Método de capacidad conmutada para la detección de un dispositivo transpondedor inalámbrico utilizando una única antena y comunicación sucesiva con el mismo.

Lector para un sistema de RFID, comprendiendo el lector:

una antena de lector 5 (33,

34, 36, L1);

un circuito excitador (22) adaptado para proporcionar corriente a la antena de lector; y

un circuito de sintonización (700) situado entre el circuito excitador y la antena de lector, estando adaptado elcircuito de sintonización para acondicionar corriente proporcionada desde el circuito excitador a la antena delector, comprendiendo el circuito de sintonización una circuitería de control configurada para conmutar el lectorentre un modo de detección y un modo de transacción, siendo utilizada la antena de lector para transmitirseñales de detección en el modo de detección y señales de transacción en el modo de transacción, ycomprendiendo el circuito de sintonización un inversor (A1) para generar las señales de detección, caracterizadoporque la salida del inversor (A1) está conectada a un transistor (M1) que se hace funcionar por medio de unaseñal de control (Ctrl2) que coordina el funcionamiento del transistor (M1) con el fin de estirar las señales dedetección.

Método de capacidad conmutada para la detección de un dispositivo transpondedor inalámbrico utilizando una única antena y comunicación sucesiva con el mismo.

Campo técnico

La presente invención se refiere en general a sistemas de RFID y, más particularmente, a la construcción y funcionamiento de un detector de transpondedores con capacidad de detectar y leer transpondedores con la misma antena.

Antecedentes de la invención Típicamente, los sistemas de identificación por radiofrecuencia (RFID) incluyen por lo menos un lector y una pluralidad de transpondedores, a los cuales se les denomina comúnmente credenciales, tarjetas, etiquetas, o similares. Cada transpondedor es un dispositivo activo o pasivo de comunicación por radiofrecuencia que está fijado directamente a o integrado en un artículo que va a ser identificado, o caracterizado de otra manera, por el lector. Alternativamente, el transpondedor está integrado en un sustrato portátil, tal como una tarjeta, etiqueta, o similares, llevado por una persona o un artículo que va a ser identificado o caracterizado de otra manera por el lector.

Un transpondedor activo se pone en funcionamiento por medio de su propia fuente de alimentación interna, tal como una batería interna, que proporciona la alimentación de funcionamiento para la circuitería del transpondedor. Por contraposición, un transpondedor pasivo depende del lector en cuanto a su alimentación. El transpondedor pasivo consta típicamente de un chip de circuito integrado (IC) acoplado a un circuito LC de resonancia que tiene un condensador y una antena inductiva en paralelo o en serie. El lector “excita” o pone en funcionamiento el transpondedor pasivo transmitiendo señales de excitación de una frecuencia dada al espacio proximal circundante del lector. Cuando el transpondedor reside en el espacio proximal, su antena inductiva recibe las señales de excitación que se convierten en la alimentación de funcionamiento para el chip de IC del transpondedor destinatario.

El transpondedor puesto en funcionamiento genera señales de datos de transpondedor que se encuentran en forma de ondas electromagnéticas que materializan información tal como datos de identidad u otros datos de caracterización almacenados en la memoria del chip de IC. Las señales de datos de transpondedor se caracterizan por una frecuencia portadora específica que se corresponde en general con la frecuencia de las señales de excitación. La frecuencia portadora es, entre otras cosas, una función del circuito de LC del transpondedor y frecuentemente es exclusiva del fabricante particular del transpondedor usado para generar la señal de datos de transpondedor. El fabricante del transpondedor establece una frecuencia portadora deseada de señales de datos del transpondedor sintonizando el circuito de LC a una frecuencia de resonancia que se corresponde con la frecuencia portadora deseada.

La frecuencia de resonancia (y de forma correspondiente la frecuencia portadora) de los transpondedores pasivos disponibles comercialmente utilizados de manera convencional en aplicaciones de RFID se sitúan generalmente dentro o bien de un intervalo de frecuencias bajas o bien de un intervalo de frecuencias altas. El intervalo de frecuencias bajas se extiende aproximadamente en una frecuencia baja nominal de 125 kHz y está típicamente dentro de un intervalo de entre 100 y 150 kHz. Por contraposición, el intervalo de altas frecuencias se extiende aproximadamente en una frecuencia alta nominal de 13, 56 MHz. A los transpondedores de baja frecuencia se les denomina comúnmente credenciales de proximidad y a los transpondedores de alta frecuencia se les denomina comúnmente credenciales inteligentes. Se pone de manifiesto a partir de lo anterior que puede existir una variabilidad significativa en las frecuencias de los transpondedores incluso entre tipos diferentes de transpondedores de baja frecuencia o entre tipos diferentes de transpondedores de alta frecuencia. Más específicamente, una credencial que está diseñada para funcionar aproximadamente a 13, 56 MHz puede funcionar realmente a una frecuencia de aproximadamente 14 MHz o incluso 15 MHz en función de las especificaciones para las cuales se construyó la tarjeta.

En cualquier caso, las señales de datos de transpondedor se transmiten a través de la antena del transpondedor hacia el espacio proximal que rodea al lector en el cual reside el transpondedor. El lector contiene su propio circuito de LC que tiene un condensador y una antena inductiva la cual está sintonizada esencialmente con la misma frecuencia de resonancia que el circuito de LC del transpondedor, convirtiendo así al lector y al transpondedor en compatibles. El circuito de LC del lector recibe las señales de datos de transpondedor y está acoplado a una circuitería de lector adicional, la cual posibilita que el lector “lea” las señales de datos de transpondedor (es decir, extrae los datos de las señales de datos de transpondedor) . Por consiguiente, se efectúa una comunicación sin contacto entre el lector y el transpondedor de acuerdo con un protocolo de comunicaciones específico, el cual frecuentemente, de modo similar, es exclusivo del fabricante particular del transpondedor y/o lector.

Las funciones de generación y transmisión de señales de excitación y las funciones de recepción y lectura de señales de datos del transpondedor realizadas por el lector, según se ha descrito anteriormente, definen un modo de funcionamiento del lector denominado “modo de transacción de datos”. El modo de transacción de datos abarca además funciones de generación y transmisión de señales de datos del lector, en donde al transpondedor se le comunica información almacenada en la memoria del lector o generada de otra manera por el lector. La manera según la cual el lector comunica información al transpondedor es esencialmente igual o similar a la manera según la cual el transpondedor comunica información al lector. Como tales, las señales de datos del lector se caracterizan esencialmente por la misma frecuencia portadora que las señales de datos del transpondedor.

Sumario de la invención Aunque un lector puede funcionar continuamente en el modo de transacción de datos, las funciones del modo de transacción de datos presentan típicamente una demanda relativamente alta de potencia, lo cual puede mermar rápidamente la fuente de alimentación del lector. Esta condición resulta particularmente no deseable cuando el lector se alimenta por medio de una fuente de alimentación portátil autosuficiente, tal como una pequeña batería desechable o recargable, que tiene una vida finita. En general, desde el punto de vista de la alimentación, resulta más rentable hacer funcionar el lector en el modo de transacción de datos únicamente cuando un transpondedor está dentro del alcance de lectura del lector, y hacer funcionar el lector en un modo alternativo que presenta una demanda de potencia relativamente inferior el resto del tiempo. A un modo de funcionamiento alternativo preferido, de menor potencia, se le denomina modo de detección, el cual se habilita comúnmente por medio de un circuito generador de señales de ping o impulso y un circuito de detección de transpondedores proporcionados dentro del lector. Los lectores tradicionales funcionan en el modo de detección excepto cuando el circuito de detección de transpondedores detecta un transpondedor dentro del alcance de lectura del lector. A continuación, el lector conmuta al modo de transacción de datos al producirse la detección de un transpondedor, aunque solamente durante un tiempo limitado suficiente para completar la comunicación entre el lector y el transpondedor antes de conmutar de nuevo al modo de detección.

La patente US nº 6.476.708 de Johnson (la patente ‘708) , da a conocer un lector ejemplificativo que tiene un modo de detección de baja potencia y un modo de funcionamiento de transacción de datos de alta potencia. El lector incluye un circuito generador de señales, con electrónica de estado sólido, que, de manera alternativa, actúa como circuito generador de señales de ping o impulso o circuito generador de señales de excitación dependiendo del modo de funcionamiento del lector en cualquier momento dado. El lector incluye además una pequeña fuente de alimentación de batería, portátil, y el circuito de detección de transpondedores que está acoplado al circuito generador de señales.

El principio de funcionamiento del modo de detección es detectar un transpondedor dentro del alcance de lectura del lector por la medición de cambios de una respuesta en la antena del lector. El modo de detección se inicia mediante la generación de un impulso de detección usando el circuito generador... [Seguir leyendo]

1. Lector para un sistema de RFID, comprendiendo el lector:

una antena de lector (33, 34, 36, L1) ;

un circuito excitador (22) adaptado para proporcionar corriente a la antena de lector; y

un circuito de sintonización (700) situado entre el circuito excitador y la antena de lector, estando adaptado el circuito de sintonización para acondicionar corriente proporcionada desde el circuito excitador a la antena de lector, comprendiendo el circuito de sintonización una circuitería de control configurada para conmutar el lector entre un modo de detección y un modo de transacción, siendo utilizada la antena de lector para transmitir señales de detección en el modo de detección y señales de transacción en el modo de transacción, y comprendiendo el circuito de sintonización un inversor (A1) para generar las señales de detección, caracterizado porque la salida del inversor (A1) está conectada a un transistor (M1) que se hace funcionar por medio de una señal de control (Ctrl2) que coordina el funcionamiento del transistor (M1) con el fin de estirar las señales de detección.

2. Lector según la reivindicación 1, en el que el circuito de sintonización está acoplado a la antena de lector a través de una interfaz de 4 hilos.

3. Lector según la reivindicación 1, en el que el circuito de sintonización está acoplado a la antena de lector a través de una interfaz de 2 hilos.

4. Lector según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el circuito de sintonización provoca que un intervalo de funcionamiento de la antena de lector sea mayor en el modo de detección que en el modo de transacción.

5. Lector según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el circuito de sintonización comprende un segundo conjunto de condensadores (720) conectados en paralelo a la antena de lector, estando adaptado el segundo conjunto de condensadores para conmutar una frecuencia portadora de señales de detección generadas por la antena de lector entre por lo menos dos frecuencias portadoras diferentes.

6. Lector según la reivindicación 5, en el que una primera de dichas por lo menos dos frecuencias portadoras diferentes es de aproximadamente 125 kHz y en el que una segunda de dichas por lo menos dos frecuencias portadoras diferentes es de aproximadamente 13, 56 MHz.

7. Lector según la reivindicación 5, en el que el circuito de sintonización está adaptado además para sintonizar la antena de lector con el fin de que funcione en cualquiera de dichas por lo menos dos frecuencias portadoras diferentes en el modo de transacción.

8. Lector según la reivindicación 7, en el que el circuito de sintonización fija la frecuencia portadora de la antena de lector de acuerdo con la frecuencia portadora a la cual se detectó un transpondedor en el modo de detección.

9. Lector según la reivindicación 5, en el que el circuito de sintonización comprende además un primer conjunto de los condensadores en paralelo (716) conectados entre circuitería de control que se usa para iniciar pings durante el modo de detección y la antena de lector, estando el primer conjunto de condensadores conectado en paralelo con el segundo conjunto de condensadores.

10. Lector según la reivindicación 9, en el que el primer conjunto de condensadores en paralelo incluye por lo menos una primera capacidad en paralelo (C3) que se hace funcionar por medio del inversor adaptado para controlar el funcionamiento de dicha por lo menos una primera capacidad en paralelo provocando que dicha por lo menos una primera capacidad en paralelo se separe o desconecte de tierra, provocando de este modo la transmisión de un impulso de voltaje hacia la antena de lector y la transmisión de un impulso o ping de detección a través de la antena de lector al espacio en torno a la antena de lector.

11. Lector según la reivindicación 10, en el que, después de que se haya iniciado el modo de detección, el inversor vuelve a conectar dicha por lo menos una primera capacidad en paralelo a tierra, situando así de nuevo el lector en el modo de transacción.

12. Lector según la reivindicación 11, en el que el transistor comprende un Transistor de Efecto de Campo.

13. Lector según la reivindicación 12, en el que el Transistor de Efecto de Campo comprende por lo menos uno de entre un MOSFET de tipo N y un MOSFET de tipo P, comprendiendo el Transistor de Efecto de Campo además una resistencia interna, y comprendiendo el inversor por lo menos una puerta AND y una pluralidad de puertas NOT que se usan para acondicionar el voltaje de salida de la circuitería de control al resto del circuito de sintonización.

14. Método de funcionamiento de un lector de RFID, comprendiendo el lector de RFID una antena (33, 34, 36, L1) , una circuitería de excitador (22) , y un circuito de sintonización (700) situado entre la antena y la circuitería de excitador, comprendiendo el circuito de sintonización un inversor (A1) que tiene una salida conectada a un transistor

(M1) que se hace funcionar por medio de una señal de control (Ctrl2) que coordina el funcionamiento del transistor (M1) , comprendiendo el método:

transmitir una señal de detección desde la antena, siendo generada la señal de detección por el inversor del circuito de sintonización y siendo estirada la señal de detección por medio del transistor (M1) como respuesta a 10 la señal de control;

conmutar el lector desde un modo de detección a un modo de transacción; y

transmitir una señal de transacción desde la antena, siendo utilizada la señal de detección para detectar la 15 existencia de un transpondedor de RFID dentro del alcance de comunicaciones de la antena y siendo utilizada la señal de transacción para compartir datos de transacción con el transpondedor de RFID.

15. Método según la reivindicación 14, en el que el circuito de sintonización comprende un primer y un segundo conjunto de condensadores (716, 720) conectados en paralelo a la antena de lector, estando adaptado el segundo 20 conjunto de condensadores para conmutar una frecuencia portadora de señales de detección y señales de transacción generadas por la antena de lector entre por lo menos dos frecuencias portadoras diferentes, estando conectado el primer conjunto de los condensadores en paralelo entre la circuitería de control que se usa para iniciar pings durante el modo de detección y la antena, incluyendo el primer conjunto de condensadores en paralelo por lo menos una primera capacidad en paralelo que se hace funcionar por medio del inversor adaptado para controlar el

funcionamiento de dicha por lo menos una primera capacidad en paralelo, comprendiendo además el método:

provocar que dicha por lo menos una primera capacidad en paralelo se separe o desconecte de tierra, dando así como resultado la transmisión de un impulso de voltaje hacia la antena;

recibir el impulso de voltaje en la antena;

comparar el impulso de voltaje con la señal de detección transmitida desde la antena para determinar un valor de delta entre el impulso de voltaje y la señal de detección;

determinar si el valor de delta llega a un umbral predeterminado o supera el mismo; y

provocar que el lector conmute desde el modo de detección al modo de transacción únicamente cuando se determina que el valor de delta llega al umbral predeterminado o supera el mismo.