ДЕАКТИВАТОР ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ МЕТОК Российский патент 2008 года по МПК G06K7/08 

Изобретение относится к электронным системам защиты от краж, в частности к деактиваторам меток, наносимых на различные товары, чтобы предотвратить кражу товара и обеспечить прохождение добропорядочного покупателя через противокражное устройство.

Кражи на сегодняшний день являются одной из самых нелегких проблем, с которыми сталкиваются владельцы магазинов и супермаркетов. Дело в том, что человеческому глазу не под силу уследить за каждой конкретной единицей товара, а видеосистемы не всегда дают стопроцентный результат. Было найдено универсальное решение, благодаря которому у воров не остается шансов на успех. Это решение - установка системы защиты от краж. Наиболее распространенными на сегодняшний день средствами защиты товаров от несанкционированного выноса являются антикражные системы, помогающие обнаружить неоплаченный товар на выходе из магазина (торгового зала). Они представляют собой, как правило, конструкцию из двух приемопередающих антенн-стоек (они устанавливаются в виде "ворот" в защищаемом проходе), оснащенную сигнализационной аппаратурой.

Система защиты от несанкционированного выноса товаров состоит из специальных пьедесталов, оснащенных звуковой и световой сигнализацией, установленных в месте контроля, специальных меток, закрепляемых на товаре, и устройств для снятия или деактивации защитных меток. Один из пьедесталов является приемником, другой передатчиком. Передатчик излучает сигнал на определенной частоте, в строго определенный промежуток времени. Если в поле действия системы оказывается метка, возникают резонансные колебания. Приемник улавливает резонансные колебания метки и срабатывает сигнал тревоги. При продаже товара метка деактивируется и при попадании метки в поле системы не возникают ответные резонансные колебания. Таков общий принцип работы противокражных систем. Те или иные отличия присущи различным технологиям, на основе которых сконструированы системы.

Антикражные системы имеют три разновидности. Первые из них используют для передачи сигнала от этикетки к антенне частоты в диапазоне радиоволн, вторые - частоты электромагнитного спектра, а принцип работы третьих основан на применении волн, близких по диапазону к акустическим. Все они имеют весьма широкий спектр применения, однако в каждом конкретном случае надо анализировать целый ряд параметров для того, чтобы определить, какой вид оборудования оптимален для магазина, ведь каждый тип систем имеет сильные и слабые стороны (Т.Богатова «Защитить - значит предотвратить». Компьютерная неделя, №42 (312), М., 2001 г.).

При выборе системы все чаще отдают предпочтение электромагнитной технологии, считая, что маленькая незаметная "наклейка" способна эффективно защитить товар, несмотря на то что срабатывает она только в 70 процентах случаев.

Принцип действия электромагнитных систем следующий: между двумя антеннами индуцируется низкочастотное электромагнитное поле (частота от 70 до 1000 Гц).

Наиболее известны на рынке электромагнитные системы производства Certus, Checkpoint Meto, Gateway, Sensormatic. Многие региональные магазины предпочитают устанавливать оборудование, работающее на основе электромагнитной технологии.

Одной из причин такого решения может служить простота настройки систем, предлагаемых рядом производителей. Например, антенны, выпускаемые компанией Certus, не требуют сложной настройки - подключения ноутбука, специальных приборов. Настраивается система вручную. В пользу выбора электромагнитного оборудования говорит и достаточно большое расстояние между антеннами, которое у некоторых моделей достигает 1,6 м, и небольшие размеры этикеток, что позволяет им быть менее заметными на товаре.

Основное преимущество электромагнитных систем - это защитные самоклеящиеся этикетки. Благодаря особенностям электромагнитной технологии они выполняются в виде небольших ценников типовых или невидимых наклеиваемых тонких полосок. В результате защитную этикетку практически невозможно обнаружить на товаре. Эта этикетка в отличие от радиочастотной технологии способна работать на металлических предметах, на товаре, в упаковке которого применена фольга, тонкий не ферромагнитный металл.

Кроме того, радиочастотная технология обладает дополнительным недостатком, т.к. она разрушает метки, т.е. они являются одноразовыми, а при использовании электромагнитной технологии метку возможно восстановить. Это очень важно для библиотек, пунктов прокатов аудио- и видеодисков и т.п.

Электромагнитная технология лучше всего подойдет продовольственным (супермаркетам), книжным магазинам, библиотекам, аптекам, а также при торговле рядом других товаров. Несмотря на все усилия сотрудников библиотеки по сохранению библиотечных фондов, книги и другие материалы все-таки исчезают. Более того, пропадают уникальные экземпляры, которые невозможно возместить.

Каждая противокражная система включает специальные наборы маркеров с клеевым слоем, которые прикрепляются к книге, видео-, аудиокассете или компакт-диску.

Маркер трудно обнаружить и невозможно удалить в течение всего периода жизни книги или другого носителя информации. Клеевой слой маркера не наносит вреда бумаге, поэтому можно маркировать даже редкие и старые книги. Все маркеры поставляются в библиотеку в активированном состоянии, поэтому после наклейки маркера на книгу она сразу же получает защиту от несанкционированного выноса из библиотеки. Любая попытка унести с собой книгу или другой материал без разрешения дежурного библиотекаря будет обнаружена и пресечена электронной проходной противокражной системой, установленной на выходе из библиотеки. В момент проноса книги с активированным маркером включится световая и звуковая сигнализация (www.armosystems.ru).

Современные тенденции в предотвращении краж в магазинах выражаются в использовании небольших, тонких и гибких маркеров при максимально достижимой ширине прохода, что требует от системы наивысшей чувствительности в жестких условиях сильных помех в данной торговой точке. К тому же быстрое развитие технологий защитной маркировки при производстве делает желательной способность антикражной системы работать с разными типами маркеров, будь это маркеры "гармонического" типа, как в Мето (Meto), или Баркгаузеновского типа, как в Сенсоматик (Sensormatic), или другие применяемые маркеры (метки, ярлыки, этикетки и т.п.).

Известен маркер, включающий основу с клеящим слоем и чувствительный элемент из магнитомягкого материала, который дополнительно содержит слой магнитотвердого порошка с коэрцитивной силой Нс=960-1200 кА/м, расположенный сверху и/или снизу чувствительного элемента, при этом слой магнитотвердого порошка состоит из сплава неодим-железо-бор в следующем процентном соотношении: Nd - от 10,5 до 36,5 вес.%; В - от 1,0 до 4,5 вес.%; Fe - остальное, а размеры частиц магнитотвердого порошка составляют 5-30 мкм. Количество магнитотвердого порошка по массе равно или больше массы чувствительного элемента.

В исходном состоянии, когда магнитотвердый порошок не намагничен, маркер находится в активированном состоянии. В этом случае при попытке несанкционированного выноса товаров срабатывает охранная сигнализация. Для дезактивации маркера используются устройства (деактиваторы), расположенные у касс для оплаты товаров. Такие устройства должны генерировать импульсы магнитного поля напряженностью 800-1100 кА/м с длительностью 0,05-5 мс. При этом магнитотвердый порошок намагничивается и подмагничивает магнитомягкую аморфную ленту. В этом состоянии аморфная лента в составе маркера не генерирует магнитные поля на частотах, которые улавливаются охранной сигнализацией, т.к. маркеры дезактивированы (Патент РФ №2172024).

Недостатком такого маркера является необходимость применения сильного магнитного поля для намагничивания магнитотвердого материала. Кроме того, стоимость такого ярлыка довольно высока.

Известен ярлык, который содержит первый магнитный материал с высокой магнитной проницаемостью и с небольшой коэрцитивной силой в сочетании с элементом из ферромагнетика со средней коэрцитивной силой, способным находиться в состоянии постоянной намагниченности, и второй магнитный материал, который выполняет функции магнитного намагничивающего материала, имеет предпочтительно среднюю коэрцитивную силу, а его вид является менее критичным; им может быть, например, сталь, никель, феррит и т.д. (Патент РФ №2183033).

Описываемый ярлык во многом аналогичен по структуре и материалам большинству видам этикеток, используемых для обеспечения сохранности в торговле и поставляемых такими компаниями, как Сенсэматик (США), Кноджо (США), ЗМ (США) и Эсселте Мето (Германия).

Маркер (ярлык, этикетка) представляет собой чувствительный элемент из магнитомягкого материала с клеящей основой реагирующий на сигнал возбуждающей антенны. Дополнительно на проволочку из магнитомягкого материла накладывают или размещают рядом короткие полоски магнитожесткого материала, обладающего средней коэрцитивной силой, в виде штрихов. Элементы из магнитожесткого материала после намагничивания постоянным магнитным полем деактиватора, сохраняют остаточную намагниченность. Магнитное поле «штрихов» создает постоянное поле смещения, воздействующее на магнитомягкий элемент, в результате чего он не реагирует на поле возбуждающей антенны, т.е. маркер деактивирован.

Деактиваторы к электромагнитным системам выпускаются в двух вариантах: контактный и бесконтактный. Контактный более экономичен, но требует больше времени для нейтрализации меток, т.к. необходимо обязательно прикоснуться защитной меткой к деактиватору. Продавцы недовольны этими деактиваторами - низкой степенью деактивации, т.к. метки могут быть незаметными и продавец не знает, где она точно расположена. Возникает опасность возникновения конфликтной ситуации с добропорядочным покупателем при проходе им противокражной системы.

Бесконтактные деактивировать дороже, но они более удобны, особенно при большом потоке товара, проходящего через кассу. Наиболее популярны стандартные деактиваторы (серии ЭМ) фирмы Мето, которые позволяют деактивировать метку на расстоянии около 7 см. В некоторых моделях мощность можно увеличить, и они будут срабатывать и на большем расстоянии. Эти стандартные деактиваторы и взяты в качестве прототипа к заявляемому изобретению.

Конструкция деактиватора приведена на фиг.1. Она состоит из корпуса 1, выполненного из немагнитного материала (алюминия), внутри которого помещается металлическая подложка 2 с размещенными на ней вдоль горизонтальной оси на определенном расстоянии друг от друга тремя прямоугольными постоянными магнитами 3, имеющими одинаковое направление намагниченности. Крепление деактиватора, в месте его установки, осуществляется посредством винтов.

Постоянные магниты создают симметричное магнитное поле намагничивания магнитожесткого элемента этикетки (метки, ценника и т.п.), которое показано на фиг.2 и фиг.3, причем на фиг.2 структура магнитного поля при перемещении электромагнитной метки вдоль оси X, а на фиг.3 - относительно оси Y.

Буквенные обозначения, приведенные на этих фигурах, означают: М - электромагнитная метка, Вх и By - величину магнитной индукции по осям Х и У соответственно.

Анализ структуры магнитных полей прототипа показывает, что:

- магнитное поле (на фиг.2 и 3) имеет симметричное распределение относительно продольной и поперечной осей (X и Y);

- продольная компонента магнитного поля (фиг.2) имеет шесть экстремумов и пять поперечно расположенных областей с минимальным значением индукции магнитного поля. Аналогичные области пересекают всю рабочую поверхность деактиватора в продольном направлении (фиг.3), образуя, так называемые, «мертвые» зоны деактиватора. При перемещении метки, имеющей продольную ориентацию по направлению оси Х в области этих «мертвых» зон, деактивация не происходит;

- поперечная компонента магнитного поля (фиг.3) имеет шесть экстремумов и три области, представляющие «мертвые» зоны. При перемещении метки, имеющей поперечную ориентацию по направлению оси Y в области этих «мертвых» зон, деактивация также не наблюдается.

Кроме того, магнитные поля имеют ярко выраженную симметричную структуру, поэтому расстояние деактивации 7 см соответствует только зонам максимума магнитного поля, поэтому практически можно говорить о надежной деактивации меток на расстоянии в 3-4 см, а в «мертвых» зонах и того меньше.

Таким образом, известные деактиваторы электромагнитных этикеток противокражных систем имеют общий недостаток - ненадежную деактивацию этикеток, который определяется регулярной схемой конфигурации магнитного поля и наличием большого числа «мертвых» зон.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание деактиватора электромагнитных меток, обеспечивающего надежную деактивацию этикеток (меток, маркеров и т.п) независимо от направления их перемещения над поверхностью деактиватора (вдоль или поперек), без усложнения конструкции устройства и увеличения его габаритов.

Технический результат достигается за счет того, что в известный деактиватор электромагнитных меток, содержащий корпус, металлическую подложку с размещенными на ней постоянными магнитами, образующими магнитное поле для деактивации меток (этикеток, ярлыков и т.п.), внесены изменения, а именно:

- в качестве постоянных магнитов использованы ферритовые кольцевые магниты с противоположной полярностью намагничивания;

- кольцевые магниты размещены на подложке со сдвигом относительно друг друга, обеспечивающим образование магнитного поля, имеющего ассиметричное расположение в продольном и поперечном направлении;

- геометрические размеры металлической подложки определены в зависимости от наружного диаметра кольцевого магнита, причем длина (L) равна (3,3-3,6)D, а ширина (В) равна (0,43-0,50)L;

- геометрические соотношения размеров, которых выбраны в диапазоне: d/D=0,36-0,40 и h/D=0,16-0,25, где D и d - наружный и внутренний диаметр кольцевого магнита, в мм; h - высота (толщина) его, в мм;

- кольцевые магниты размещены на металлической подложке таким образом, что расстояние между их геометрическими осями в продольном (а) и сдвиг в поперечном (b) направлениях, относительно подложки, составляет (0,60-0,65)L и (0,19-0,23)В соответственно.

Кроме того, внесены некоторые конструктивные изменения, которые существенно не влияют на технический результат, но уменьшают вес деактиватора и улучшают его дизайн, а именно:

Корпус деактиватора выполнен из двух частей - верхней и нижней - из пластмассы, причем на верхнюю часть наносится декоративный слой, а на нижнюю - лента на клеевой основе для крепления деактиватора в месте его установки.

Использование постоянных кольцевых магнитов позволяет создать структуру магнитных полей без «щелей» - «мертвых» зон - в основной рабочей области деактиватора, а также сместить «мертвые» зоны к краям рабочей области деактиватора, тем самым повысив надежность деактивации меток.

Разнополярность намагничивания ферритовых кольцевых магнитов увеличивает магнитную индукцию поля и позволяет вместо редкоземельных использовать ферритовые магниты.

Геометрические соотношения ферритовых кольцевых магнитов выбраны таким образом, чтобы без увеличения габаритов устройства увеличить рабочую зону деактивации. Так, при отношении d/D меньшем 0,56 происходит сдвиг «мертвых» зон в основную рабочую область деактиватора, а большем 0,40 уменьшается индукция магнитного поля, а следовательно, высота деактивации.

При отношении h/D меньшем 0,16 - уменьшается величина индукции магнитного поля, а при большем - 0,25 практически не сказывается на увеличении силы магнитного поля, т.к. после определенной высоты кольцевого магнита увеличение высоты почти не влияет на величину магнитной индукции поля, но увеличивает его стоимость.

Расстояние между геометрическими осями кольцевых магнитов (а) относительно подложки позволяет перекрыть магнитные поля, образуемые каждым из постоянных магнитов, и обеспечить оптимальную рабочую зону деактивации по длине, а сдвиг (b) между геометрическими осями создает асимметричную структуру магнитного поля, в котором отличие силы его в максимуме и других областях значительно менее выражено.

При отношении длины металлической подложки - L/D меньшем 3,3 сокращается рабочая область деактиватора, а при большем 3,6 - увеличивается рабочая область деактиватора, но уменьшается сила магнитного поля, а, следовательно, и высота деактивации.

При соотношении ширины (В) металлической подложки к длине ее меньшем 0.43 уменьшается рабочая область деактиватора, а при большем 0,5 - увеличиваются габариты деактиватора без заметного увеличения эффективности деактивации.

При отношении расстояния между геометрическими осями(а) кольцевых магнитов к длине металлической подложки (L) меньшем 0,6 сокращается рабочая область деактиватора, а при большем 0,65 рабочая область деактиватора увеличивается, а магнитная индукция поля уменьшается.

При отношении величины сдвига (b) между геометрическими осями кольцевых магнитов и шириной металлической подложки (В) меньшем 0,19 приводит к появлению дополнительной «мертвой» зоны вдоль продольной оси деактиватора, а при соотношении большем 0,23 - уменьшается величина магнитной индукции поля и уменьшается высота деактивации меток.

Указанные соотношения между геометрическими размерами постоянных кольцевых магнитов и металлической подложки и оптимальное размещение магнитов на металлической подложке было установлено в результате многочисленных экспериментов и анализа результатов экспериментов.

Как показали наши исследования, принятое размещение постоянных кольцевых магнитов с разнополярным направлением намагничивания позволило создать сложную (асимметричную) структуру магнитных полей, а указанные соотношения - получить оптимальные размеры основной рабочей области деактиватора и высоты деактивации электромагнитных меток, что обеспечивает надежную деактивацию меток при проносе защищенного объекта над поверхностью деактиватора на расстоянии не менее 6 см.

Суть предлагаемого изобретения поясняется фиг.4-6.

На фиг.4 приведена конструкция деактиватора электромагнитных меток. Он содержит корпус, выполненный из пластмассы и состоящий из двух частей: верхней 1 и нижней 3. В нижней части корпуса размещена металлическая подложка 2, на которой размещены ферритовые постоянные магниты 4 кольцевого типа. Снизу на нижнюю часть корпуса нанесена липкая пленка 5 на клеевой основе для крепления деактиватора на месте его установки. Верхняя часть корпуса деактиватора покрыта декоративной пленкой 6.

На фиг.4 приведены также обозначения геометрических размеров кольцевых магнитов и металлической подложки, которые важны для определения эффективности работы деактиватора, а именно: D, d, h, a, L, b, B.

На фиг.5 показана структура магнитного поля вдоль продольной оси X, на фиг.6 - поперечное магнитное поле по оси Y. Обозначения Вх и By соответствуют магнитной индукции по оси Х и У, а М - электромагнитной метки. Стрелками показано направление перемещения меток вдоль поверхности деактиватора.

Анализ структуры магнитных полей заявляемого технического решения показывает, что:

- магнитное поле (на фиг.5 и 6) имеет асимметричное распределение относительно продольной и поперечной осей (Х и Y);

- продольная компонента магнитного поля (фиг.5) имеет четыре экстремума и две поперечно расположенные области с минимальным значением индукции магнитного поля. Эти две области пересекают всю рабочую поверхность деактиватора в продольном направлении (фиг.5), образуя так называемые «мертвые» зоны деактиватора, но оси этих областей не совпадают с продольными осями деактиватора и имеют разную ориентацию на каждом конце деактиватора. Вдоль поперечной оси деактиватора «мертвые» зоны не наблюдаются;

- поперечная компонента магнитного поля (фиг.6) имеет четыре экстремума и две зоны минимума магнитного поля, которые не являются «мертвыми» зонами, т.к. сочетания максимумов и минимумов магнитного поля оказываются асимметричны, поэтому при проносе метки над поверхностью деактиватора последняя обязательно в какой-либо части деактиватора попадет в область поля деактивации.

В результате того что магнитные поля имеют ярко выраженную асимметричную структуру, расстояние деактивации в 6-7 см наблюдается практически над всей поверхностью деактиватора.

Ниже приведены данные конкретного деактиватора при использовании ферритовых кольцевых постоянных магнитов со следующими геометрическими размерами:

D=86 мм, d=32 мм и h=20 мм, что соответствует отношениям - d/D=0,372 и h/D=0,23.

Длина металлической подложки L=290 мм, а ширина В=140 мм, т.е. L=3,37 D, а отношении B/L=0,482.

Расстояние (а) между геометрическими осями кольцевых магнитов в продольном направлении относительно подложки составляло - 180 мм, а сдвиг (b) между геометрическими осями кольцевых магнитов в поперечном направлении - 28 мм. Это соответствует отношениям - a/L=0,62, а b/В=0,20.

Таким образом, все значения параметров находятся в заявляемых пределах.

Рабочая область деактиватора составляла - 275×120 мм, а высота деактивации метки 6 см, причем надежно деактивирует электромагнитную метку при любой ориентации метки.

Стандартный деактиватор с такими размерами имеет рабочую область деактивации меньших размеров, а надежность его работы составляет 70%.

Предлагаемый деактиватор в отличие от прототипа имеет только одну существенную «мертвую» зону для метки с ориентацией Y при перемещении вдоль оси Y под некоторым углом к оси.

В предлагаемом деактиваторе достаточно электромагнитную метку проносить над деактиватором один раз независимо от направления ориентации метки, т.к. структура полей деактиватора такова, что деактивация происходит либо на начальной стадии движения над поверхностью деактиватора, либо на конечной стадии.

Надежность деактивации составляет не менее 95%.

Кроме того, использование ферритовых постоянных магнитов и пластмассового корпуса значительно облегчает и удешевляет устройство.

В настоящее время опытные образцы деактиватора проходят испытания в нескольких супермаркетах г.Санкт-Петербурга.

Изобретение относится к электронным системам защиты от краж, в частности к деактиваторам меток, наносимых на различные товары, чтобы предотвратить кражу товара и обеспечить прохождение добропорядочного покупателя через противокражное устройство. В деактиваторе электромагнитных меток, содержащем корпус, металлическую подложку с размещенными на ней постоянными магнитами, образующими магнитное поле для деактивации меток (этикеток, ярлыков, маркеров и т.п.), в качестве постоянных магнитов использованы ферритовые кольцевые магниты с противоположной полярностью намагничивания, размещенные на подложке со сдвигом относительно друг друга, обеспечивающим формирование магнитного поля, имеющего асимметричное распределение в продольном и поперечном направлениях. При такой структуре полей диактиватора деактивация метки обеспечивается на начальной или конечной стадии ее однократного перемещения над поверхностью деактиватора. Технический результат - обеспечение надежной деактивации меток независимо от направления их перемещения над поверхностью деактиватора без усложнения конструкции и увеличения габаритов устройства. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Деактиватор электромагнитных меток, содержащий корпус из немагнитного материала, металлическую подложку с размещенными на ней постоянными магнитами, образующими магнитное поле для деактивации электромагнитных меток, отличающийся тем, что в качестве постоянных магнитов применены разнополярно намагниченные ферритовые кольцевые магниты, размещенные на металлической подложке со сдвигом относительно друг друга, обеспечивающим формирование магнитного поля, имеющего асимметричное распределение в продольном и поперечном направлениях, причем длина металлической подложки определена в зависимости от наружного диаметра кольцевого магнита.2. Деактиватор электромагнитных меток по п.1, отличающийся тем, что соотношения геометрических размеров ферритовых постоянных кольцевых магнитов находятся в следующих пределах: d/D=0,36-0,40; h/D=0,16-0,25,

где d - внутренний диаметр кольцевого магнита, мм;

D - наружный диаметр кольцевого магнита, мм;

h - высота (толщина) кольцевого магнита, мм.