hù)，從而具有更高的安全性；動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)通信:標(biāo)簽以與每秒50?100次的頻率與解讀器進(jìn)行通信，所以只要RFID標(biāo)簽所附著的物體出現(xiàn)在解讀器的有效識(shí)別范圍內(nèi)，就可以對(duì)其位置進(jìn)行動(dòng)態(tài)的追蹤和監(jiān)控。
[0023]空中接ロ通信協(xié)議規(guī)范讀寫器與電子標(biāo)簽之間信息交互，目的是為不同廠家生產(chǎn)設(shè)備之間的互聯(lián)互通性。IS0/IEC制定五種頻段的空中接ロ協(xié)議，這種思想充分體現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)ー的相対性，ー個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是對(duì)相當(dāng)廣泛的應(yīng)用系統(tǒng)的共同需求，但不是所有應(yīng)用系統(tǒng)的需求，一組標(biāo)準(zhǔn)可以滿足更大范圍的應(yīng)用需求。
[0024]IS0/IEC 18000-1信息技術(shù)一基于單品管理的射頻識(shí)別一參考結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)化的參數(shù)定義。它規(guī)范空中接ロ通信協(xié)議中共同遵守的讀寫器與標(biāo)簽的通信參數(shù)表、知識(shí)產(chǎn)權(quán)基本規(guī)則等內(nèi)容。這樣每ー個(gè)頻段對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)不需要對(duì)相同內(nèi)容進(jìn)行重復(fù)規(guī)定。
[0025]IS0/IEC 18000-2信息技術(shù)一基于單品管理的射頻識(shí)別ー適用于中頻125?134KHZ，規(guī)定在標(biāo)簽和讀寫器之間通信的物理接ロ，讀寫器應(yīng)具有與Type A(FDX)和TypeB(HDX)標(biāo)簽通信的能力；規(guī)定協(xié)議和指令再加上多標(biāo)簽通信的防碰撞方法。
[0026]IS0/IEC 18000-3信息技術(shù)一基于單品管理的射頻識(shí)別一適用于高頻段13.56MHz，規(guī)定讀寫器與標(biāo)簽之間的物理接ロ、協(xié)議和命令再加上防碰撞方法。關(guān)于防碰撞協(xié)議可以分為兩種模式，而模式I又分為基本型與兩種擴(kuò)展型協(xié)議(無時(shí)隙無終止多應(yīng)答器協(xié)議和時(shí)隙終止自適應(yīng)輪詢多應(yīng)答器讀取協(xié)議)。模式2采用時(shí)頻復(fù)用FTDMA協(xié)議，共有8個(gè)信道，適用于標(biāo)簽數(shù)量較多的情形。
[0027]IS0/IEC 18000-4信息技木一基于單品管理的射頻識(shí)別一適用于微波段
2.45GHz，規(guī)定讀寫器與標(biāo)簽之間的物理接ロ、協(xié)議和命令再加上防碰撞方法。該標(biāo)準(zhǔn)包括兩種模式，模式I是無源標(biāo)簽工作方式是讀寫器先講；模式2是有源標(biāo)簽，工作方式是標(biāo)簽先講。
[0028]IS0/IEC 18000-6信息技術(shù)一基于單品管理的射頻識(shí)別一適用于超高頻段860?960MHz，規(guī)定讀寫器與標(biāo)簽之間的物理接ロ、協(xié)議和命令再加上防碰撞方法。它包含TypeA、TypeB和TypeC三種無源標(biāo)簽的接ロ協(xié)議，通信距離最遠(yuǎn)可以達(dá)到10m。其中TypeC是由EPCglobal起草的，并于2006年7月獲得批準(zhǔn)，它在識(shí)別速度、讀寫速度、數(shù)據(jù)容量、防碰撞、信息安全、頻段適應(yīng)能力、抗干擾等方面有較大提高。2006年遞交V4.0草案，它針對(duì)帶輔助電源和傳感器電子標(biāo)簽的特點(diǎn)進(jìn)行擴(kuò)展，包括標(biāo)簽數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式和交互命令。帶電池的主動(dòng)式標(biāo)簽可以提供較大范圍的讀取能力和更強(qiáng)的通信可靠性，不過其尺寸較大，價(jià)格也更貴ー些。
[0029]IS0/IEC 18000-7適用于超高頻段433.92 MHz，屬于有源電子標(biāo)簽。規(guī)定讀寫器與標(biāo)簽之間的物理接ロ、協(xié)議和命令再加上防碰撞方法。有源標(biāo)簽識(shí)讀范國大，適用于大型固定資產(chǎn)的跟蹤。
[0030]數(shù)據(jù)內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)主要規(guī)定數(shù)據(jù)在標(biāo)簽、讀寫器到主機(jī)(也即中間件或應(yīng)用程序)各個(gè)環(huán)節(jié)的表示形式。因?yàn)闃?biāo)簽?zāi)芰?存儲(chǔ)能力、通信能力)的限制，在各個(gè)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)表示形式必須充分考慮各自的特點(diǎn)，采取不同的表現(xiàn)形式。另外主機(jī)對(duì)標(biāo)簽的訪問可以獨(dú)立于讀寫器和空中接ロ協(xié)議，也就是說讀寫器和空中接ロ協(xié)議對(duì)應(yīng)用程序來說是透明的。RFID數(shù)據(jù)協(xié)議的應(yīng)用接ロ基于ASN.1，它提供ー套獨(dú)立于應(yīng)用程序、操作系統(tǒng)和編程語言，也獨(dú)立于標(biāo)簽讀寫器與標(biāo)簽驅(qū)動(dòng)之間的命令結(jié)構(gòu)。
[0031]IS0/IEC 15961規(guī)定讀寫器與應(yīng)用程序之間的接ロ，側(cè)重于應(yīng)用命令與數(shù)據(jù)協(xié)議加工器交換數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)方式，這樣應(yīng)用程序可以完成對(duì)電子標(biāo)簽數(shù)據(jù)的讀取、寫入、修改、刪除等操作功能。該協(xié)議也定義錯(cuò)誤響應(yīng)消息。
[0032]IS0/IEC 15962規(guī)定數(shù)據(jù)的編碼、壓縮、邏輯內(nèi)存映射格式，再加上如何將電子標(biāo)簽中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為應(yīng)用程序有意義的方式。該協(xié)議提供一套數(shù)據(jù)壓縮的機(jī)制，能夠充分利用電子標(biāo)簽中有限數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間再加上空中通信能力。
[0033]IS0/IEC 24753擴(kuò)展IS0/IEC 15962數(shù)據(jù)處理能力，適用于具有輔助電源和傳感器功能的電子標(biāo)簽。增加傳感器以后，電子標(biāo)簽中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)量再加上對(duì)傳感器的管理任務(wù)大大增加，IS0/IEC 24753規(guī)定電池狀態(tài)監(jiān)視、傳感器設(shè)置與復(fù)位、傳感器處理等功能。表明IS0/IEC 24753與IS0/IEC 15962—起，規(guī)范帶輔助電源和傳感器功能電子標(biāo)簽的數(shù)據(jù)處理與命令交互。它們的作用使得IS0/IEC 15961獨(dú)立于電子標(biāo)簽和空中接口協(xié)議。
[0034]IS0/IEC 15963規(guī)定電子標(biāo)簽唯一標(biāo)識(shí)的編碼標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)兼容IS0/IEC7816-6、IS0/TS 14816、EAN.UCC標(biāo)準(zhǔn)編碼體系、INCITS 256再加上保留對(duì)未來擴(kuò)展。注意與物品編碼的區(qū)別，物品編碼是對(duì)標(biāo)簽所貼附物品的編碼，而該標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識(shí)的是標(biāo)簽自身。
[0035]實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)可以改善供應(yīng)鏈的透明性，船隊(duì)管理、物流和船隊(duì)安全等。RFID標(biāo)簽可以解決短距離尤其是室內(nèi)物體的定位，可以彌補(bǔ)GPS等定位系統(tǒng)只能適用于室外大范圍的不足。GPS定位、手機(jī)定位再加上RFID短距離定位手段與無線通信手段一起可以實(shí)現(xiàn)物品位置的全程跟蹤與監(jiān)視。正在制訂的標(biāo)準(zhǔn)有:
只有當(dāng)有讀寫設(shè)備時(shí)，RFID才能發(fā)揮其作用。RFID讀寫設(shè)備有RFID讀卡器，RFID讀寫模塊等。這些設(shè)備可以將RFID的數(shù)據(jù)讀取或?qū)懭耄x卡器連接的識(shí)別系統(tǒng)有密鑰芯片，能做到很好的加密。
[0036]射頻識(shí)別技術(shù)在低頻段基于變壓器耦合模型(初級(jí)與次級(jí)之間的能量傳遞及信號(hào)傳遞)，在高頻段基于雷達(dá)探測(cè)目標(biāo)的空間耦合模型(雷達(dá)發(fā)射電磁波信號(hào)碰到目標(biāo)后攜帶目標(biāo)信息返回雷達(dá)接收機(jī))。1948年哈里斯托克曼發(fā)表的〃利用反射功率的通信〃奠定了射頻識(shí)別技術(shù)的理論基礎(chǔ)。
[0037]RFID標(biāo)簽分為被動(dòng)、半被動(dòng)(也稱作半主動(dòng))、主動(dòng)三類。
[0038]被動(dòng)式標(biāo)簽沒有內(nèi)部供電電源。其內(nèi)部集成電路通過接收到的電磁波進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，這些電磁波是由RFID讀取器發(fā)出的。當(dāng)標(biāo)簽接收到足夠強(qiáng)度的訊號(hào)時(shí)，可以向讀取器發(fā)出數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)不僅包括ID號(hào)(全球唯一標(biāo)示ID),還可以包括預(yù)先存在于標(biāo)簽內(nèi)EEPROM中的數(shù)據(jù)。
[0039]由于被動(dòng)式標(biāo)簽具有價(jià)格低廉,體積小巧,無需電源的優(yōu)點(diǎn)。市場(chǎng)的RFID標(biāo)簽主要是被動(dòng)式的。
[0040]一般而言，被動(dòng)式標(biāo)簽的天線有兩個(gè)任務(wù)，第一:接收讀取器所發(fā)出的電磁波，藉以驅(qū)動(dòng)標(biāo)簽IC ;第二:標(biāo)簽回傳信號(hào)時(shí)，需要靠天線的阻抗作切換，才能產(chǎn)生O與I的變化。問題是，想要有最好的回傳效率的話，天線阻抗必須設(shè)計(jì)在“開路與短路”，這樣又會(huì)使信號(hào)完全反射，無法被標(biāo)簽IC接收，半主動(dòng)式標(biāo)簽就是為了解決這樣的問題。半主動(dòng)式類似于被動(dòng)式，不過它多了一個(gè)小型電池，電力恰好可以驅(qū)動(dòng)標(biāo)簽1C，使得IC處于工作的狀態(tài)。這樣的好處在于，天線可以不用管接收電磁波的任務(wù)，充分作為回傳信號(hào)之用。比起被動(dòng)式，半主動(dòng)式有更快的反應(yīng)速度，更好的效率。
[0041]與被動(dòng)式和半被動(dòng)式不同的是，主動(dòng)式標(biāo)簽本身具有內(nèi)部電源供應(yīng)器，用以供應(yīng)內(nèi)部IC所需電源以產(chǎn)生對(duì)外的訊號(hào)。一般來說，主動(dòng)式標(biāo)簽擁有較長的讀取距離和較大的記憶體容量可以用來儲(chǔ)存讀取器所傳送來的ー些附加訊息。
[0042]射頻識(shí)別技術(shù)包括了一整套信息技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施，包括:射頻識(shí)別標(biāo)簽，又稱射頻標(biāo)簽、電子標(biāo)簽，主要由存有識(shí)別代碼的大規(guī)模集成線路芯片和收發(fā)天線構(gòu)成，主要為無源式，使用時(shí)的電能取自天線接收到的無線電波能量；射頻識(shí)別讀寫設(shè)備以及與相應(yīng)的信息服務(wù)系統(tǒng)，如進(jìn)存銷系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)等。將射頻識(shí)別技術(shù)與條碼(Barcode)技術(shù)相互比較，射頻類別擁有許多優(yōu)點(diǎn)，如:可容納較多容量、通訊距離長、難以復(fù)制、對(duì)環(huán)境變化有較高的忍受能、可同時(shí)讀取多個(gè)標(biāo)簽等。
[0043]相對(duì)地有缺點(diǎn)，就是建置成本較高。不過透過該技術(shù)的大量使用，生產(chǎn)成本就可大幅降低。
[0044]射頻識(shí)別技術(shù)的理論得到豐富和完善。單芯片電子標(biāo)簽、多電子標(biāo)簽識(shí)讀、無線可讀可寫、無源電子標(biāo)簽的遠(yuǎn)距離識(shí)別、適應(yīng)高速移動(dòng)物體的射頻識(shí)別技術(shù)與產(chǎn)品正在成為現(xiàn)實(shí)并走向應(yīng)用。
[0045]不同頻段的RFID產(chǎn)品會(huì)有不同的特性，定義RFID產(chǎn)品的工作頻率有低頻、高頻和超高頻的頻率范圍內(nèi)的符合不同標(biāo)準(zhǔn)的不同的產(chǎn)品，而且不同頻段的RFID產(chǎn)品會(huì)有不同的特性。其中感應(yīng)器有無源和有源兩種方式，下面詳細(xì)介紹無源的感應(yīng)器在不同工作頻率產(chǎn)品的特性以及主要的應(yīng)用。
[0046]超高頻系統(tǒng)通過電場(chǎng)來傳輸能量。電場(chǎng)的能量下降的不是很快，但是讀取的區(qū)域不是很好進(jìn)行定義。該頻段讀取距離比較遠(yuǎn)，無源可達(dá)IOm左右。主要是通過電容耦合的方式進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。
[0047]在該頻段，全球的定義不是很相同一歐洲和部分亞洲定義的頻率為868MHz，北美定義的頻段為902到905MHz之間，在日本建議的頻段為950到956之間。該頻段的波長大概為30cm左右。該頻段功率輸出沒有統(tǒng)ー的定義(美國定義為4W，歐洲定義為500mW，可能歐洲限制會(huì)上升到2W EIRP。超高頻頻段的電波不能通過許多材料，特別是金屬，液體，灰塵，霧等懸浮顆粒物質(zhì)，可以說環(huán)境對(duì)超高頻段的影響是很大的。電子標(biāo)簽的天線一般是長條和標(biāo)簽狀。天線有線性和圓極化兩種設(shè)計(jì)，滿足不同應(yīng)用的需求。該頻段有好的讀取距離，但是對(duì)讀取區(qū)域很難進(jìn)行定義。有很高的數(shù)據(jù)傳輸速率，在很短的時(shí)間可以讀取大量的電子標(biāo)簽。IS0/IEC 18000-6定義了超高頻的物理層和通訊協(xié)議；空氣接ロ定義了 Type A和Type B兩部分；支持可讀和可寫操作。EPCglobal定義了電子物品編碼的結(jié)構(gòu)和甚高頻的空氣接ロ以及通訊的協(xié)議。例如:Class 0，Class I, UHF Gen2。Ubiquitous ID日本的組織，定義了 UID編碼結(jié)構(gòu)和通信管理協(xié)議。
[0048]有源RFID技術(shù)(任意頻段，只要通電均為有源，常用的為433M，2.4G和5.8G)
有源RFID具備低發(fā)射功率、通信距離長、傳輸數(shù)據(jù)量大，可靠性高和兼容性好等特點(diǎn)，與無源RFID相比，在技術(shù)上的優(yōu)勢(shì)非常明顯。被廣泛地應(yīng)用到公路收費(fèi)、港口貨運(yùn)管理等應(yīng)用中。
[0049]射頻識(shí)別技術(shù)(RFID, Radio Frequency Identification)實(shí)際上是自動(dòng)識(shí)別技術(shù)(AEI, Automatic Equipment Identification)在無線電技術(shù)方面的具體應(yīng)用與發(fā)展。該項(xiàng)技術(shù)的基本思想是，通過采用一些先進(jìn)的技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)人們對(duì)各類物體或設(shè)備(人員、物品)在不同狀態(tài)(移動(dòng)、靜止或惡劣環(huán)境)下的自動(dòng)識(shí)別和管理。[0050]可控硅又稱晶閘管(Silicon Controlled Rectifier, SCR)。自從 20 世紀(jì) 50 年代問世以來已經(jīng)發(fā)展成了一個(gè)大的家族，它的主要成員有單向晶閘管、雙向晶閘管、光控晶閘管、逆導(dǎo)晶閘管、可關(guān)斷晶閘管、快速晶閘管，等等?？煽毓枵髌骷且环N非常重要的功率器件，可用來做高電壓和高電流的控制。可控硅器件主要用在開關(guān)方面，使器件從關(guān)閉或是阻斷的狀態(tài)轉(zhuǎn)換為開啟或是導(dǎo)通的狀態(tài)，反之亦然?？煽毓杵骷c雙極型晶體管有密切的關(guān)系，二者的傳導(dǎo)過程皆牽涉到電子和空穴，但可控硅的開關(guān)機(jī)制和雙極晶體管是不同的，且因?yàn)槠骷Y(jié)構(gòu)不同，可控硅器件有較寬廣范圍的電流、電壓控制能力。現(xiàn)今的可控硅器件的額定電流可以從幾毫安到5000A以上，額定電壓可以超過10000V。下面將討論基本可控硅器件的工作原理，然后給出一些高功率和高頻率的可控硅器件。
[0051]單向晶閘管，也就是人們常說的普通晶閘管，它是由四層半導(dǎo)體材料組成的，有三個(gè)PN結(jié)，對(duì)外有三個(gè)電極:第一層P型半導(dǎo)體弓I出的電極叫陽極A，第三層P型半導(dǎo)體弓I出的電極叫控制極G，第四層N型半導(dǎo)體引出的電極叫陰極K。從晶閘管的電路符號(hào)可以看到，它和二極管一樣是一種單方向?qū)щ姷钠骷P(guān)鍵是多了 一個(gè)控制極G，這就使它具有與二極管完全不同的工作特性。
[0052]以硅單晶為基本材料的P1N1P2N2四層三端器件，因?yàn)樗奶匦灶愃朴谡婵臻l流管，所以國際上通稱為硅晶體閘流管，簡(jiǎn)稱晶閘管T，又因?yàn)榫чl管最初的在靜止整流方面，所以又被稱之為硅可控整流元件，簡(jiǎn)稱為可控硅SCR。在性能上，可控硅不僅具有單向?qū)щ娦?，而且還具有比硅整流元件(俗稱〃死硅〃)更為可貴的可控性.它只有導(dǎo)通和關(guān)斷兩種狀態(tài)?？煽毓枘芤院涟布?jí)電流控制大功率的機(jī)電設(shè)備，如果超過此頻率，因元件開關(guān)損耗顯著增加，允許通過的平均電流相降低，此時(shí)，標(biāo)稱電流應(yīng)降級(jí)使用。可控硅的優(yōu)點(diǎn)很多，例如:以小功率控制大功率，功率放大倍數(shù)高達(dá)幾十萬倍；反應(yīng)極快，在微秒級(jí)內(nèi)開通、關(guān)斷；無觸點(diǎn)運(yùn)行，無火花、無噪音；效率高，成本低等等?？煽毓璧娜觞c(diǎn):靜態(tài)及動(dòng)態(tài)的過載能力較差；容易受干擾而誤導(dǎo)通。可控硅從外形上分類主要有:螺栓形、平板形和平底形。
[0053]絕緣柵雙極晶體管(Insulate-Gate Bipolar Transistor一IGBT)綜合了 電力晶體管(Giant Transistor — GTR)和電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Power MOSFET)的優(yōu)點(diǎn)，具有良好的特性，應(yīng)用領(lǐng)域很廣泛；IGBT也是三端器件:柵極，集電極和發(fā)射極。
[0054]IGBT (InsulatedGateBipolarTransistor)是 MOS 結(jié)構(gòu)雙極器件，屬于具有功率MOSFET的高速性能與雙極的低電阻性能的功率器件。IGBT的應(yīng)用范圍一般都在耐壓600V以上、電流IOA以上、頻率為IkHz以上的區(qū)域。多使用在工業(yè)用電機(jī)、民用小容量電機(jī)、變換器(逆變器)、照相機(jī)的頻閃觀測(cè)器、感應(yīng)加熱(InductionHeating)電飯鍋等領(lǐng)域。根據(jù)封裝的不同，IGBT大致分為兩種類型，一種是模壓樹脂密封的三端單體封裝型，從TO - 3P到小型表面貼裝都已形成系列。另一種是把IGBT與FWD (FleeWheelDiode)成對(duì)地(2或6組)封裝起來的模塊型，主要應(yīng)用在工業(yè)上。模塊的類型根據(jù)用途的不同，分為多種形狀及封裝方式，都已形成系列化。
[0055]IGBT是強(qiáng)電流、高壓應(yīng)用和快速終端設(shè)備用垂直功率MOSFET的自然進(jìn)化。MOSFET由于實(shí)現(xiàn)一個(gè)較高的擊穿電壓BVDSS需要一個(gè)源漏通道，而這個(gè)通道卻具有很高的電阻率，因而造成功率MOSFET具有RDS (on)數(shù)值高的特征，IGBT消除了現(xiàn)有功率MOSFET的這些主要缺點(diǎn)。雖然最新一代功率MOSFET器件大幅度改進(jìn)了 RDS(on)特性，但是在高電平時(shí)，功率導(dǎo)通損耗仍然要比IGBT高出很多。IGBT較低的壓降，轉(zhuǎn)換成一個(gè)低VCE(sat)的能力，以及IGBT的結(jié)構(gòu)，與同一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)雙極器件相比，可支持更高電流密度，并簡(jiǎn)化IGBT驅(qū)動(dòng)器的原理圖。
[0056]本發(fā)明專利的有益效果是可以更好的用利用有源RFID、可控硅開關(guān)技術(shù)實(shí)現(xiàn)區(qū)域管控電器設(shè)備的電源，由于有源RFID的IC芯片留有IO管腳，可以方便的觸發(fā)固態(tài)開關(guān)，而且還帶有單片機(jī)，可以比較方便的控制IO輸出輸入。
[0057]為了實(shí)現(xiàn)前述及相關(guān)目標(biāo)，本文聯(lián)系ー下描述和附圖描述了某些【具體實(shí)施方式】。然而這些方面僅表示其中可以采用本發(fā)明原理的各種方式中的少數(shù)幾個(gè)，并且本發(fā)明的主題旨在包括所有這些方面及其等效方案。根據(jù)以下結(jié)合附圖考慮的詳細(xì)描述，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和新穎性特征顯而易見。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0058]附圖1是本發(fā)明固態(tài)開關(guān)采用雙向可控硅的示意圖。
[0059]附圖2是本發(fā)明固態(tài)開關(guān)采用單向可控硅的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0060]實(shí)施例1:使用雙向可控硅開關(guān)的有源RFID標(biāo)簽，根據(jù)附圖1，本發(fā)明專利進(jìn)行詳細(xì)的敘述。
[0061]一種有源RFID標(biāo)簽，主要包括天線1、有源RFID標(biāo)簽2中包括無線電發(fā)射模塊、電源、控制模塊，天線I和無線電發(fā)射模塊相連，控制模塊和無線電發(fā)射模塊、電源相連，還有雙向可控硅開關(guān)和有源RFID標(biāo)簽2中的觸發(fā)模塊、控制模塊相連?？刂颇K通過觸發(fā)模塊控制雙向可控硅開關(guān)的通斷?？刂颇K通過觸發(fā)模塊控制雙向可控硅開關(guān)的通斷。有源RFID標(biāo)簽還包括無線電接收模塊，無線電接收模塊和天線、控制模塊相連。無線電接收模塊接收RFID讀寫器的指令后，控制模塊根據(jù)指令控制觸發(fā)模塊。雙向可控硅開關(guān)還包括觸發(fā)電路。天線為板載天線。有源RFID標(biāo)簽采用型號(hào)為nrf24101的集成電路模塊，該集成電路集成了控制用的單片機(jī)、無線電接收模塊、無線電發(fā)射模塊等、還帶有I/O控制管腳，可以簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)本專利的技術(shù)目的，
實(shí)施例2:使用單向可控硅開關(guān)的有源RFID標(biāo)簽，根據(jù)附圖2，本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的敘述。
[0062]一種有源RFID標(biāo)簽，主要包括天線1、有源RFID標(biāo)簽2中包括無線電發(fā)射模塊、電源、控制模塊，天線I和無線電發(fā)射模塊相連，控制模塊和無線電發(fā)射模塊、電源相連，還有單向可控硅開關(guān)和有源RFID標(biāo)簽2中的觸發(fā)模塊、控制模塊相連。控制模塊通過觸發(fā)模塊控制單向可控硅開關(guān)的通斷。控制模塊通過觸發(fā)模塊控制單向可控硅開關(guān)的通斷。有源RFID標(biāo)簽還包括無線電接收模塊，無線電接收模塊和天線、控制模塊相連。無線電接收模塊接收RFID讀寫器的指令后，控制模塊根據(jù)指令控制觸發(fā)模塊。單向可控硅開關(guān)還包括觸發(fā)電路。天線為板載天線。有源RFID標(biāo)簽采用型號(hào)為nrf24101的集成電路模塊24，集成電路模塊24集成了控制用的單片機(jī)、無線電接收模塊、無線電發(fā)射模塊等、還帶有I/O控制管腳，可以簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)本專利的技術(shù)目的。
【權(quán)利要求】
1.帶固態(tài)開關(guān)的有源RFID標(biāo)簽，一種有源RFID標(biāo)簽，主要包括天線、無線電發(fā)射模塊、電源、控制模塊，天線和無線電發(fā)射模塊相連，控制模塊和無線電發(fā)射模塊、電源相連，其特征在于，還有固態(tài)開關(guān)和控制模塊相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶固態(tài)開關(guān)的有源RFID標(biāo)簽，其特征在于，所述的控制模塊通過觸發(fā)模塊控制固態(tài)開關(guān)的通斷。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的帶固態(tài)開關(guān)的有源RFID標(biāo)簽，其特征在于，所述的控制模塊通過觸發(fā)模塊控制固態(tài)開關(guān)的通斷。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的帶固態(tài)開關(guān)的有源RFID標(biāo)簽，其特征在于，所述的有源RFID標(biāo)簽還包括無線電接收模塊，無線電接收模塊和天線、控制模塊相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的帶固態(tài)開關(guān)的有源RFID標(biāo)簽，其特征在于，所述的無線電接收模塊接收RFID讀寫器的指令后，控制模塊根據(jù)指令控制觸發(fā)模塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的帶固態(tài)開關(guān)的有源RFID標(biāo)簽，其特征在于，所述的固態(tài)開關(guān)為單向可控硅、雙向可控硅、功率場(chǎng)效應(yīng)管、絕緣柵雙極型功率管。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的帶固態(tài)開關(guān)的有源RFID標(biāo)簽，其特征在于，所述的固態(tài)開關(guān)還包括觸發(fā)電路。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的帶固態(tài)開關(guān)的有源RFID標(biāo)簽，其特征在于，所述的有源RFID標(biāo)簽還包括電池。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的帶固態(tài)開關(guān)的有源RFID標(biāo)簽，其特征在于，所述的有源RFID標(biāo)簽還包括從交流電取電的模塊。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的帶固態(tài)開關(guān)的有源RFID標(biāo)簽，其特征在于，所述的天線為板載天線。
【文檔編號(hào)】G06K19/077GK103500355SQ201310510895
【公開日】2014年1月8日 申請(qǐng)日期:2013年10月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月27日
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