Dispositivo electrónico para la identificación por radiofrecuencia y método para el ajuste de la frecuencia de resonancia de dicho dispositivo electrónico comprendido por un chip provisto de al menos una capacidad de modulación,

un rectificador, una unidad de memoria y una unidad de lógica de control; un tanque resonante, conectado al citado chip, que comprende al menos una inductancia; y al menos una capacidad de resonancia; y una capacidad de carga para la alimentación del citado dispositivo. El citado chip comprende un circuito de ajuste grueso de la frecuencia de resonancia del dispositivo que comprende una pluralidad de capacidades integradas conectables en paralelo a la capacidad de resonancia; y un circuito de ajuste fino de la frecuencia de resonancia del dispositivo que comprende una pluralidad de capacidades integradas susceptibles de conectarse o desconectarse reversiblemente en paralelo a la capacidad de resonancia

Dispositivo electrónico para la identificación por radiofrecuencia y método para el ajuste de la frecuencia de resonancia de dicho dispositivo electrónico.

Sector técnico de la invención

La invención se refiere a un dispositivo electrónico para la identificación por radiofrecuencia de los utilizados en la detección e identificación, preferentemente de animales, a distancia. La invención también se refiere a un método para el ajuste de la frecuencia de resonancia del citado dispositivo de identificación y a una etiqueta para la identificación que incorpora el mencionado dispositivo de identificación.

Antecedentes de la invención

Los sistemas de identificación por radiofrecuencia, conocidos como sistemas RFID, son utilizados cada vez en mayor medida para la identificación automática de personas, mercancías, productos comerciales y animales domésticos o de granja. Estos sistemas de identificación están comprendidos por lo general por un aparato lector, que puede ser fijo o portátil, que genera una señal de interrogación que es respondida por un elemento de identificación, denominado etiqueta, tag o transpondedor, que devuelve un número de identificación previamente almacenado en él.

Atendiendo a su fuente de energía, los sistemas RFID pueden clasificarse en dos grandes tipos: los sistemas pasivos y los sistemas activos. En los sistemas activos, los transpondedores requieren de su propia alimentación para funcionar, con lo que habitualmente van equipados con baterías que pueden durar varios años. En cambio, en los sistemas pasivos los transpondedores no requieren de alimentación pues obtienen la energía del campo magnético de radiofrecuencia generado por el dispositivo lector, es decir, la señal de interrogación enviada por el aparato lector tiene el doble propósito de transmitir información y proveer de energía al citado elemento de identificación.

También pueden clasificarse los sistemas RFID según el rango de frecuencias en el que operan, es decir, según las frecuencias de comunicación del transpondedor con el lector: LF (Low Frequency) normalmente por debajo de 135 KHz, HF (High Frequency) en el rango de 13.56 MHz, UHF (Ultra High Frequency) en el rango de 868-956 MHz o microondas (Microwave) en el rango de 2,45 GHz.

Finalmente, atendiendo a otra característica como es el modo de comunicación, los sistemas RFID pueden clasificarse en sistemas basados en full dúplex en alternativa "FDX" o half dúplex en alternativa "HDX". Los sistemas FDX se basan en el principio de que la señal de respuesta se inicia tan pronto como la señal de interrogación es recibida, y la señal de respuesta es recibida repetidamente en el lector sin interrupciones mientras la señal de interrogación esté mantenida. Además, mientras que los transpondedores FDX no almacenan energía para poder responder con su contenido de datos entero, los transpondedores utilizados en los sistemas HDX, que a diferencia de los anteriores se basan en que la señal de respuesta se inicia solo después de que se haya finalizado la señal de interrogación, éstos sí que almacenan energía para poder responder con su contenido de datos entero de una sola vez.

De entre todos estos tipos de sistemas RFID, los sistemas convencionalmente utilizados para la identificación de animales son los sistemas pasivos que trabajan en frecuencias por debajo de 135 kHz en los que los transpondedores están colocados en etiquetas exteriores tipo crotales, en el interior de bolos rumiales o directamente inyectados bajo la piel (subcutáneo).

Una de las características más importantes de los sistemas HDX es su rango de alcance, es decir, la distancia a la que el lector y el elemento de identificación que incorpora el transpondedor o tag son capaces de comunicarse correctamente. Existen muchos factores que influyen en el rango de alcance como por ejemplo la energía enviada por el lector, limitada por las normativas del sector, las dimensiones geométricas (diámetro interior y exterior, grosor, número de vueltas...) y parámetros eléctricos (calidad) de las bobinas del lector y del transpondedor, el nivel de interferencias del ambiente, el tipo de modulación utilizada para la comunicación, la eficiencia del rectificador y consumo del transpondedor o la proximidad en la frecuencia de resonancia entre los circuitos LC denominados tanques resonantes del lector y del transpondedor.

Cuando se quieren alcanzar distancias de comunicación grandes (por ejemplo de más de un metro en espacio libre para frecuencias bajas, LF o HF) se utilizan en el lector tanques resonantes de muy alta calidad con la frecuencia de resonancia calibrada de forma precisa. En estos casos es indispensable un ajuste en el tanque resonante del transpondedor, de forma que se compensen las tolerancias que existen siempre en la fabricación de componentes tales como inductancias y capacidades.

Para ajustar la frecuencia de resonancia del tanque de los transpondedores HDX, se puede incluir dentro del circuito integrado del transpondedor unas capacidades integradas, cuyos valores mantengan una relación predefinida, que se conectan o se desconectan según sea necesario dependiendo de los valores de los componentes externos y de la propia tolerancia de las capacidades incluidas en el circuito integrado.

Una posibilidad para la conexión y desconexión de las capacidades es usar transistores de efecto campo en serie con las capacidades de ajuste. Estos transistores pueden ponerse en modo conductivo o no conductivo, por ejemplo, leyendo los valores de una memoria no volátil previamente programada con los valores correctos. El problema radica en que es necesaria una tensión mínima para realizar la lectura de dicha memoria no volátil, que puede no alcanzarse nunca si la diferencia entre la frecuencia de resonancia de los hbox{tanques del lector y del transpondedor es demasiado grande.}

Un procedimiento para solucionar este inconveniente consiste en usar en serie con las capacidades de ajuste transistores de efecto campo que pueden ponerse en modo conductivo o no conductivo permanentemente mediante un terminal de control de puerta, tal y como se describe en EP0407848B1. Esta solución presenta sin embargo dos inconvenientes. El primer inconveniente está relacionado con la elevada área de silicio necesaria ya que los mencionados transistores de efecto campo deben presentar en conducción una resistencia en serie suficientemente baja para que la calidad del tanque resonante no se vea afectada. El segundo inconveniente es que dichos transistores, así como el circuito necesario para activarlos asegurando una retención suficiente, no son elementos disponibles en todas las fundidoras, por lo que es necesario un desarrollo a medida.

Otra posibilidad, aunque utilizada siempre en sistemas distintos a los sistemas HDX para la identificación de animales, es el uso para la conexión/desconexión de las capacidades de elementos cuya resistencia eléctrica varía drásticamente y de forma permanente tras el paso por los mismos de una corriente superior a un cierto valor durante un tiempo predeterminado.

Estos elementos están disponibles en las librerías de la mayoría de las tecnologías de fabricación de circuitos integrados, ya que no requieren ninguna etapa de fabricación extra ni ningún posprocesado y hacen uso de efectos físicos independientes de las tecnologías de fabricación. Su mayor desventaja radica en la irreversibilidad del proceso y en que la elevada energía necesaria para cambiar la resistividad no permite obtenerla del campo electromagnético generado por el lector, de forma que es necesaria una fuente de alimentación externa y contacto físico para realizar el ajuste. Además, esta solución no permite compensar variaciones del valor de la inductancia o de la capacidad que se producen durante el proceso posterior habitual de sobremoldeado o encapsulado del circuito integrado de los transpondedores durante la fabricación de etiquetas o crotales, en los que no queda ninguna conexión eléctrica del circuito con el exterior. Por ejemplo, piénsese en una inductancia bobinada de núcleo al aire que para una típica aplicación de identificación se introduce en una pieza de plástico que debe cerrarse herméticamente posteriormente por sobremoldeado. El sobremoldeado se lleva a cabo calentando dicha pieza de plástico, lo que puede originar tensiones mecánicas en la inductancia y dar como resultado un cambio en el valor de la misma. Una vez realizado el sobremoldeo no existe contacto físico con el módulo eléctrico, por lo que no es posible proporcionar la energía necesaria para cambiar la resistividad...

1. Dispositivo (1) electrónico para la identificación de animales, personas u objetos por radiofrecuencia, de los basados en la tecnología de comunicación dúplex en alternativa, "HDX", que comprende

un chip o circuito integrado (23) provisto de al menos una capacidad de modulación (9), un rectificador (11), una unidad de memoria (13) y una unidad de lógica de control (15);

un tanque resonante (20), conectado al citado chip, que comprende al menos una inductancia (2); y al menos una capacidad de resonancia (3), la cual está conectada a sendos extremos de la inductancia; y

una capacidad de carga (4) para la alimentación del citado dispositivo;

caracterizado porque el circuito integrado (23) comprende

un circuito de ajuste grueso (21) de la frecuencia de resonancia del dispositivo que comprende una pluralidad de capacidades integradas (5.1, 5.2, 5m) conectables en paralelo a la capacidad de resonancia a través de correspondientes elementos resistivos (6.1, 6.2, 6m), estando los elementos resistivos adaptados para variar irreversiblemente y de forma suficiente su resistividad tras el paso de un determinado valor de corriente durante un tiempo predeterminado para provocar la conexión/desconexión definitiva de las correspondientes capacidades integradas a la capacidad de resonancia; y

un circuito de ajuste fino (22) de la frecuencia de resonancia del dispositivo que comprende una pluralidad de capacidades integradas (5m+1, 5m+2, 5m+n) susceptibles de conectarse o desconectarse reversiblemente en paralelo a la capacidad de resonancia (3) a través de unos correspondientes transistores (8m+1, 8m+2, 8m+n).

2. Dispositivo (1) según la reivindicación anterior, caracterizado porque el circuito de ajuste grueso (21) comprende unos transistores (7.1, 7.2, 7m), controlados por una unidad de control de fusibles (14), a través de los cuales se hace pasar corriente a los respectivos elementos resistivos (6.1, 6.2, 6m).

3. Dispositivo (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el circuito de ajuste fino (22) comprende una unidad lógica de ajustes (15) adaptada para variar el estado de conducción o no conducción de los correspondientes transistores (8m+1, 8m+2, 8m+n) a partir de la lectura de unos datos almacenados en la unidad de memoria (13) del dispositivo.

4. Dispositivo (1) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los elementos resistivos (6.1 a 6m) están adaptados para presentar una resistencia alta en su estado normal, y una resistencia baja tras el paso a su través de un pulso de corriente lo suficientemente elevado, durante un cierto tiempo predeterminado.

5. Dispositivo (1) según la reivindicación anterior, caracterizado porque los elementos resistivos (6.1, 6.2, 6m) son diodos zener del tipo "zener zap".

6. Dispositivo (1) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque los elementos resistivos (6.1 a 6m) están adaptados para presentar una resistencia baja en su estado normal, y una resistencia alta tras el paso de un pulso de corriente predeterminado.

7. Dispositivo (1) según la reivindicación anterior, caracterizado porque los elementos resistivos (6.1, 6.2, 6m) son elementos fusibles del tipo "fusibles de poli silicio".

8. Dispositivo (1) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el valor de las capacidades integradas (5.1 a 5m) del circuito de ajuste grueso (21) es mayor que el valor de las capacidades integradas (5m+1 a 5m+n) del circuito de ajuste fino (22).

9. Dispositivo (1) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende un par de terminales (17.1 y 17.2) de conexión con la inductancia (2) y unos terminales (16) de conexión con la unidad de control de fusibles (14) y los elementos resistivos (6.1 a 6m).

10. Dispositivo (1) según la reivindicación anterior, caracterizado porque el dispositivo está encapsulado en un módulo (101), cuyos terminales son accesibles desde el exterior.

11. Etiqueta (100) para la identificación de animales, personas u objetos, caracterizado porque aloja

un módulo (101) según la reivindicación 10 por sobremoldeado de material plástico.

12. Método para el ajuste de la frecuencia de resonancia de un dispositivo (1) electrónico según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10 en una etiqueta (100) para la identificación de animales, personas u objetos, caracterizado porque comprende las etapas de

a) encapsular el dispositivo en una cápsula,

b) en una fase de ajuste grueso, ajustar la frecuencia de resonancia del dispositivo electrónico aplicando la corriente necesaria para realizar el cambio de resistividad de al menos uno de los elementos resistivos (6.1, 6.2 o 6m) conectándose la correspondiente capacidad (5.1, 5.2 o 5m) a la capacidad de resonancia (3) del tanque resonante del dispositivo, ajustándose así la frecuencia de resonancia;

c) sobremoldear la cápsula en la etiqueta; y

d) en una fase de ajuste fino, ajustar la frecuencia del dispositivo electrónico conmutando a un estado de conducción al menos uno de los transistores (8m+1, 8m+2 o 8n+n), conectándose la correspondiente capacidad (5m+1, 5m+2 o 5m+n) a la capacidad de resonancia (3) del tanque resonante del dispositivo electrónico.