КОРПУС ШТЕПСЕЛЬНОГО РАЗЪЕМА С RFID-ТРАНСПОНДЕРОМ Российский патент 2017 года по МПК H01Q1/22 

Изобретение относится к корпусу штепсельного разъема.

RFID-транспондеры (приемопередающие устройства по типу устройств радиочастотной идентификации) используются в самых различных областях применения, например для электронной идентификации предметов.

Из уровня техники уже известны предложения, предусматривающие оснащение штепсельного разъема RFID-транспондером, например, для кодирования.

Так, в публикации DE 102009053364 В3 раскрыт корпус штепсельного разъема, который в предпочтительном конструктивном выполнении включает в себя кодирующий элемент. При этом кодирующий элемент выделен цветной маркировкой и/или оснащен RFID-транспондером.

Кроме того, в публикации DE 202008001549 U1 раскрыт RFID-транспондер со щелевой антенной различных форм конструктивного выполнения.

Недостаток устройств согласно уровню техники заключается в том, что известные из уровня техники смонтированные в штепсельных разъемах RFID-транспондеры имеют недостаточно большую для многих случаев применения дальность действия.

Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предоставить такую форму конструктивного выполнения корпуса штепсельного разъема со встроенным в него RFID-транспондером, которая обеспечивала бы большую дальность его действия по сравнению с таковой согласно уровню техники при обеспечении высокой точности размещения в корпусе компонентов транспондера и высокого уровня технологичности изделия, обеспечиваемого возможностью его автоматизированного изготовления и снижением производственных затрат.

Эта задача решена в корпусе штепсельного разъема, имеющем RFID-транспондер, который имеет RFID-метку с RFID-чипом и антенну, причем как RFID-метка, так и антенна размещены в корпусе штепсельного разъема или на нем, а антенна имеет щель и соответственно представляет собой щелевую антенну, за счет того, что корпус штепсельного разъема изготовлен литьем под давлением из синтетического материала, в который в качестве вставки заформована щелевая антенна, которая может иметь корпус из фольги, прежде всего медной фольги, в котором выполнена щель.

В соответствии с изобретением щелевая антенна заформована (заделана) непосредственно в корпус штепсельного разъема, для чего фольгу помещают в качестве вставки в пресс-форму для литья под давлением, в которую затем впрыскивают синтетический материал. Преимуществом этого является стабильность положения антенны в корпусе разъема, возможность автоматизированного изготовления корпуса и, соответственно, его меньшая себестоимость.

В случае с данным изобретением речь идет о корпусе штепсельного разъема со встроенным RFID-транспондером, считывание с которого можно производить, в том числе и с расстояний в несколько метров, например, с помощью переносного портативного считывающего RFID-устройства. В результате возможным оказывается производимое с соответствующего расстояния так называемое считывание "массивом", то есть считывание данных с кабельных жгутов в целом и с модулей штепсельного разъема.

В предпочтительном конструктивном выполнении характерная информация, такая как контактная информация, расположение выводов ("распиновка") и указания по монтажу, может храниться в RFID-чипе и считываться посредством считывающего RFID-устройства.

Особым преимуществом при этом является то, что по сравнению со способом надпечатки (данных) в нем можно размещать большое количество информации.

Щелевая антенна может быть изготовлена по MID-технологии (формование фасонных соединительных устройств). Прежде всего, щелевая антенна может быть изготовлена с помощью, предпочтительно, наносимого местами и пригодного для LDS-технологии (непосредственное лазерное структурирование) покрытия из лака с использованием соответствующей лазерной активации, а также соответствующих способов травления и нанесения покрытий.

RFID-транспондер и, прежде всего, его щелевая антенна выполнены в виде жестко смонтированной формоустойчивой вставной детали, вставляемой с геометрическим замыканием в корпус штепсельного разъема и закрепляемой в нем. Крепление RFID-транспондера в этом случае может осуществляться по принципу защелкивания, например с помощью гибких закрепляющих защелок, на корпусе штепсельного разъема, а также соответствующих выемок на щелевой антенне. Альтернативно, для этой цели к корпусу штепсельного разъема могут быть также приработаны так называемые "пружинные зажимы", которые используются для разъемного крепления RFID-транспондера.

В корпусе штепсельного разъема может быть также предусмотрено гнездо, в которое RFID-транспондер может, по меньшей мере частично, вставляться и с помощью которого он может закрепляться по месту.

Это обеспечивает преимущество, заключающееся в том, что можно использовать RFID-чипы различной величины с различным объемом памяти и соответственно закреплять их в меру необходимости.

В предпочтительном конструктивном выполнении RFID-метка дополнительно включает в себя петлю связи для обеспечения магнитной связи RFID-чипа со щелевой антенной или петлевой диполь для электрической связи RFID-чипа со щелевой антенной.

В другом предпочтительном конструктивном выполнении корпус штепсельного разъема включает в себя соответствующую заделываемую в него так называемую "модульную рамку", причем модульная рамка обычно отличается тем, что в нее можно вставлять большое количество различных так называемых "модулей штепсельного разъема". Внутри или на этой модульной рамке может крепиться RFID-метка. Крепление RFID-метки может осуществляться с помощью пружинных зажимов, прежде всего, если речь идет о такой RFID-метке, которая смонтирована на основе печатной платы, то есть включает в себя печатную плату, на которой расположены RFID-чип и петля связи, например, в форме замкнутой токопроводящей дорожки. При этом петля связи может располагаться на первой стороне печатной платы, а RFID-чип - на второй стороне этой печатной платы, причем в альтернативном решении чип и петля связи могут также располагаться совместно на одной стороне печатной платы. Накладка может быть изготовлена из гибкого материала или, по меньшей мере, гибко закреплена на модульной рамке. Это обеспечивает преимущество, заключающееся в том, что RFID-метка прижимается к щелевой антенне, а при необходимости выставляется своей петлей связи непосредственно по щели.

В процессе изготовления RFID-метка в форме фольги, в которую интегрирована токопроводящая дорожка, может наклеиваться на модульную рамку, прежде всего на накладку модульной рамки. Благодаря этому существует возможность ручной обработки отдельных модульных рамок, что в случае с незначительным объемом партии обеспечивает меньшую затратность изготовления.

При более значительном объеме партии индуктивную петлю можно монтировать на модульной рамке, например на ее соответствующей накладке, по MID-технологии (формование фасонных соединительных устройств), прежде всего по LDS-технологии (непосредственное лазерное структурирование).

Размещение RFID-метки на модульной рамке обеспечивает особое преимущество, потому что в случае с жестко смонтированными штепсельными разъемами в результате замены модульной рамки также может заменяться и RFID-метка. Благодаря возможности замены модульной рамки почти автоматически обеспечивается и возможность замены RFID-транспондера или также возможность доукомплектации существующего штепсельного разъема. При этом это действительно, прежде всего, в отношении использования в составе уже имеющихся жестко смонтированных устройств, то есть в отношении штепсельных разъемов, к которым неразъемным соединением подключены кабели и которые часто в большом количестве имеются в составе крупных распределительных устройств, причем прерывание непрерывного режима работы которых в большинстве случаев не допускается или разрешается только на короткое время.

Размещение RFID-метки на модульной рамке обеспечивает, кроме того, другое особое преимущество, потому что при этом RFID-метка благодаря неподвижной посадке модульной рамки в ее окончательном положении в корпусе штепсельного разъема автоматически находится в предварительно заданном положении относительно щелевой антенны и, прежде всего, относительно ее щели.

Это положение задается, например, с помощью измерений электрической и/или магнитной связи RFID-метки со щелевой антенной, по времени произведенных непосредственно перед изготовлением модульной рамки, и соответствующих процедур оптимизации этого положения. Заданное таким образом положение реализуется посредством размещения накладки на модульной рамке.

При этом накладка может быть выполнена как единое целое с модульной рамкой, может быть жестко соединена с ней, например, приклеена или также закреплена на ней разъемным соединением.

Ниже изобретение рассматривается на примере его осуществления, поясняемом чертежами, на которых показано:

на фиг. 1А - штепсельный разъем со встроенным RFID-транспондером, в трехмерном изображении;

на фиг. 1Б - штепсельный разъем в поперечном сечении;

на фиг. 2А - модульная рамка с гибкой накладкой и размещенной на ней RFID-меткой с петлей связи;

на фиг. 2Б - модульная рамка в условном поперечном сечении;

на фиг. 3А - корпус штепсельного разъема с введенной в него модульной рамкой;

на фиг. 3Б - корпус штепсельного разъема с введенной в него модульной рамкой, в поперечном сечении.

На фиг. 1А и 1Б представлен корпус 1 штепсельного разъема со встроенным в него RFID-транспондером 2.

RFID-транспондер 2 включает в себя при этом антенну и RFID-метку 23, причем антенна имеет корпус 21 антенны и выполненную в ней щель 22, так что в случае с антенной речь идет о щелевой антенне.

Корпус 21 антенны выполнен при этом из фольги, прежде всего из медной фольги.

RFID-метка 23 расположена на щели 22 щелевой антенны. Для этого RFID-метка 23 закреплена на корпусе 21 антенны и/или корпусе 1 штепсельного разъема, то есть, например, наклеена на корпус 21 антенны, закреплена защелкой на корпусе 1 штепсельного разъема или закреплена любым другим способом.

На фиг. 2А показана модульная рамка 11. В целях тестирования модульная рамка 11 модифицирована, то есть включает в себя крепежное приспособление, а именно перемычку 112, заданную в результате выпиливания двух щелей. На этой перемычке 112 закреплена используемая в целях тестирования гибкая накладка 111, выполненная из прозрачного материала. На этой накладке 111 расположена RFID-метка 23. В данном случае RFID-метка 23 включает в себя гибкую печатную плату, которая также выполнена из прозрачного материала, например из фольги. На гибкой печатной плате закреплен RFID-чип 231 и с обеспечением электропроводности соединен с расположенной на гибкой печатной плате петлей 232 связи, которая выполнена как токопроводящая дорожка. При этом RFID-чип 231 и петля 232 связи расположены совместно на одной стороне гибкой печатной платы, которая наклеена на накладку 111. Благодаря прозрачному материалу накладки 111 и прозрачному материалу гибкой печатной платы RFID-метки 23 RFID-метка 23 со своей петлей 232 связи и RFID-чипом 231 просматривается на чертеже, хотя она в данном случае расположена на отдаленной от положения наблюдателя стороне накладки 111.

В альтернативном решении накладка 111 может быть выполнена конструктивным элементом по MID-технологии (формование фасонных соединительных устройств), а петля 232 связи может быть изготовлена, например, по LDS-технологии (непосредственное лазерное структурирование). Накладку 111 можно было бы изготавливать из твердого материала и жестко соединять с модульной рамкой 11, в результате чего можно было бы задавать любое нужное положение RFID-метки 23 по отношению к щели 22. Кроме того, модульную рамку 11 можно было бы выполнить как единое целое с накладкой 111, что можно было бы рассматривать как упрощение технологии изготовления.

В случае же с показанной здесь компоновочной схемой речь идет, как уже упоминалось, о модульной рамке 11, модифицированной в целях тестирования. Для этого гибкая - в альтернативном решении - накладка 111 при принятии окончательного решения о серийном изготовлении компоновочной схемы согласно изобретению может выполняться как единое целое с модульной рамкой 11, то есть представлять собой неотъемлемую составную часть модульной рамки 11. Таким образом, накладка 111 может также изготавливаться из того же самого синтетического материала, что и модульная рамка 11.

На фиг. 2Б схематично в поперечном сечении представлена модульная рамка 11 с гибкой прозрачной накладкой 111 и RFID-меткой 23 с выставлением в двух различных ориентационных положениях. При этом накладка 111, по меньшей мере, частично удерживается альтернативным крепежным приспособлением модульной рамки 11, например гнездом или клеммой 112', с обеспечением геометрического и силового замыкания.

Показанный на фиг. 3А корпус 1 штепсельного разъема укомплектован приданной ему модульной рамкой 11. Можно легко определить, что в результате вставки модульной рамки 11 в корпус 1 штепсельного разъема накладка 111 и, следовательно, закрепленная на ней RFID-метка 23 автоматически расположены в предварительно заданном положении относительно корпуса 21 антенны, прежде всего, относительно имеющейся в ней щели 22. RFID-метка 23 в этой компоновочной схеме за счет прижимного усилия гибкой накладки 111 непосредственно прижата к корпусу 21 антенны. Благодаря прозрачному материалу накладки 111 и прозрачному материалу гибкой печатной платы RFID-метки 23 RFID-метка 23 со своей петлей 232 связи и RFID-чипом 231 просматривается на чертеже, хотя она и расположена на той стороне накладки 111, которая обращена к щели 22. Таким образом, петля 232 связи является расположенной на минимально возможном удалении относительно щели 22 и поэтому выставлена в горизонтальном направлении, то есть в положении своего удаления от щели 22. Кроме того, благодаря своему закреплению на модульной рамке 11 накладка 111 также выставлена в своем вертикальном направлении, в результате чего обеспечено, что петля 232 связи расположена непосредственно на участке щели 22 и проходит вдоль краев щели 22 так близко, насколько это возможно.

В альтернативном решении RFID-метка 23 может также располагаться на удаленной от щели 22 стороне накладки 111. В результате этого она при прижиме накладки 111 к корпусу 21 антенны оказывается отдаленной от щели 22 на определенное расстояние, а именно на толщину накладки 111.

Благодаря своему размещению на модульной рамке 11 RFID-метка 23, с одной стороны, может с возможностью замены располагаться на жестко смонтированных штепсельных разъемах и, с другой стороны, своей петлей 232 связи автоматически находится в наиболее преимущественном для установления связи положении относительно щели 22.

Это наиболее преимущественное для установления связи положение можно определять заранее с помощью соответствующих измерений и учитывать его при изготовлении корпуса 1 штепсельного разъема, прежде всего модульной рамки 11, и при положении, при необходимости, приформованной к ней в процессе изготовления накладки 111.

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

1 корпус штепсельного разъема

11 модульная рамка

111 накладка

112 перемычка (крепежное приспособление)

112' гнездо / клемма (альтернативное крепежное приспособление)

2 RFID-транспондер

21 корпус антенны

22 щель

23 RFID-метка

231 RFID-чип

232 петля связи

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к RFID-меткам. Устройство содержит RFID-транспондер с RFID-меткой и RFID-чипом, а также щелевую антенну. Щелевая антенна заформована в корпусе в виде вставки из медной фольги и облицована синтетическим материалом, образующим корпус. Штепсельный разъем выполнен по технологии формирования фасонных соединительных устройств и покрыт материалом, пригодным для лазерного структурирования. При этом метка расположена на накладке модульной рамки. Соединение метки с щелевой антенной обеспечивается посредством петлевого диполя. Модульная рамка имеет крепежное приспособление в виде перемычки, а накладка выполнена из прозрачного материала. Метка выполнена на основе гибкой печатной платы, наклеенной на накладку модульной рамки. Технический результат – увеличение дальности действия. 9 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Корпус штепсельного разъема, имеющий RFID-транспондер (2), который имеет RFID-метку (23) с RFID-чипом (231) и антенну, причем как RFID-метка (23), так и антенна размещены в корпусе (1) штепсельного разъема или на нем, а антенна имеет щель (22) и соответственно представляет собой щелевую антенну, отличающийся тем, что он изготовлен литьем под давлением из синтетического материала, в который в качестве вставки заформована щелевая антенна.

2. Корпус штепсельного разъема по п. 1, отличающийся тем, что щелевая антенна имеет корпус (21), который выполнен из фольги.

3. Корпус штепсельного разъема по п. 2, отличающийся тем, что корпус (21) щелевой антенны выполнен из медной фольги.

4. Корпус штепсельного разъема по п. 1, отличающийся тем, что он по меньшей мере частично изготовлен из пригодного для MID-технологии (формование фасонных соединительных устройств) синтетического материала или покрыт пригодным для LDS-технологии (непосредственное лазерное структурирование) материалом или лаком, а щелевая антенна изготовлена по MID-технологии, прежде всего по LDS-технологии.

5. Корпус штепсельного разъема по п. 1, отличающийся тем, что RFID-транспондер (2) выполнен в виде формоустойчивой вставной детали, вставляемой с геометрическим замыканием в корпус (1) штепсельного разъема и закрепляемой в нем.

6. Корпус штепсельного разъема по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что он включает в себя модульную рамку (11), причем RFID-метка (23) прикреплена или приформована к модульной рамке (11), прежде всего к относящейся к модульной рамке (11) накладке (111), или по меньшей мере предусмотрена для закрепления на модульной рамке (11).

7. Корпус штепсельного разъема по п. 6, отличающийся тем, что RFID-метка (23) благодаря размещению модульной рамки (11) в корпусе (1) штепсельного разъема автоматически находится в предварительно заданном положении относительно щелевой антенны и, прежде всего, относительно расположенной в ней щели (22).

8. Корпус штепсельного разъема по одному из пп. 1-5, отличающийся тем, что в RFID-чипе (231) сохранена характерная информация о штепсельном разъеме, такая как контактная информация, расположение выводов и указания по монтажу, для считывания посредством считывающего RFID-устройства.

9. Корпус штепсельного разъема по одному из пп. 1-5, отличающийся тем, что RFID-метка (23) имеет петлю (232) связи для магнитной связи RFID-чипа (231) со щелевой антенной.

10. Корпус штепсельного разъема по одному из пп. 1-5, отличающийся тем, что RFID-метка (23) имеет петлевой диполь для электрической связи RFID-чипа (231) со щелевой антенной.