ES1264864U - Flexible NFC device for data measurement, storage and transmission. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo NFC flexible (1) caracterizado porque comprende: - unas pistas conductoras (10) impresas sobre un sustrato textil (8) con una tinta conductora de la electricidad que definen un circuito y una antena (3), - al menos, un sensor (7) unido mediante puntos de soldadura (11) al circuito, - una batería recargable (4) para el suministro de energía, - un microprocesador (5) y - una unidad de almacenamiento de datos (6) para almacenar los datos obtenidos periódicamente por el sensor (7).Flexible NFC device (1) characterized in that it comprises: - conductive tracks (10) printed on a textile substrate (8) with an electrically conductive ink that define a circuit and an antenna (3), - at least one sensor ( 7) joined by solder points (11) to the circuit, - a rechargeable battery (4) for power supply, - a microprocessor (5) and - a data storage unit (6) to store the data periodically obtained by the sensor (7).
Description
DESCRIPCIÓNDESCRIPTION
DISPOSITIVO NFC FLEXIBLE PARA LA MEDICIÓN, ALMACENAMIENTO Y FLEXIBLE NFC DEVICE FOR MEASURING, STORAGE AND
TRANSMISIÓN DE DATOSDATA TRANSMISSION
SECTOR DE LA TÉCNICATECHNICAL SECTOR
La presente invención se refiere a un dispositivo NFC (de sus siglas en inglés Near Field Communication) flexible y a un procedimiento para la medición, almacenamiento y transmisión de datos a un teléfono inteligente o dispositivo similar, donde el dispositivo NFC flexible se obtiene mediante impresión con tinta conductora de la electricidad sobre un sustrato textil, y comprende adicionalmente al menos un sensor, una unidad de almacenamiento de datos, un microprocesador y una batería recargable.The present invention refers to a flexible NFC (Near Field Communication) device and a method for measuring, storing and transmitting data to a smartphone or similar device, where the flexible NFC device is obtained by printing with electrically conductive ink on a textile substrate, and additionally comprises at least one sensor, a data storage unit, a microprocessor and a rechargeable battery.
El objeto de la invención es proporcionar una solución que permite embeber en un textil o prenda un dispositivo NFC, con capacidad para la medición, almacenamiento y transmisión de datos, y que opera de manera autónoma sin necesidad de baterías que deban ser extraídas o conectadas de manera permanente a una fuente adicional de energía.The object of the invention is to provide a solution that allows an NFC device to be embedded in a textile or garment, with the capacity to measure, store and transmit data, and that operates autonomously without the need for batteries that must be removed or connected from permanently to an additional source of energy.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓNBACKGROUND OF THE INVENTION
Actualmente son conocidos en el estado del arte los textiles inteligentes que incorporan elementos electrónicos para la medición de parámetros del usuario o ambientales. Algunos de estos dispositivos transmiten los datos recopilados mediante protocolos de comunicación inalámbricos, por lo que se hace necesario incorporar al propio textil un circuito electrónico a modo de etiqueta NFC o etiqueta con código QR (de sus siglas en inglés Quick Response), entre otras opciones disponibles.Currently, smart textiles that incorporate electronic elements for measuring user or environmental parameters are known in the state of the art. Some of these devices transmit the data collected through wireless communication protocols, so it is necessary to incorporate an electronic circuit into the textile itself as an NFC tag or a tag with a QR code ( Quick Response), among other options. available.
La incorporación de estas etiquetas como elemento accesorio al textil hace que tengan una durabilidad limitada por su baja resistencia a los lavados, o que se modifiquen las características de flexibilidad y transpirabilidad del textil.The incorporation of these labels as an accessory element to the textile means that they have limited durability due to their low resistance to washing, or that the flexibility and breathability characteristics of the textile are modified.
Por otra parte, se conocen en el estado del arte los textiles inteligentes que incorporan circuitos impresos con tintas conductoras.On the other hand, smart textiles that incorporate circuits printed with conductive inks.
La principal desventaja que presentan los textiles inteligentes conocidos es que no son capaces de funcionar de manera autónoma para la toma y almacenamiento de datos, precisando de baterías voluminosas que deben ser reemplazadas una vez agotadas, o precisando alternativamente de una conexión a una fuente de energía mediante cableado, redundando todo ello en prendas o textiles incómodos de utilizar.The main disadvantage of known smart textiles is that they are not capable of operating autonomously for data collection and storage, requiring bulky batteries that must be replaced once they are exhausted, or alternatively requiring a connection to a power source. through wiring, resulting in garments or textiles that are uncomfortable to use.
Por todo lo anterior, el solicitante de la presente patente detecta la necesidad de desarrollar un dispositivo NFC flexible que permita la inclusión de sensores, para dar lugar a textiles inteligentes y funcionales capaces de adquirir información sobre los parámetros ambientales o del usuario de forma periódica y autónoma, transmitiendo la información recopilada a otro dispositivo de forma rápida y eficaz mediante un protocolo de comunicación inalámbrico.For all the above, the applicant of the present patent detects the need to develop a flexible NFC device that allows the inclusion of sensors, to give rise to intelligent and functional textiles capable of acquiring information on environmental parameters or the user periodically and autonomous, transmitting the collected information to another device quickly and efficiently through a wireless communication protocol.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓNDESCRIPTION OF THE INVENTION
El objeto de la invención concierne a un dispositivo flexible que opera de manera autónoma para la medición, almacenamiento y transmisión de datos, empleando para ello un protocolo de comunicación inalámbrico, tal como un protocolo NFC.The object of the invention concerns a flexible device that operates autonomously for the measurement, storage and transmission of data, using a wireless communication protocol, such as an NFC protocol.
El dispositivo NFC flexible que se preconiza permite obtener textiles o prendas inteligentes, gracias a una novedosa configuración basada en circuitos impresos sobre sustratos flexibles mediante tecnologías de impresión screen printing o serigrafía, inkjet o chorro de tinta, o flexografía.The flexible NFC device that is advocated allows to obtain smart textiles or garments, thanks to a novel configuration based on printed circuits on flexible substrates using screen printing or screen printing, inkjet or ink jet, or flexography printing technologies.
Así, sobre un sustrato flexible, preferentemente un sustrato textil, se imprimen unas pistas conductoras empleando una tinta conductora de la electricidad, las cuales definen un circuito y una antena para la transmisión de información vía protocolo de comunicación NFC. El sustrato textil puede ser de algodón, poliéster o una mezcla de ambos, y en cuanto al tipo de ligamento del sustrato textil, el mismo puede ser de tipo tafetán, satén, teletón, sarga o tejido de punto. Cabe destacar que la presente invención no se limita a los sustratos textiles y tipo de ligamentos mencionados, pudiendo obtenerse en cualquier otro sustrato flexible adecuado. Thus, on a flexible substrate, preferably a textile substrate, conductive tracks are printed using an electrically conductive ink, which define a circuit and an antenna for the transmission of information via the NFC communication protocol. The textile substrate can be made of cotton, polyester or a mixture of both, and as for the type of weave of the textile substrate, it can be of the plain, satin, telethon, twill or knitted fabric type. It should be noted that the present invention is not limited to the mentioned textile substrates and type of ligaments, and can be obtained on any other suitable flexible substrate.
Preferentemente, las pistas conductoras impresas presentan un grosor que va de los 200 |im a los 2 mm. El grosor seleccionado depende de la longitud de las pistas conductoras, la conductividad de la tinta conductora de la electricidad empleada y la rugosidad del sustrato textil.Preferably, the printed conductive tracks have a thickness ranging from 200 µm to 2 mm. The thickness selected depends on the length of the conductive tracks, the conductivity of the electrically conductive ink used, and the roughness of the textile substrate.
De manera opcional, el sustrato textil presenta un acabado sobre el que se imprimen las pistas conductoras que definen el circuito y la antena, estando el citado acabado integrado por una tinta dieléctrica, tal como una tinta dieléctrica de silicona, una tinta dieléctrica hidrofilante, una tinta dieléctrica acrílica, una tinta dieléctrica de poliuretano, una tinta dieléctrica hifrodugante o una tinta dieléctrica de base epoxi. Alternativamente, el acabado se integra por o un film o membrana polimérica termoadhesiva, tal como una membrana termoadhesiva de poliuretano, de polietileno, de poliestireno o de silicona. La misión de este acabado es la de garantizar una correcta adhesión de la tinta conductora de la electricidad en aquellos casos en que la naturaleza del sustrato textil así lo requiere. De forma opcional igualmente, con objeto de proteger el circuito y la antena, sobre la superficie de las pistas conductoras se aplica un acabado superior integrado por una tinta dieléctrica o una membrana termoadhesiva análogos a los anteriormente descritos.Optionally, the textile substrate has a finish on which the conductive tracks defining the circuit and the antenna are printed, said finish being made up of a dielectric ink, such as a silicone dielectric ink, a hydrophilic dielectric ink, a acrylic dielectric ink, a polyurethane dielectric ink, a hydroductive dielectric ink, or an epoxy-based dielectric ink. Alternatively, the finish is made up of either a thermoadhesive polymeric film or membrane, such as a polyurethane, polyethylene, polystyrene or silicone thermoadhesive membrane. The mission of this finish is to guarantee a correct adhesion of the electrically conductive ink in those cases where the nature of the textile substrate requires it. Also optionally, in order to protect the circuit and the antenna, a superior finish composed of a dielectric ink or a thermoadhesive membrane analogous to those previously described is applied to the surface of the conductive tracks.
Alternativamente, el sustrato textil es pretratado mediante un tratamiento físico, tal como un tratamiento de corona de plasma, con objeto de facilitar el proceso de impresión con tinta conductora de la electricidad.Alternatively, the textile substrate is pretreated by physical treatment, such as plasma corona treatment, in order to facilitate the printing process with electrically conductive ink.
La obtención del circuito y la antena mediante técnicas de impresión permite al sustrato textil mantener sus propiedades, tal como la flexibilidad y la transpirabilidad, lo que supone una ventaja en términos de comodidad y confort respecto a otras soluciones conocidas.Obtaining the circuit and the antenna by means of printing techniques allows the textile substrate to maintain its properties, such as flexibility and breathability, which is an advantage in terms of convenience and comfort over other known solutions.
Sobre el circuito así obtenido se fijan los elementos pasivos e integrados necesarios, y, al menos un sensor, preferentemente un sensor analógico, para la medición de parámetros del usuario o del ambiente. El sensor puede ser un sensor de temperatura, humedad, presión o conductividad, entre otros, no limitándose en ningún caso la presente invención a este tipo de sensores. El sensor se une al circuito mediante unos puntos de soldadura integrados por una pasta conductora de la electricidad.The necessary passive and integrated elements are fixed on the circuit thus obtained, and at least one sensor, preferably an analog sensor, for measuring user or environment parameters. The sensor can be a temperature, humidity, pressure or conductivity sensor, among others, the present invention being in no way limited to this type of sensor. The sensor is attached to the circuit by means of solder points made up of an electrically conductive paste.
Por otra parte, los datos obtenidos por el sensor se almacenan en una unidad de almacenamiento de datos a modo de memoria, mientras que un microprocesador se encarga de la gestión del conjunto y la transmisión de los datos a otro dispositivo, como puede ser un teléfono inteligente o similar. La transmisión de datos al teléfono inteligente o similar tiene lugar por aproximación del mismo al dispositivo NFC flexible. En ese momento, la radiación del teléfono activa el circuito y la antena del dispositivo NFC y se produce la transmisión de los datos almacenados, que se visualizan y/o almacenan en el teléfono inteligente.On the other hand, the data obtained by the sensor is stored in a unit of data storage as memory, while a microprocessor is responsible for managing the set and transmitting the data to another device, such as a smartphone or similar. The data transmission to the smartphone or the like takes place by approaching it to the flexible NFC device. At that time, the radiation from the phone activates the circuit and the antenna of the NFC device and the transmission of the stored data occurs, which is displayed and / or stored on the smartphone.
El dispositivo NFC flexible presenta adicionalmente una batería recargable, que permite el suministro de energía al circuito eléctrico impreso. Ventajosamente, la presencia de esta batería en el dispositivo permite que el sensor realice medidas con una periodicidad establecida, por ejemplo, cada 1, 10 o 60 minutos, almacenándose las mediciones en la unidad de almacenamiento. De esta forma el dispositivo de la invención permite no solo realizar una medida instantánea en tiempo real al aproximar el teléfono inteligente, si no proporcionar un histórico de datos en relación al parámetro medido. La energía para recargar la batería se obtiene del circuito y la antena NFC cuando se aproxima el teléfono inteligente o similar al dispositivo NFC flexible.The flexible NFC device additionally has a rechargeable battery, which enables the supply of power to the printed electrical circuit. Advantageously, the presence of this battery in the device allows the sensor to carry out measurements with a set periodicity, for example, every 1, 10 or 60 minutes, the measurements being stored in the storage unit. In this way, the device of the invention allows not only to perform an instantaneous measurement in real time when approaching the smartphone, but also to provide a historical data in relation to the measured parameter. The power to recharge the battery is obtained from the circuit and the NFC antenna when approaching the smartphone or similar to the flexible NFC device.
En definitiva, el dispositivo NFC flexible de la invención permite incorporar en un textil o una prenda un sensor que permite realizar mediciones instantáneas o periódicas de parámetros de interés como temperatura, humedad, etc., almacenando esa información para su posterior transmisión a través de un protocolo de comunicación NFC a otro dispositivo, operando de forma totalmente autónoma sin precisar de baterías que deban ser extraídas para su recarga.In short, the flexible NFC device of the invention allows a sensor to be incorporated into a textile or garment that allows instant or periodic measurements of parameters of interest such as temperature, humidity, etc., storing that information for subsequent transmission through a NFC communication protocol to another device, operating completely autonomously without requiring batteries to be removed for recharging.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOSBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Para complementar la descripción que seguidamente se va a realizar y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de planos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente: To complement the description that is going to be made below and with the aim of helping a better understanding of the characteristics of the invention, according to a preferred example of a practical embodiment thereof, a set of drawings is attached as an integral part of said description. where, with an illustrative and non-limiting nature, the following has been represented:
La figura 1 muestra un esquema donde se detallan los elementos que integran el dispositivo NFC flexible conforme a una realización preferente de la invención.Figure 1 shows a diagram detailing the elements that make up the flexible NFC device according to a preferred embodiment of the invention.
La figura 2 muestra una sección transversal del dispositivo NFC flexible conforme a una realización preferente de la invención.Figure 2 shows a cross section of the flexible NFC device according to a preferred embodiment of the invention.
La figura 3 muestra una realización preferente de la invención en la que el dispositivo NFC flexible se encuentra embebido en una prenda de ropa.Figure 3 shows a preferred embodiment of the invention in which the flexible NFC device is embedded in a garment.
La figura 4 muestra un teléfono inteligente situado de forma próxima al dispositivo NFC flexible según la realización preferente ilustrada en la figura 3.Figure 4 shows a smartphone positioned close to the flexible NFC device according to the preferred embodiment illustrated in Figure 3.
La figura 5 muestra un diagrama de flujo en el que se resume el procedimiento de medición, almacenamiento y transmisión de datos de acuerdo a una realización preferente del dispositivo NFC flexible.Figure 5 shows a flow chart summarizing the data measurement, storage and transmission procedure according to a preferred embodiment of the flexible NFC device.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓNPREFERRED EMBODIMENT OF THE INVENTION
Tal como se muestra en las figuras 1 y 2, en una realización preferente de la invención el dispositivo NFC flexible (1) se integra en una prenda de ropa, tal como una camiseta (2), y comprende los siguientes elementos:As shown in Figures 1 and 2, in a preferred embodiment of the invention the flexible NFC device (1) is integrated into a garment, such as a T-shirt (2), and comprises the following elements:
- unas pistas conductoras (10) impresas sobre un sustrato textil (8) con una tinta conductora de la electricidad que definen un circuito y una antena (3),- conductive tracks (10) printed on a textile substrate (8) with an electrically conductive ink that define a circuit and an antenna (3),
- un sensor (7) unido mediante puntos de soldadura (11) al circuito,- a sensor (7) connected by soldering points (11) to the circuit,
- una unidad de almacenamiento de datos (6) para almacenar los datos obtenidos periódicamente por el sensor (7),- a data storage unit (6) for storing the data periodically obtained by the sensor (7),
- un microprocesador (5), y- a microprocessor (5), and
- una batería recargable (4), que permite alimentar el circuito de manera que el sensor (7) tome medidas periódicamente, aún en ausencia de un dispositivo adicional que suministre energía al dispositivo NFC flexible (1).- a rechargeable battery (4), which allows the circuit to be powered so that the sensor (7) takes measurements periodically, even in the absence of an additional device that supplies power to the flexible NFC device (1).
Por otra parte, en la figura 2 se observa cómo en una realización preferente de la invención, el sustrato textil (8) presenta un acabado (9), preferentemente una membrana polimérica termoadhesiva o una tinta dieléctrica, sobre el que se imprimen las pistas conductoras (10) que definen el circuito y la antena (3).On the other hand, figure 2 shows how in a preferred embodiment of the invention, the textile substrate (8) has a finish (9), preferably a polymeric membrane thermoadhesive or a dielectric ink, on which the conductive tracks (10) that define the circuit and the antenna (3) are printed.
Como se ha detallado anteriormente, el sensor (7) se une a las pistas conductoras (10) que definen el circuito y la antena (3) mediante puntos de soldadura (11), tal y como se observa en la figura 2. Los puntos de soldadura (11) se integran por una pasta conductora, preferentemente hecha de una mezcla de estaño, bismuto y plata. La pasta conductora se cura para mejorar la conectividad eléctrica del dispositivo NFC flexible (1). Ventajosamente, en una realización de la presente invención el proceso de curado se realiza a baja temperatura, en lo que se conoce comúnmente como un proceso de reflujo, donde la temperatura se incrementa y disminuye, alcanzado temperaturas máximas de 165°C, mejorando la conectividad eléctrica del conjunto sin dañar las pistas conductoras (10) o el sustrato textil (8).As detailed above, the sensor (7) is attached to the conductive tracks (10) that define the circuit and the antenna (3) by means of welding points (11), as can be seen in figure 2. The points solder (11) are made up of a conductive paste, preferably made from a mixture of tin, bismuth and silver. The conductive paste is cured to improve the electrical connectivity of the flexible NFC device (1). Advantageously, in an embodiment of the present invention, the curing process is carried out at a low temperature, in what is commonly known as a reflux process, where the temperature increases and decreases, reaching maximum temperatures of 165 ° C, improving connectivity. electrical assembly without damaging the conductive tracks (10) or the textile substrate (8).
Finalmente, en la figura 5 se resume el diagrama de flujo que muestra un procedimiento para la medición, almacenamiento y transmisión de datos en el que participa el dispositivo NFC flexible (1) según una realización preferente de la invención. Así, una vez obtenido el dispositivo NFC flexible (1) sobre el sustrato textil (8) que integra la camiseta (2), según la realización preferente descrita ,el procedimiento se resume en las siguientes etapas:Finally, figure 5 summarizes the flow chart showing a method for measuring, storing and transmitting data in which the flexible NFC device (1) according to a preferred embodiment of the invention participates. Thus, once the flexible NFC device (1) has been obtained on the textile substrate (8) that integrates the shirt (2), according to the preferred embodiment described, the procedure is summarized in the following stages:
En primer lugar, el sensor (7) realiza una medición periódica de datos, los cuales se almacenan en la unidad de almacenamiento de datos (6) del dispositivo NFC flexible (1). La periodicidad de medida se establece a intervalos, definidos a voluntad en función de la aplicación final a la que se destinen los datos.First, the sensor (7) performs a periodic measurement of data, which is stored in the data storage unit (6) of the flexible NFC device (1). The periodicity of measurement is established at intervals, defined at will depending on the final application for which the data is intended.
A continuación se aproxima un teléfono inteligente (12) o dispositivo similar, tal y como se observa en la figura 4, para su enlace con el dispositivo NFC flexible (1). El teléfono inteligente (12) emite entonces una radiación que activa el circuito del dispositivo NFC flexible (1). Al activarse el circuito, los datos almacenados en la unidad de almacenamiento de datos (6) se transmiten desde el dispositivo NFC flexible (1) al teléfono inteligente (12) a través de un protocolo de comunicación inalámbrico tipo NFC. Adicionalmente, es posible realizar una toma de datos instantánea por parte del sensor (7), mostrándose la información en tiempo real en el teléfono inteligente (12). Next, a smartphone (12) or similar device is approached, as seen in figure 4, for its link with the flexible NFC device (1). The smartphone (12) then emits radiation that activates the circuit of the flexible NFC device (1). When the circuit is activated, the data stored in the data storage unit (6) is transmitted from the flexible NFC device (1) to the smartphone (12) through an NFC-type wireless communication protocol. Additionally, it is possible to take instant data by the sensor (7), displaying the information in real time on the smartphone (12).
Seguidamente, se produce la recarga de la batería recargable (4) por parte de la radiación emitida por el teléfono inteligente (12). Ventajosamente, esta recarga permite el suministro de energía al circuito y la antena (3), incluso en ausencia de un teléfono inteligente (12) o dispositivo similar en las inmediaciones, lo que permite al dispositivo NFC flexible (1) realizar mediciones periódicas de manera autónoma.Next, the rechargeable battery (4) is recharged by the radiation emitted by the smartphone (12). Advantageously, this recharge allows the supply of energy to the circuit and the antenna (3), even in the absence of a smartphone (12) or similar device in the vicinity, which allows the flexible NFC device (1) to carry out periodic measurements on a regular basis. autonomous.
Finalmente, se aleja el teléfono inteligente (12) del dispositivo NFC flexible (1).Finally, the smartphone (12) is moved away from the flexible NFC device (1).
De esta forma, al vestir la camiseta (2) según la realización preferente ilustrada en las figuras 1 a 4, es posible realizar mediciones periódicas e instantáneas de parámetros corporales del usuario, tal como la temperatura o la conductividad de la piel, en función del tipo de sensor (7) incorporado en el dispositivo NFC flexible (1). De manera ventajosa, la información sobre las mediciones es mostrada y almacenada en un teléfono inteligente (12) con solo aproximarlo a la camiseta (2) que porta el usuario. In this way, when wearing the shirt (2) according to the preferred embodiment illustrated in Figures 1 to 4, it is possible to perform periodic and instantaneous measurements of the user's body parameters, such as the temperature or the conductivity of the skin, depending on the type of sensor (7) built into the flexible NFC device (1). Advantageously, the information about the measurements is displayed and stored in a smartphone (12) by simply bringing it closer to the shirt (2) worn by the user.
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Legal Events
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| CA1K | Utility model application published |
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| FG1K | Utility model granted |
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