NL1030077C2 - Verbeterd resonantielabel met verdeelde capaciteit. - Google Patents

Description

- 1 -

Verbeterd resonantielabel met verdeelde capaciteit.

De uitvinding heeft betrekking op een verbeterde uitvoering van een resonantielabel voor een 5 elektronisch antiwinkeldiefstalsysteem. Deze systemen bestaan al lang en zijn algemeen in gebruik om een signaal te geven indien beveiligde artikelen de winkel verlaten. Het Amerikaanse octrooi US3500373 van A.J. Minasy uit 1966 beschrijft al zo’n Electronic Article Surveillance (EAS) systeem met een resonerend label. Een nog oudere beschrijving is te vinden in het Franse octrooischrift van Picard. Op een verbeterd detectiesysteem is octrooi verleend aan aanvraagster met nummer 10 EP0608961B1. De resonantielabels die bij winkeldiefstaldetectiesystemen gebruikt worden bestaan in vele uitvoeringen. In de trend naar steeds kleiner en goedkoper zijn de zogenaamde plaklabels populair geworden. Deze labels bestaan uit een aantal lagen dunne folie, waarin zowel de spoel als de resonantiecondensator is gerealiseerd. Een lijmlaag op de labels maakt dat ze gemakkelijk aan te brengen zijn en geeft ze hun naam. Deze plaklabels worden zeer goedkoop in grote aantallen 15 gefabriceerd en worden gebruikt als weggooilabel. Dat wil zeggen, bij betaling door de klant wordt de werking van het label uitgeschakeld, het label wordt gedeactiveerd, maar blijft aan het te beveiligen product verbonden.

Een methode om plaklabels te produceren geeft Lichtblau al in 1975 in US 3 913 219 “Planar circuit 20 fabrication proces”. Een plaklabel met voorzieningen om het deactiveren betrouwbaarder te maken is beschreven door Checkpoint in US 6091607.

Bij genoemde labels is de resonantiecapaciteit geconcentreerd aanwezig. Een andere uitvoeringsvorm van de resonantielabels maakt gebruik van de verdeelde capaciteit die tussen de boven- en ondergeleider aanwezig is. Vandebult (Polyonics) in US 4583099 beschrijft een dergelijk label.

25 Monarch Marking Systems heeft in US 4818312 een andere uitvoering van een resonantielabel met verdeelde capaciteit beschreven. Ook in US4598276 van Tait (3M) is de capaciteit verdeeld tussen de windingen aangebracht. Een voorbeeld van een veelgebruikt label is beschreven in EP 1 107 205 van Checkpoint. In het Europese octrooi EP 0665705 beschrijft Miyake een label met verdeelde capaciteit en een productieproces om deze labels te maken.

30

Bij resonantielabels met geconcentreerde capaciteit loopt overal in de windingen van de spoel dezelfde stroom en is het voor de hand liggend om de doorsnede van de winding overal even groot te maken.

Bij de bestaande techniek voor labels met verdeelde capaciteit is de doorsnede van de geleiders ook constant. Een voordeel van deze verdeelde capaciteitoplossing is dat er geen extra oppervlak van de 35 labels voor de condensator gebruikt wordt. Doordat er twee geleidende lagen voor de spoel gebruikt worden, is er een klein nadeel -de flexibiliteit is minder - maar een groot voordeel is dat als gevolg van de stroomverdeling over de windingen aan beide zijden de Ohmse verliezen kleiner zijn. Voor het gebruik in de antiwinkeldiefstalsystemen is het belangrijk dat de labels klein zijn, zodat ze eenvoudig en onopvallend aangebracht kunnen worden. Ook bevat een klein detectielabel minder materiaal, en is 40 daardoor minder milieubelastend, en vooral ook goedkoper te maken. Een groot nadeel van kleine labels is dat de detectieafstand beperkt is. Dit beperkt de breedte van de doorgang waarin een label gedetecteerd kan worden, en ook de detectiekans loopt terug. Er is dus een grote behoefte aan een klein detectielabel met verbeterde gevoeligheid.

103 0 0 77 - 2 -

Doel van de uitvinding is een verbeterde uitvoering van een resonantielabel met verdeelde capaciteit te maken, door het deel van het oppervlak van het label dat beschikbaar is voor de geleiders efficiënter te benutten.

5 De gevoeligheid van een resonantielabel wordt bepaald door een aantal kenmerken. Ten eerste de spanning die door het ondervragingsveld in de windingen wordt geïnduceerd, ten tweede de stroom die in de windingen gaat lopen, waarbij de opslingering van de stroom door resonantie met een factor Q belangrijk is, en ten derde het dipoolmoment dat door deze stroom in het label wordt opgewekt.

10 Een label volgens de uitvinding optimaliseert het product van deze ten dele strijdige effecten. In figuur 1 wordt een resonantielabel met verdeelde capaciteit volgens bekende techniek US 4598276 getoond.

In dit label is de binnenkant van de boven- en onderwinding doorverbonden. Segmenten van de spoelen die direct boven elkaar liggen zijn magnetisch gekoppeld, en vormen tevens de platen van een condensator.

15

Het hele stelsel is voor te stellen met een elektrisch equivalent circuit. Een vereenvoudigd elektronisch circuitmodel van zo'n label is getoond in figuur 2. Hierin stellen L1 en L11 de magnetisch gekoppelde boven elkaar liggende spoelsegmenten voor. Idem voor L2 en L12 , enz. De verdeelde capaciteit die tussen de segmenten L1 en L11 optreedt, is voorgesteld door de geconcentreerde C1, en evenzo voor 20 de verdere segmenten. Deze nummering correspondeert met de aanduidingen in figuur 4 en 5. In het i circuit model Is het aantal secties beperkt. Een betere benadering van de verdeelde effecten behoeft j veel meer secties, maar voor een analyse van de werking van een resonantielabel met verdeelde j

capaciteit is dit model goed bruikbaar. Alle spoelen zijn zwak gekoppeld met een niet getekende spoel, die de ondervraagantenne voorstelt. Bovendien zijn alle spoelen zwak gekoppeld met een andere I

25 spoel die de ontvangantenne voorstelt. Bij analyse blijkt dat de stroom in de windingen niet constant is.

Door de verdeelde capaciteit steekt er stroom over tussen de onder- en bovengeleider. Vlak bij het open eind van de winding is de stroom het laagst, in de richting van de doorverbinding tussen de onder- en bovengeleider wordt de stroom in de geleiders steeds groter. In figuur 3 is dit gevisualiseerd. i

Uiteindelijk treedt de maximale stroom op bij de doorkontaktering van onder- en bovengeleider. j 30 De uitvinding maakt gebruik van dit èffect. Om de totale Ohmse verliezen te minimaliseren is de doorsnede van de geleiders niet constant maar wordt de doorsnede aangepast aan de stroom door deze geleider. In een praktische uitvoering is de hoogte van de geleider bepaald door de dikte van de metaalfolie en dus gelijk voor alle windingen, en is de breedte van de geleider aangepast aan de heersende stroom.

35 Bij een doorverbinding tussen onder- en bovenspiraal aan de binnenkant, loopt dan de meeste stroom in de binnenste winding. De grootste stroom loopt dan in de binnenlus, de lus met het kleinste oppervlak. Een groter dipoolmoment kan verkregen worden door de verbinding tussen onder- en bovengeleider aan de buitenkant te leggen. De grootste stroom loopt dan in de buitenlus. Het grotere oppervlak van deze lus geeft daardoor een groter dipoolmoment, De voorkeursuitvoering van de 40 uitvinding heeft daarom de doorverbinding aan de buitenkant.

Bij een label met verdeelde capaciteit is één winding langs de buitencontour optimaal. Dat geldt voor labels met een afmeting van bijvoorbeeld 4 cm x 4 cm of 5 cm x 5 cm. Bij kleinere labels (3 cm x 3 cm ), opgebouwd met hanteerbare diktes van de folie voor het diëlectricum en met de minimum 103 0 0 77 .-3- spoorbreedtes die nodig zijn voor het bereiken van voldoende condensatoroppervlak en een Ohmse weerstand die laag genoeg is voor voldoend hoge Q factor, is het niet mogelijk om met één winding een resonantiefrequentie van 8 MHz te bereiken. De zelfinductie van één winding is daarvoor te laag. Daarom zijn er meerdere windingen nodig. In de praktijk tussen de 3 en 7 windingen.

5

Van een label is maar een deel van het totale oppervlak beschikbaar voor de geleiders; immers het oppervlak van een winding bepaalt hoe goed deze winding met het externe ondervraag veld koppelt. Brede sporen maken dat het omvatte oppervlak kleiner wórdt. Evenzo is het door het label opgewekte magnetische dipoolmoment rechtevenredig met het oppervlak dat door de geleider waarin de stroom 10 loopt wordt omvat. In eerste benadering komt het oppervlak van de windingen dus kwadratisch terug in de gevoeligheid. Dit betekent bij praktische uitvoeringen dat de windingen niet te breed kunnen worden, omdat zij tevens een groot oppervlak moeten omvatten. Naast de verliezen in de geleiding zijn er in een verdeelde capaciteitlabel ook niet te verwaarlozen diëlectrische verliezen. Het effect van verkleinen van de geleidingsverliezen door extreme spoorbreedtes wordt hierdoor beperkt.

15

Figuur 1 toont bekende techniek van een resonantielabel met verdeelde capaciteit.

Figuur 2 toont een vereenvoudigd vervangschema van een resonantielabel met verdeelde capaciteit. Figuur 3 visualiseert de stroomverdeling in een resonantielabel met verdeelde capaciteit.

Figuur 4 toont de bovenspiraal van een resonantielabel met verdeelde capaciteit volgens de uitvinding. 20 Figuur 5 toont de onderspiraal van een resonantielabel met verdeelde capaciteit volgens de uitvinding. Figuur 6 geeft de samenstelling van de spiralen van een resonantielabel met verdeelde capaciteit volgens de uitvinding.

De belangrijkste componenten van een voorkeur uitvoering van een label volgens de uitvinding worden 25 getoond in figuur 6. Een geschikte diëlectrische laag is aangebracht tussen deze spiralen. De voorkeurspositie voor de doorkontaktering ten behoeve van de verbinding van beide spiralen is aan de buitenkant van het label met A aangegeven. De maximale spanning bij een label in een deactiveerveld zal dan optreden bij het open uiteinde van de spiralen, dit is in figuur 6 aangeduid met de letter B. Dit is dan ook de aangewezen plek voor het aanbrengen van een verzwakking in het diëlectricum ten 30 behoeve van het deactiveren, of voor het verbinden van een RFID chip. In het label volgens de uitvinding is de spoorbreedte stapsgewijs per winding aangepast aan de heersende stroom. Dit voorkomt de geometrische problemen van een continu verlopende aanpassing van de spoorbreedte. De uitvinding is niet beperkt tot de in de voorkeursuitvoering getoonde per winding stapsgewijs variërende spoorbreedte. Ook aansluiten van een RFID chip tussen de beschreven spiraalvormige 35 spoelen wordt geacht deel uit te maken van de uitvinding.

1030077

Claims (5)

1. Een winkeldiefstaldetectielabel dat is opgebouwd uit twee in tegengestelde richting spiraliserende metalen sporen aan weerszijden van een diëlectricum, met verdeelde 5 capaciteit tussen de beide lagen en meer dan één winding van de spiraaivormige spoelen, die samen een resonantiekring vormen, met het kenmerk, dat de verhouding van de oppervlakken van de dwarsdoorsneden van minstens twee windingen is aangepast aan de verschillende stroomsterktes in die windingen.

2. Een winkeldiefstaldetectielabel volgens conclusie 1, met het kenmerk dat in de winding met de grootste dwarsdoorsnede de grootste stroom loopt.

3. Een winkeldiefstaldetectielabel volgens conclusie 1 of 2 met het kenmerk dat in de buitenste winding de grootste stroom loopt. 15

4. Een label volgens één van de voorgaande conclusies, met het kenmerk dat de doorkontaktering tussen beide spiralen in de buitenste winding zit.

5. Een label volgens één der voorgaande conclusies met het kenmerk dat een RFID chip 20 verbonden is met beide spiraaivormige spoelen. 1030077