RU2229160C1

RU2229160C1 - Identifying mark

Info

Publication number: RU2229160C1
Application number: RU2002125927/09A
Authority: RU
Inventors: А.Н. Шалыгин (RU); А.Н. Шалыгин; Ю.И. Яресько (RU); Ю.И. Яресько
Original assignee: Шалыгин Александр Николаевич
Priority date: 2002-10-01
Filing date: 2002-10-01
Publication date: 2004-05-20

Abstract

FIELD: identifying marks. SUBSTANCE: device has core of magnetic material, a capacity, an inductance, and an element for controlling frequency. Core is made of amorphous soft-magnetic alloy, capacity is formed by surface of core, a layer of dielectric applied onto core surface and surface of layer of conducting material applied onto layer of dielectric, inductance is formed of layer of conducting material, element for controlling frequency is made of hard-magnetic material and is mounted with possible electromagnetic interaction with a core of amorphous soft-magnetic material. EFFECT: increased functional capabilities of identifying mark, lesser size, lesser material and monetary costs. 7 cl, 6 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к идентификационным меткам или маркерам, которые могут быть использованы в качестве устройств, обеспечивающих идентификацию товара или изделий. Эти идентификационные метки представляют собой пассивные устройства, то есть не содержат собственных источников электропитания и, при воздействии на которые внешнего переменного магнитного поля, можно получить отклик в виде переменного магнитного поля, но на другой частоте. Это позволяет использовать эти идентификационные метки для контроля перемещения и/или наличия товаров в магазинах, супермаркетах, хранилищах, складах, а также для идентификации ценных бумаг.The present invention relates to identification tags or markers that can be used as devices for identifying goods or products. These identification tags are passive devices, that is, they do not contain their own power sources and, when exposed to an external variable magnetic field, you can get a response in the form of an alternating magnetic field, but at a different frequency. This allows you to use these identification tags to control the movement and / or availability of goods in stores, supermarkets, vaults, warehouses, as well as to identify securities.

Предшествующий уровень техникиState of the art

В настоящее время известно использование для изготовления идентификационных меток магнитомягких и магнитотвердых материалов в виде проволок и лент.Currently, it is known to use soft magnetic and hard magnetic materials in the form of wires and tapes for the manufacture of identification tags.

Одним из технических решений, где используется проволока или микропровод для изготовления идентификационных меток, представлено в заявке РСТ WO 01/20568, МКИ⁷ G 08 B 13/24, опубл. 22.03.2001.One of the technical solutions that use a wire or microwire for the manufacture of identification tags is presented in PCT application WO 01/20568, MKI ⁷ G 08 B 13/24, publ. 03/22/2001.

Согласно этой заявке идентификационная метка содержит плоскую подложку из магнитотвердого материала, на которой размещены покрытые стеклом проволоки из магнитомягкого материала.According to this application, the identification tag comprises a flat substrate of hard magnetic material on which glass-coated wires of soft magnetic material are placed.

Однако использование этой идентификационной метки возможно только в случае воздействия этой метки на распределение внешнего электромагнитного поля опрашивающей системы. Это обусловлено тем, что в известном устройстве не представлены признаки, обеспечивающие получения сигнала идентификаци от метки.However, the use of this identification tag is only possible if this tag affects the distribution of the external electromagnetic field of the interrogating system. This is due to the fact that no features are presented in the known device that provide an identification signal from a tag.

Кроме того, ферромагнитный материал может создать такое же возмущение внешнего электромагнитного поля опроса, что и известная идентифицирующая метка, а это приводит к тому, что невозможно использовать эту метку.In addition, the ferromagnetic material can create the same perturbation of the external electromagnetic field of the survey as the well-known identifying label, and this leads to the fact that it is impossible to use this label.

Эти недостатки устранены в техническом решении, которое изложено в патенте ЕР 0469769, МКИ⁵ G 08 B 13/24, опубл. 1992, которое является наиболее близким к настоящему изобретению.These disadvantages are eliminated in the technical solution, which is described in patent EP 0469769, MKI ⁵ G 08 B 13/24, publ. 1992, which is closest to the present invention.

Согласно патенту ЕР 0469769 идентификационная метка содержит сердечник из магнитного материала, индуктивность, емкость и элемент управления частотой.According to patent EP 0469769, the identification tag comprises a core of magnetic material, an inductance, a capacitance and a frequency control element.

С помощью известного технического решения возможно получение сигнала отклика на требуемой частоте при воздействии на него внешним переменным магнитным полем и соответствующем выборе емкости диодов, предназначенных для управления частотой сигналов, можно получить требуемый отклик этой идентификационной метки.Using the known technical solution, it is possible to obtain a response signal at the desired frequency when exposed to an external variable magnetic field and the corresponding choice of the capacitance of the diodes designed to control the frequency of the signals, it is possible to obtain the desired response of this identification tag.

Однако в известном техническом решении для получения отклика от идентификационной метки необходима достаточно большая величина внешнего магнитного поля. Невозможно быстро изменить частоту отклика метки, т.к. для перестройки параметров идентификационной метки необходимо изменить параметры емкостных диодов. Кроме того, эта идентификационная метка имеет достаточно большую массу и габариты.However, in the known technical solution, a sufficiently large value of the external magnetic field is required to obtain a response from the identification mark. It is not possible to quickly change the response frequency of the label, as To rebuild the parameters of the identification tag, it is necessary to change the parameters of capacitive diodes. In addition, this identification tag has a sufficiently large mass and dimensions.

Исходя из вышеизложенного, в настоящем изобретении решается задача - расширение функциональных возможностей идентификационной метки, снижением ее размеров, материалоемкости и стоимости.Based on the foregoing, the present invention solves the problem of expanding the functionality of the identification tag, reducing its size, material consumption and cost.

Поставленная задача решается за счет того, что в известном техническом решении, в котором идентификационная метка содержит сердечник из магнитного материала, емкость, индуктивность и элемент управления частотой, сердечник выполнен из аморфного магнитомягкого сплава, емкость образована поверхностью магнитомягкого материала, слоем диэлектрика, нанесенного на поверхность магнитомягкого материала и поверхностью слоя проводящего материала, нанесенного на слой диэлектрика, при этом индуктивность образована слоем проводящего материала, элемент управления частотой выполнен из магнитотвердого материала и установлен с возможностью магнитного взаимодействия с сердечником из магнитомягкого материала, а также за счет того что:The problem is solved due to the fact that in the known technical solution, in which the identification tag contains a core of magnetic material, a capacitance, an inductance and a frequency control element, the core is made of an amorphous magnetically soft alloy, the capacitance is formed by the surface of the magnetically soft material, a dielectric layer deposited on the surface soft magnetic material and the surface of the layer of conductive material deposited on the dielectric layer, while the inductance is formed by a layer of conductive material, lement frequency control is made of magnetic material and mounted for magnetic coupling with a core of magnetic material, and also due to the fact that:

- сердечник выполнен в виде ленты шириной 60-400 мкм и толщиной 10-60 мкм,- the core is made in the form of a tape with a width of 60-400 microns and a thickness of 10-60 microns,

- сердечник выполнен в виде проволоки диаметром 10-100 мкм;- the core is made in the form of a wire with a diameter of 10-100 microns;

- диэлектрический слой выполнен толщиной 1-10 мкм;- the dielectric layer is made 1-10 μm thick;

- диэлектрический слой выполнен из диоксида кремния или оксидов металлов;- the dielectric layer is made of silicon dioxide or metal oxides;

- элемент управления частотой выполнен в виде ленты шириной 60-400 мкм и толщиной 10-60 мкм,- the frequency control element is made in the form of a tape with a width of 60-400 microns and a thickness of 10-60 microns,

- элемент управления частотой выполнен в виде проволоки диаметром 10-100 мкм;- the frequency control element is made in the form of a wire with a diameter of 10-100 microns;

Настоящее изобретение поясняется следующими чертежами:The present invention is illustrated by the following drawings:

фиг.1 - общий вид идентификационной метки;figure 1 - General view of the identification tag;

фиг.2 - поперечное сечение идентификационной метки;figure 2 is a cross section of an identification tag;

фиг.3 - эквивалентная электрическая схема идентификационной метки;figure 3 is an equivalent circuit diagram of an identification tag;

фиг.4 - спектр гармоник магнитного поля элемента из аморфного магнитомягкого сплава при его переключении внешним переменным магнитным полем;4 is a spectrum of harmonics of the magnetic field of an element of an amorphous soft magnetic alloy when it is switched by an external alternating magnetic field;

фиг.5 - спектр гармоник магнитного поля идентификационной метки из сердечника из аморфного магнитомягкого сплава и при наличии индуктивно-емкостного элемента;5 is a spectrum of harmonics of the magnetic field of the identification tag from the core of an amorphous magnetically soft alloy and in the presence of an inductive capacitive element;

фиг.6 - спектры гармоник магнитного поля сердечника из аморфного магнитомягкого сплава и идентификационной метки при наличии индуктивно-емкостного элемента.6 - spectra of harmonics of the magnetic field of the core of an amorphous soft magnetic alloy and identification tags in the presence of inductive capacitive element.

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

В соответствии с фиг.1 и 2 идентификационная метка содержит индуктивно-емкостной элемент 1 и элемент 2 управления частотой идентификационной метки и подложку 3, на которой они размещены. Индуктивно-емкостной элемент 1 содержит сердечник 4 из магнитомягкого материала, емкость образована поверхностью сердечника 4, слоем 5 диэлектрика, нанесенного на поверхность сердечника 4 из магнитомягкого материала и поверхностью слоя 6 из проводящего материала, нанесенного на слой 5 диэлектрика, при этом индуктивность образована слоем 6 проводящего материала. Элемент 2 управления частотой идентификационной метки выполнен в виде проволоки из магнитотвердого материала.In accordance with figures 1 and 2, the identification tag contains an inductive-capacitive element 1 and the frequency control element 2 of the identification tag and the substrate 3 on which they are placed. The inductive-capacitive element 1 contains a core 4 of magnetically soft material, the capacitance is formed by the surface of the core 4, a dielectric layer 5 deposited on the surface of the core 4 of magnetically soft material and the surface of the layer 6 of conductive material deposited on the dielectric layer 5, while the inductance is formed by layer 6 conductive material. Element 2 controls the frequency of the identification mark is made in the form of a wire of hard magnetic material.

Индуктивно-емкостной элемент 1 можно представить в виде принципиальной эквивалентной электрической схемы, которая изображена на фиг.3. На этой эквивалентной электрической схеме конденсатор 7 соответствует емкости, образованной поверхностью сердечника 4, слоем 5 диэлектрика, нанесенного на поверхность сердечника 4 из магнитомягкого материала и поверхностью слоя 6 из проводящего материала, нанесенного на слой 5 диэлектрика. Витки 8 соответствуют слою 6 из проводящего материала, нанесенного на слой 5 диэлектрика, а сердечник 4 соответствует элементу 9.Inductive-capacitive element 1 can be represented in the form of a principle equivalent electrical circuit, which is shown in figure 3. In this equivalent circuit, the capacitor 7 corresponds to a capacitance formed by the surface of the core 4, a dielectric layer 5 deposited on the surface of the core 4 of magnetically soft material and the surface of the layer 6 of conductive material deposited on the dielectric layer 5. The turns 8 correspond to a layer 6 of conductive material deposited on the dielectric layer 5, and the core 4 corresponds to element 9.

В случае размещения только одного сердечника 4 в переменном синусоидальном магнитном поле происходит его перемагничивание с частотой, соответствующей внешнему полю.If only one core 4 is placed in an alternating sinusoidal magnetic field, its magnetization reversal occurs with a frequency corresponding to the external field.

Поскольку сердечник 4 выполнен из аморфного магнитомягкого материала, который обладает нелинейными свойствами, то при воздействии на него внешним переменным магнитным полем происходит излучение сердечника в ближней зоне, спектр которого представлен на фиг.4. В соответствии с фиг.4 спектр магнитной составляющей излучения в ближней зоне имеет вид набора нечетных гармоник 10 по отношению к частоте внешнего переменного магнитного поля, амплитуды которых с ростом частоты плавно уменьшаются по гиперболическому закону. Регистрируя одну или несколько этих гармоник, возможно было бы идентифицировать этот объект. Однако сигналы гармоник 10 имеют низкое значение амплитуды, что затрудняет регистрацию, и, кроме того, аналогичные сигналы могут создавать ферромагнитные материалы, что существенно препятствует однозначности при идентификации метки.Since the core 4 is made of an amorphous soft magnetic material that has non-linear properties, when exposed to an external alternating magnetic field, the core emits radiation in the near zone, the spectrum of which is shown in Fig. 4. In accordance with Fig. 4, the spectrum of the magnetic component of radiation in the near field has the form of a set of odd harmonics 10 with respect to the frequency of an external alternating magnetic field, the amplitudes of which gradually decrease with increasing frequency according to the hyperbolic law. By registering one or more of these harmonics, it would be possible to identify this object. However, the signals of harmonics 10 have a low amplitude value, which complicates the registration, and, in addition, similar signals can create ferromagnetic materials, which significantly prevents the unambiguity in identifying the label.

В то же время согласно настоящему изобретению индуктивно емкостной элемент 1, эквивалентная схема которого изображена на фиг.3, представляет собой резонансный контур из параллельно соединенных конденсатора 7 и индуктивных витков 8.At the same time, according to the present invention, the inductively capacitive element 1, the equivalent circuit of which is shown in figure 3, is a resonant circuit of parallel connected capacitor 7 and inductive coils 8.

Частотные характеристики этого резонансного контура могут быть выбраны так, чтобы быть кратными частоте одной из гармоник 10 переключения сердечника во внешнем переменном магнитном поле. В этом случае спектр излучения в ближней зоне будет результатом взаимодействия магнитного поля сердечника 9 из магнитомягкого материала, конденсатора 7 и эквивалентных витков 8. Результирующий спектр представлен на фиг.5.The frequency characteristics of this resonant circuit can be selected so as to be a multiple of the frequency of one of the harmonics 10 of the core switching in an external alternating magnetic field. In this case, the radiation spectrum in the near field will be the result of the interaction of the magnetic field of the core 9 from a soft magnetic material, a capacitor 7 and equivalent turns 8. The resulting spectrum is presented in Fig.5.

В соответствии с фиг.5, спектр сигнала отклика идентифицирующей метки содержит выделенные гармоники 11, которые соответствуют резонансным характеристикам контура. В то же время гармоника 12 относится, по существу, к внешнему полю и может служить несущей частотой для гармоники 11, которая является в данном случае боковой частотой несущей 12. Вышеозначенное изменение спектра означает, что спектр излучения идентификационной метки подвергается амплитудной и фазовой модуляции за счет введения индуктивно-емкостного элемента 1. Наличие этой модуляции позволяет эффективно регистрировать идентификационную метку путем фазовой демодуляци.In accordance with figure 5, the spectrum of the response signal of the identifying label contains the selected harmonics 11, which correspond to the resonant characteristics of the circuit. At the same time, the harmonic 12 refers essentially to an external field and can serve as the carrier frequency for the harmonic 11, which in this case is the lateral frequency of the carrier 12. The aforementioned change in the spectrum means that the emission spectrum of the identification mark undergoes amplitude and phase modulation due to introduction of inductive capacitive element 1. The presence of this modulation allows you to effectively register the identification tag by phase demodulation.

Для управления частотой излучения метки в ближней зоне достаточно намагнить элемент 2 управления частотой, который выполнен из магнитотвердого материала и является, по существу, постоянным магнитом, магнитное поле которого приводит сердечник 5 в состояние насыщения, что исключает возможность его переключения во внешнем переменном магнитном поле.To control the frequency of emission of the mark in the near zone, it suffices to magnetize a frequency control element 2, which is made of hard magnetic material and is essentially a permanent magnet, the magnetic field of which brings the core 5 to a saturation state, which excludes the possibility of its switching in an external alternating magnetic field.

Пример практической реализации изобретенияAn example of a practical implementation of the invention

Индуктивно-емкостной элемент 1 был выполнен в виде сердечника 4, фиг.2, из проволоки из магнитомягкого материала диаметром 20 мкм, на поверхность которой был нанесен диэлектрический слой 5 толщиной 2 мкм из диоксида кремния, а проводящий слой толщиной 3 мкм был выполнен из меди. Огибающая 13 спектра излучения сердечника 4 из магнитомягкого материала и огибающая 14 спектра излучения системы сердечник 4 слой 5 диэлектрика и слой 6 проводника соответствующие идентификационной метке согласно настоящему изобретению представлены на фиг.6. Как следует из фиг.6, огибающая 14 содержит пик 15, который имеет более высокую амплитуду, чем спектр излучения сердечника из магнитомягкого материала, что обеспечивает возможность регистрации идентификационной метки.Inductive-capacitive element 1 was made in the form of a core 4, figure 2, from a wire of soft magnetic material with a diameter of 20 μm, the surface of which was applied a dielectric layer 5 of a thickness of 2 μm of silicon dioxide, and a conductive layer of a thickness of 3 μm was made of copper . The envelope 13 of the radiation spectrum of the core 4 of soft magnetic material and the envelope 14 of the radiation spectrum of the system core 4 layer 5 of the dielectric and layer 6 of the conductor corresponding to the identification mark according to the present invention are presented in Fig.6. As follows from Fig.6, the envelope 14 contains a peak 15, which has a higher amplitude than the spectrum of the radiation of the core of the soft magnetic material, which allows registration of the identification mark.

Таким образом, использование настоящего изобретения позволяет расширить функциональные возможности идентификационной метки, упростить ее изготовление и снизить ее стоимость.Thus, the use of the present invention allows to expand the functionality of the identification tag, to simplify its manufacture and reduce its cost.

Claims

1. An identification tag containing a core of magnetic material, an inductance and a frequency control element, the capacitance is formed by the surface of the soft magnetic material, a dielectric layer deposited on the surface of the magnetic material, and the surface of the layer of conductive material deposited on the dielectric layer, wherein the inductance is formed by a layer of conductive material , the frequency control element is made of hard magnetic material and is installed with the possibility of electromagnetic interaction with the core of the magnet soft material, characterized in that the soft magnetic core material is made of an amorphous soft magnetic alloy.

2. The identification mark according to claim 1, characterized in that the core is made in the form of a tape with a width of 60-400 microns and a thickness of 10-60 microns.

3. The identification mark according to claim 1, characterized in that the core is made in the form of a wire with a diameter of 10-100 microns.

4. The identification mark according to claim 1, characterized in that the dielectric layer is made of a thickness of 1-10 microns.

5. The identification mark according to claim 1, characterized in that the dielectric layer is made of silicon dioxide or metal oxides.

6. The identification tag according to claim 1, characterized in that the frequency control element is made in the form of a tape with a width of 60-400 microns and a thickness of 10-60 microns.

7. The identification mark according to claim 1, characterized in that the frequency control element is made in the form of a wire with a diameter of 10-100 microns.