ИДЕНТИФИКАЦИОННАЯ МЕТКА Российский патент 2004 года по МПК G06K19/12 

Настоящее изобретение относится к идентификационным меткам или маркерам, которые могут быть использованы в качестве устройств, обеспечивающих идентификацию товара или изделий. Эти идентификационные метки представляют собой пассивные устройства, то есть не содержат собственных источников электропитания и, при воздействии на которые внешнего переменного магнитного поля, можно получить отклик в виде переменного магнитного поля, но на другой частоте. Это позволяет использовать эти идентификационные метки для контроля перемещения и/или наличия товаров в магазинах, супермаркетах, хранилищах, складах, а также для идентификации ценных бумаг.

Предшествующий уровень техники

В настоящее время известно использование для изготовления идентификационных меток магнитомягких и магнитотвердых материалов в виде проволок и лент.

Одним из технических решений, где используется проволока или микропровод для изготовления идентификационных меток, представлено в заявке РСТ WO 01/20568, МКИ⁷ G 08 B 13/24, опубл. 22.03.2001.

Согласно этой заявке идентификационная метка содержит плоскую подложку из магнитотвердого материала, на которой размещены покрытые стеклом проволоки из магнитомягкого материала.

Однако использование этой идентификационной метки возможно только в случае воздействия этой метки на распределение внешнего электромагнитного поля опрашивающей системы. Это обусловлено тем, что в известном устройстве не представлены признаки, обеспечивающие получения сигнала идентификаци от метки.

Кроме того, ферромагнитный материал может создать такое же возмущение внешнего электромагнитного поля опроса, что и известная идентифицирующая метка, а это приводит к тому, что невозможно использовать эту метку.

Эти недостатки устранены в техническом решении, которое изложено в патенте ЕР 0469769, МКИ⁵ G 08 B 13/24, опубл. 1992, которое является наиболее близким к настоящему изобретению.

Согласно патенту ЕР 0469769 идентификационная метка содержит сердечник из магнитного материала, индуктивность, емкость и элемент управления частотой.

С помощью известного технического решения возможно получение сигнала отклика на требуемой частоте при воздействии на него внешним переменным магнитным полем и соответствующем выборе емкости диодов, предназначенных для управления частотой сигналов, можно получить требуемый отклик этой идентификационной метки.

Однако в известном техническом решении для получения отклика от идентификационной метки необходима достаточно большая величина внешнего магнитного поля. Невозможно быстро изменить частоту отклика метки, т.к. для перестройки параметров идентификационной метки необходимо изменить параметры емкостных диодов. Кроме того, эта идентификационная метка имеет достаточно большую массу и габариты.

Исходя из вышеизложенного, в настоящем изобретении решается задача - расширение функциональных возможностей идентификационной метки, снижением ее размеров, материалоемкости и стоимости.

Поставленная задача решается за счет того, что в известном техническом решении, в котором идентификационная метка содержит сердечник из магнитного материала, емкость, индуктивность и элемент управления частотой, сердечник выполнен из аморфного магнитомягкого сплава, емкость образована поверхностью магнитомягкого материала, слоем диэлектрика, нанесенного на поверхность магнитомягкого материала и поверхностью слоя проводящего материала, нанесенного на слой диэлектрика, при этом индуктивность образована слоем проводящего материала, элемент управления частотой выполнен из магнитотвердого материала и установлен с возможностью магнитного взаимодействия с сердечником из магнитомягкого материала, а также за счет того что:

- сердечник выполнен в виде ленты шириной 60-400 мкм и толщиной 10-60 мкм,

- сердечник выполнен в виде проволоки диаметром 10-100 мкм;

- диэлектрический слой выполнен толщиной 1-10 мкм;

- диэлектрический слой выполнен из диоксида кремния или оксидов металлов;

- элемент управления частотой выполнен в виде ленты шириной 60-400 мкм и толщиной 10-60 мкм,

- элемент управления частотой выполнен в виде проволоки диаметром 10-100 мкм;

Настоящее изобретение поясняется следующими чертежами:

фиг.1 - общий вид идентификационной метки;

фиг.2 - поперечное сечение идентификационной метки;

фиг.3 - эквивалентная электрическая схема идентификационной метки;

фиг.4 - спектр гармоник магнитного поля элемента из аморфного магнитомягкого сплава при его переключении внешним переменным магнитным полем;

фиг.5 - спектр гармоник магнитного поля идентификационной метки из сердечника из аморфного магнитомягкого сплава и при наличии индуктивно-емкостного элемента;

фиг.6 - спектры гармоник магнитного поля сердечника из аморфного магнитомягкого сплава и идентификационной метки при наличии индуктивно-емкостного элемента.

Сущность изобретения

В соответствии с фиг.1 и 2 идентификационная метка содержит индуктивно-емкостной элемент 1 и элемент 2 управления частотой идентификационной метки и подложку 3, на которой они размещены. Индуктивно-емкостной элемент 1 содержит сердечник 4 из магнитомягкого материала, емкость образована поверхностью сердечника 4, слоем 5 диэлектрика, нанесенного на поверхность сердечника 4 из магнитомягкого материала и поверхностью слоя 6 из проводящего материала, нанесенного на слой 5 диэлектрика, при этом индуктивность образована слоем 6 проводящего материала. Элемент 2 управления частотой идентификационной метки выполнен в виде проволоки из магнитотвердого материала.

Индуктивно-емкостной элемент 1 можно представить в виде принципиальной эквивалентной электрической схемы, которая изображена на фиг.3. На этой эквивалентной электрической схеме конденсатор 7 соответствует емкости, образованной поверхностью сердечника 4, слоем 5 диэлектрика, нанесенного на поверхность сердечника 4 из магнитомягкого материала и поверхностью слоя 6 из проводящего материала, нанесенного на слой 5 диэлектрика. Витки 8 соответствуют слою 6 из проводящего материала, нанесенного на слой 5 диэлектрика, а сердечник 4 соответствует элементу 9.

В случае размещения только одного сердечника 4 в переменном синусоидальном магнитном поле происходит его перемагничивание с частотой, соответствующей внешнему полю.

Поскольку сердечник 4 выполнен из аморфного магнитомягкого материала, который обладает нелинейными свойствами, то при воздействии на него внешним переменным магнитным полем происходит излучение сердечника в ближней зоне, спектр которого представлен на фиг.4. В соответствии с фиг.4 спектр магнитной составляющей излучения в ближней зоне имеет вид набора нечетных гармоник 10 по отношению к частоте внешнего переменного магнитного поля, амплитуды которых с ростом частоты плавно уменьшаются по гиперболическому закону. Регистрируя одну или несколько этих гармоник, возможно было бы идентифицировать этот объект. Однако сигналы гармоник 10 имеют низкое значение амплитуды, что затрудняет регистрацию, и, кроме того, аналогичные сигналы могут создавать ферромагнитные материалы, что существенно препятствует однозначности при идентификации метки.

В то же время согласно настоящему изобретению индуктивно емкостной элемент 1, эквивалентная схема которого изображена на фиг.3, представляет собой резонансный контур из параллельно соединенных конденсатора 7 и индуктивных витков 8.

Частотные характеристики этого резонансного контура могут быть выбраны так, чтобы быть кратными частоте одной из гармоник 10 переключения сердечника во внешнем переменном магнитном поле. В этом случае спектр излучения в ближней зоне будет результатом взаимодействия магнитного поля сердечника 9 из магнитомягкого материала, конденсатора 7 и эквивалентных витков 8. Результирующий спектр представлен на фиг.5.

В соответствии с фиг.5, спектр сигнала отклика идентифицирующей метки содержит выделенные гармоники 11, которые соответствуют резонансным характеристикам контура. В то же время гармоника 12 относится, по существу, к внешнему полю и может служить несущей частотой для гармоники 11, которая является в данном случае боковой частотой несущей 12. Вышеозначенное изменение спектра означает, что спектр излучения идентификационной метки подвергается амплитудной и фазовой модуляции за счет введения индуктивно-емкостного элемента 1. Наличие этой модуляции позволяет эффективно регистрировать идентификационную метку путем фазовой демодуляци.

Для управления частотой излучения метки в ближней зоне достаточно намагнить элемент 2 управления частотой, который выполнен из магнитотвердого материала и является, по существу, постоянным магнитом, магнитное поле которого приводит сердечник 5 в состояние насыщения, что исключает возможность его переключения во внешнем переменном магнитном поле.

Пример практической реализации изобретения

Индуктивно-емкостной элемент 1 был выполнен в виде сердечника 4, фиг.2, из проволоки из магнитомягкого материала диаметром 20 мкм, на поверхность которой был нанесен диэлектрический слой 5 толщиной 2 мкм из диоксида кремния, а проводящий слой толщиной 3 мкм был выполнен из меди. Огибающая 13 спектра излучения сердечника 4 из магнитомягкого материала и огибающая 14 спектра излучения системы сердечник 4 слой 5 диэлектрика и слой 6 проводника соответствующие идентификационной метке согласно настоящему изобретению представлены на фиг.6. Как следует из фиг.6, огибающая 14 содержит пик 15, который имеет более высокую амплитуду, чем спектр излучения сердечника из магнитомягкого материала, что обеспечивает возможность регистрации идентификационной метки.

Таким образом, использование настоящего изобретения позволяет расширить функциональные возможности идентификационной метки, упростить ее изготовление и снизить ее стоимость.

Изобретение относится к идентификационным меткам и маркерам. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей идентификационной метки, снижении ее размеров, материалоемкости и стоимости. Идентификационная метка содержит сердечник из магнитного материала, емкость, индуктивность и элемент управления частотой. При этом сердечник выполнен из аморфного магнитомягкого сплава, емкость образована поверхностью сердечника, слоем диэлектрика, нанесенного на поверхность сердечника, и поверхностью слоя проводящего материала, нанесенного на слой диэлектрика, индуктивность образована слоем проводящего материала, элемент управления частотой выполнен из магнитотвердого материала и установлен с возможностью электромагнитного взаимодействия с сердечником из аморфного магнитомягкого сплава. 6 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Идентификационная метка, содержащая сердечник из магнитного материала, индуктивность и элемент управления частотой, емкость образована поверхностью магнитомягкого материала, слоем диэлектрика, нанесенного на поверхность магнитного материала, и поверхностью слоя проводящего материала, нанесенного на слой диэлектрика, при этом индуктивность образована слоем проводящего материала, элемент управления частотой выполнен из магнитотвердого материала и установлен с возможностью электромагнитного взаимодействия с сердечником из магнитомягкого материала, отличающаяся тем, что магнитомягкий материал сердечника выполнен из аморфного магнитомягкого сплава.2. Идентификационная метка по п.1, отличающаяся тем, что сердечник выполнен в виде ленты шириной 60-400 мкм и толщиной 10-60 мкм.3. Идентификационная метка по п.1, отличающаяся тем, что сердечник выполнен в виде проволоки диаметром 10-100 мкм.4. Идентификационная метка по п.1, отличающаяся тем, что диэлектрический слой выполнен толщиной 1-10 мкм.5. Идентификационная метка по п.1, отличающаяся тем, что диэлектрический слой выполнен из диоксида кремния или оксидов металлов.6. Идентификационная метка по п.1, отличающаяся тем, что элемент управления частотой выполнен в виде ленты шириной 60-400 мкм и толщиной 10-60 мкм.7. Идентификационная метка по п.1, отличающаяся тем, что элемент управления частотой выполнен в виде проволоки диаметром 10-100 мкм.