專利名稱：：通過應用溫度管理的可變非輻射間隔的移動rfid讀取器內部的熱管理的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及射頻識別(RFID)標簽讀取器的熱管理。
背景技術：
：射頻識別(RFID)標簽是附在對其的存在進行檢測和/或監(jiān)控的物品上的電子設備。RFID標簽由其上具有一個或多個詢問天線的RFID讀取器讀取或詢問。傳統(tǒng)的，RFID讀取器在其操作周期的相當多的部分處于開啟狀態(tài)。這會造成過多能耗和過熱。RFID讀取器的過熱可能會進一步導致錯誤的運行，或者甚至更壞，會導致使得RFID讀取器失效的對RFID讀取器電子電路永久性的損壞。因此，需要一種高效的熱管理系統(tǒng)和方法，以控制RFID讀取器中的溫度變化，并且從而避免過熱和RFID讀取器組件的損壞。在此被包含并且形成說明書一部分的附圖，描述了本發(fā)明，并且，其與說明書一起，進一步用于解釋本發(fā)明的原理并且使本領域技術人員能夠制造和使用本發(fā)明。圖1描述了如下的示例性環(huán)境，在其中RFID讀取器與RFID標簽的示例群進行通信。圖2描述了依照本發(fā)明實施例的用于RFID標簽熱管理的讀取器原理圖。圖3描述了依照本發(fā)明實施例的在RFID讀取器內，RF不活動狀態(tài)隨溫度的變化。圖4描述了示出依照本發(fā)明實施例，RFID讀取器溫度變化和開啟/關閉持續(xù)時間相對于時間的變化的圖。圖5描述了依照本發(fā)明的多個實施例的用于在RFID讀取器內部進行熱管理的流程圖。本發(fā)明現(xiàn)在參照附圖進行描述。在附圖中，相似的附圖標記表示相同或功能相似的元素。此外，附圖標記中最左邊的數(shù)字表示該附圖標記首次出現(xiàn)的附圖。具體實施例方式介紹在此描述了一種用于在RFID讀取器中控制溫度的熱管理系統(tǒng)和方法。特別是，通過在每個讀周期的開始插入與RFID讀取器的瞬時溫度值成比例的不活動(或潛伏)階段，從而防止了RFID讀取器電子器件的過熱和損壞。當前說明書公開了一個或多個包含本發(fā)明特征的實施例。這些公開的實施例僅僅用于例證本發(fā)明。本發(fā)明的范圍并不局限于公開的實施例。本發(fā)明由所附的權利要求定義。在本說明書中引用“一個實施例”、“一實施例”、“一實施例例子”等等，表明所描述的實施例可以包括一個特定的特征、結構、或特性，但是每個實施例不是必須包括該特定的特征、結構、或特性。此外，這種說法不必針對同一個實施例。此外，當結合一個實施例來描述一個特定的特征、結構、或特性時，不管是否明確說明，可認為在本領域技術人員的認知范圍內可使得該種特征、結構、或者特性對其他實施例產生相關的影響。此外，應該理解的是，在此使用的空間描述(例如，“之上”、“之下”、“上”、“左”、“右”、“下”、“頂部”、“底部”、“垂直”、“水平”，等等)僅僅是為了闡述，并且此處所述結構的實際實現(xiàn)可以被空間安排成任何方向或方式。同樣，如能夠被本領域的技術人員所理解地，特定的位值“0”或“1”(以及有代表性的電壓值)以此處所提供的示意性示例的方式而被使用，其僅表示出于說明目的的數(shù)據(jù)。在此說明的數(shù)據(jù)能夠由任意的位值(以及由可選的電壓值)來表示，并且在此描述的實施例可以被配置用于以任意的位值(以及任何的代表性電壓值)來操作。示例RFID系統(tǒng)和環(huán)境在詳細描述本發(fā)明的實施例之前，對在其中執(zhí)行本發(fā)明的示例RFID通信環(huán)境進行描述是有幫助的。圖1描述了如下的環(huán)境100，其中，RFID標簽讀取器104與RFID標簽102的示例群120進行通信。如圖1所示，標簽群120包括七個標簽102a-102g。群120可以包括任何數(shù)目的標簽102。環(huán)境100包括任何數(shù)目的一個或多個讀取器104。例如，環(huán)境100包括第一讀取器104a和第二讀取器104b。由外部應用可以向讀取器104a和/或104b請求對標簽群120進行尋址?？蛇x地，讀取器104a和/或104b可以具有對通信進行初始化的內部邏輯，或可以具有觸發(fā)機制，使用其供讀取器104的操作器對通信進行初始化。讀取器104a和104b還可以在讀取器網絡中互相通信。如圖1所示，讀取器104a發(fā)送具有載波頻率的詢問信號IlOa至標簽群120。讀取器104b發(fā)送具有載波頻率的詢問信號IlOb至標簽群120。讀取器104a和104b典型地在以分配給該類RF通信的一個或多個頻帶而進行運作。例如，通過聯(lián)邦通信委員會(FederalCommunicationCommission,FCC)，將902_928MHz和2400-2483.5MHz的頻帶限定為用于特定的RFID應用。各種類型的標簽102可以出現(xiàn)在標簽群120中，其發(fā)射一個或多個響應信號112至詢問讀取器104，所述發(fā)射包括通過按照基于時間模式或頻率而交替地反射和吸收信號110的部分。在此所提及的用于交替吸收和反射信號110的該種技術被稱為反向散射調制。讀取器104a和104b從響應信號112接收和獲取數(shù)據(jù)，例如響應標簽102的識別碼。在此描述的實施例中，讀取器可以依照任何合適的通信協(xié)議與標簽102進行通信，所述通信協(xié)議包括ClassO、ClassUEPCGen2、其它二進制遍歷(traversal)協(xié)議和時隙aloha協(xié)議、在此其它地方提及的其它協(xié)議、以及未來的通信協(xié)議。示例實現(xiàn)圖2描述了依照本發(fā)明實施例的讀取器200的示例性原理圖(也可互換地稱為讀取器原理圖200或RFID讀取器200)。從功能上看，圖2描述了如下的控制環(huán)，其被配置以用于調整讀取器200中包括的高能量消耗組件的操作時間，從而使讀取器200保持在最佳操作環(huán)境區(qū)域內。讀取器200包括天線202、功率放大器204、傳感器206(也被稱為熱傳感器206)、RF控制器208、以及主機接口214。RF控制器208包括模數(shù)轉換器(ADC)210、邏輯212(也可互換地稱為邏輯電路212)。讀取器200可以是手持設備的一部分，例如，個人數(shù)字助理(PDA)，或者其可以嵌入在手持“槍”型掃描設備中。可選地，RFID讀取器200可以是通過主機接口214而向或從手持設備提供和/或接收數(shù)據(jù)的外圍設備。在一個示例性實施例中，手持設備充當主機，來使用中央控制器或處理器發(fā)出控制信號。例如，該手持設備可以安裝在移動叉車升降機讀取器上以在高溫環(huán)境下工作。該手持設備和/或讀取器200還可以與在該手持設備和RFID讀取器200外部的中央控制器進行通信。該中央處理器可以與該手持設備和/或讀取器200物理上相隔相當遠的距離。該中央控制器可以是或可以不是其中具有讀取器200的同一設備的一部分。主機或手持設備可以向讀取器200發(fā)出讀取請求。天線202被用于接收數(shù)據(jù)、控制信號和/或從中央控制器和/或主機手持設備獲取的聯(lián)合信息。此外以及可選地，天線202可以根據(jù)應用的具體需要發(fā)射信號至中央控制器(圖2中未示出)。響應于讀取請求，天線202向標簽群發(fā)送電磁信號，如圖1所示。標簽反射的信號由天線202接收并且發(fā)送至功率放大器204。天線202接收的信號可能具有同樣由天線202接收到的背景噪聲。例如，這種背景噪聲可以包括高斯噪聲或其它任何類型的本領域公知的噪聲。除了反射信號中的高斯噪聲外，RFID讀取器200的過熱導致讀取器200中的各種無源和有源電子組件內固有的熱噪聲增加。功率放大器204放大來自RF控制器208的信號。功率放大器204可以由分立組件、集成電路、或兩者的組合構成。功率放大器204在正常操作過程產生大量熱量。由諸如，功率放大器204的讀取器200的組件產生的熱量與該操作環(huán)境的增加的環(huán)境溫度一起會損壞RFID讀取器200，和/或導致RFID讀取器200發(fā)生故障。傳感器206被配置用于感應該操作環(huán)境和/或讀取器200的一個或多個組件(例如，功率放大器204)的溫度變化。傳感器206發(fā)送該測量的(或，感應的)溫度至RF控制器208。傳感器206可以包括單獨的傳感器。可選地，傳感器206包括傳感器陣列。傳感器206可以周期性地測量溫度(例如，以一定的時間間隔)。此外，或可選地，傳感器206測量溫度以響應于所接收的請求。盡管被描述作為讀取器200的一個組件，傳感器206也可以位于讀取器200的外部。ADC210被配置用于將從傳感器206測量的模擬溫度轉換成數(shù)字值。由傳感器206檢測的溫度還可以由ADC210處理。例如，ADC210可以是一個12位的ADC。RF控制器208還包括邏輯212以處理該數(shù)字轉換的溫度值。邏輯212可以包括，例如，數(shù)字邏輯電路、處理器、或任何其它本領域技術人員公知的相關信號處理電路。盡管，在圖2中，邏輯212被示出位于RF控制器208內部，但是邏輯212也可以是位于如手持設備的主機設備中的該控制器的一部分。此外，邏輯電路212可被本地編程，或經由遠程計算機終端上的圖形用戶界面(⑶I)而遠程地編程。RF控制器208還被配置用于通過主機接口214而將該數(shù)字溫度值發(fā)送至外部處理組件?？蛇x地或附加地，RF控制器208可以通過主機接口214，從該主機或該中央控制器接收控制指令或通信信號?；谒鶞y量的溫度條件，邏輯212被配置用于通過選擇性地關閉讀取器200的組件來優(yōu)化讀取器200的操作。通過邏輯212，RF控制器218發(fā)出促使讀取器200的一個或多個組件被關閉的信號(例如，關閉或不活動信號)。一但這些組件被關閉，RFID讀取器200內部和周圍的溫度(或，環(huán)境溫度)可能開始下降。在該環(huán)境溫度下降到低于預定的閾值后，則RF控制器208可以接著導通組件，使得讀取器200可以恢復操作。因此，通過使用開啟/關閉控制方法，RF控制器208能夠管理溫度對讀取器200的影響。對本領域技術人員而言顯而易見的是除了開啟/關閉控制之外的任何其它溫度控制方式也可以具有相同的效果。如此處所述，讀取器200的部分或子模型可能維持為導通。例如，即使讀取器200的其余組件是不活動的，低功耗設備(例如，作為計數(shù)器的時間跟蹤設備)也可以被維持為導通，以跟蹤該開啟/關閉時間。盡管被描述作為讀取器200的組件，邏輯212可以被包含在位于讀取器200外部的設備中。表1關鍵溫度范圍<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表1描述了在其中RFID讀取器200可以工作的溫度范圍。例如，該測量溫度能夠處于三個范圍正常、熱、過熱中的一個。正如由本
技術領域：
人員所理解的，其它的溫度范圍也可用于本發(fā)明。例如，表1可以通過狀態(tài)機在邏輯電路212中實現(xiàn)。為了抑制過多熱量的產生，在表1所示的處于熱范圍的讀周期完成后插入RF不活動期。該RF不活動期也被稱為潛伏期。依照本發(fā)明的實施例，當讀周期被執(zhí)行時，功率放大器204往往是讀取器200最熱的組件。因此，在這種情況下傳感器206可以感測功率放大器204的溫度。但是，對本領域技術人員來說顯而易見的是，其它組件也可以用類似方式進行過熱保護。因此，例如，讀取器200可以有多個類似傳感器206的傳感器，或者其的陣列，對應于讀取器200的各種電子組件，以感測溫度以及與RF控制器208進行通信。此外，讀取器200可以包括額外的電路以在各同感測操作中控制該傳感器陣列。圖3描述了依照本發(fā)明實施例的RF不活動情形對比溫度曲線300的示例。正如從圖3中可以看出，隨著溫度上升或接近閾值上限，RFID讀取器200通過增加的延時而被開啟。在被重新開啟之前，該延時為讀取器200提供開始降溫的機會。例如，低于67°C(正常范圍)時，在開啟RFID讀取器200時沒有延時。這意味著由讀取器200接收的讀取請求被確認，并且通過RFID讀取器200在沒有任何附加延時的情況下執(zhí)行讀取。但是，在67V和85°C之間(熱范圍)，在讀取操作恢復前，通過RF控制器208插入增加的延時。例如，依照本發(fā)明的一個實施例，對于在ADC210峰值測量上的每16個最低位，在開啟RFID讀取器200時增加了25ms延時。如果該測量溫度超過85°C(過熱范圍)，讀取器200被完全關閉。在這種過熱操作狀態(tài)下，可能由RFID讀取器200產生符合讀取器通信的各種協(xié)議需求的空臨時數(shù)據(jù)包。在這個期間當空包被插入時，讀取器200不能接收讀取請求。這種空臨時包的細節(jié)對本領域技術人員是公知的，并且依賴于具體的通信協(xié)議。依照本發(fā)明的一個實施例，重新開啟RFID讀取器的延時的峰值為400ms。盡管表1僅示出了12位值ADC210，更高或更低位值會依賴所需的溫度測量的精度和準確度，其能夠由本領域技術人員輕易設想。此外，盡管在圖3中以毫秒示出了延時并且以攝氏度示出了溫度，但是可以輕易設想測量的其它單位。現(xiàn)在轉至圖4，依照本發(fā)明實施例，示出了示例性的溫度變化對比時間以及開啟/關閉變化對比時間的圖表400。正如從圖4中可以看出，溫度分別在第一和第二預置閾值Tmin和Tmax間變化。Tmin和Tmax分別對應于所測量溫度的最小和最大值。在同一圖表中，示出了RF活動和RF不活動的時期。在時間時段、期間，RFID讀取器200的溫度從Tmin升至Tmax。此外，在該時段期間，RFID讀取器200處于開啟狀態(tài)。一但達到最大溫度Tmax，讀取器200的一個或多個組件被關閉，如由時段t2所示。當RFID讀取器200被關閉時，時段t2也被稱為潛伏期402。在時段t2期間，一但溫度降低至低于該第二閾值Tmin，讀取器200的一個或多個組件被再次開啟。該情況在區(qū)間t3示出。該鐘開啟/關閉周期根據(jù)所監(jiān)測的溫度變化而重復。在潛伏期402期間，當RFID讀取器200處于關閉狀態(tài)時，RFID讀取器200降溫。因此，通過改變RFID讀取器200的空閑時段以及開啟時段，而獲得RFID讀取器200操作中的占空比變化。傳感器206根據(jù)具體需要，在開啟/關閉周期期間，或在每次讀周期開始時感測環(huán)境溫度。圖5描述了依照本發(fā)明各種實施例的用于管理在RFID讀取器200內部的熱變化的示例性方法的流程圖500。流程圖500參照在圖2中所述的示例性實施例進行描述。但是，流程圖500不限于該實施例。注意流程圖500中的一些步驟無需按所示的順序發(fā)生。在通過讀取器200執(zhí)行讀周期之前，可能通過讀取器200執(zhí)行內部檢查，以判斷哪些組件是活動的以及哪些是不活動的，如步驟502所示。這個檢查可能，例如，被用于控制與讀取器200內部電路的各種組件或模型有關的各種傳感器。依照本發(fā)明的另一個實施例，這樣的檢查也可以在讀周期期間或之后執(zhí)行。在步驟504，接收所感測的溫度測量。如之前在說明書中所描述的，該感測的環(huán)境溫度ta被發(fā)送至RF控制器208。注意RF控制器208可以以周期性間隔從傳感器206接收溫度值。在步驟506，對讀取器200是否在需要干涉的區(qū)域操作做出判斷。如果讀取器200在正常區(qū)域操作，則正常操作繼續(xù)(步驟508)。如果讀取器200在需要干涉的區(qū)域中操作，則操作進入步驟510。在步驟510，基于操作所確定的區(qū)域選擇關閉時段。例如，如果所測量的溫度大于最大閾值Tt，讀取器200被關閉一段延長的時段。但是，如果所測量的溫度在特定范圍內，則在其間一個或多個讀取器組件被關閉的時段與最高閾值溫度Tt和環(huán)境溫度Ta之間的絕對溫度差成比例。也就是說，關閉時間T。ff與步驟510所示的Tt-Ta的絕對值成比例。在步驟510中選擇的“關閉”時段終止后，操作返回至步驟504。在讀取器200操作期間持續(xù)或周期性地重復流程圖500。結論盡管以上描述了本發(fā)明的各種實施例，應當理解的是它們僅是以舉例方法被呈現(xiàn)，而本發(fā)明并不限于此。對本領域技術人員顯而易見的是，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對本發(fā)明形式和細節(jié)做各種變化。因此，本發(fā)明的幅面和范圍不應由上述任何示例性實施例所局限，而是應該由下述權利要求及它們等同物所定義。權利要求一種優(yōu)化射頻識別(RFID)讀取器操作的系統(tǒng)，包括熱傳感器，所述熱傳感器被配置為用于檢測所述讀取器的操作環(huán)境的溫度；控制器，所述控制器被配置為在讀操作之間的時段來有選擇地關閉所述讀取器一個或多個組件，其中所述時段的長度基于所述檢測的溫度。2.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中，被關閉的所述讀取器的組件包括功率放大器。3.如權利要求1所述的系統(tǒng)，還包括第二熱傳感器，所述第二熱傳感器被配置用于檢測所述讀取器的組件的溫度。4.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述讀取器的組件是功率放大器。5.如權利要求4所述的系統(tǒng)，其中，所述控制器包括可編程邏輯，以改變所述功率放大器的占空比。6.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述控制器包括模數(shù)轉換器(ADC)，所述模數(shù)轉換器(ADC)耦合至所述熱傳感器的模擬輸出。7.如權利要求6所述的系統(tǒng)，其中，所述ADC將所述熱傳感器的模擬輸出轉換成對應于正常溫度范圍、熱溫度范圍和過熱范圍中的至少一個的數(shù)字值。8.一種優(yōu)化射頻識別(RFID)讀取器的操作的方法，包括感測與所述讀取器的操作環(huán)境相關的溫度；判斷所述感測的溫度是否表明所述讀取器在非最佳區(qū)域中操作；以及如果所述讀取器工作在非最佳區(qū)域中，則選擇在其間所述讀取器不活動的時段的長度，其中，所述時段長度基于所述感測的溫度；以及在所述時段期間，將所述讀取器的一個或多個組件置為不活動狀態(tài)。9.如權利要求8所述的方法，還包括在所述時段過去后，將所述讀取器的一個或多個組件置為活動狀態(tài)。10.如權利要求8所述的方法，其中，所述判斷步驟包括將所述感測的溫度與預置的溫度閾值進行比較。11.如權利要求8所述的方法，還包括感測所述讀取器的組件的溫度。12.如權利要求11所述的方法，其中，所述時段的長度基于所述操作環(huán)境的溫度和所述組件的溫度。13.如權利要求11所述的方法，還包括感測所述讀取器的功率放大器的溫度。14.一種優(yōu)化射頻識別(RFID)讀取器的操作的系統(tǒng)，包括用于感測與所述讀取器的操作環(huán)境相關的溫度的裝置；用于判斷所述感測的溫度是否表明所述讀取器在非最佳區(qū)域中操作的裝置；以及用于如果所述讀取器在非最佳區(qū)域中操作，則選擇在其中所述讀取器不活動的時段的長度的裝置，其中，所述時段的長度基于所述感測的溫度；以及用于在所述時段期間，將所述讀取器的一個或多個組件置為不活動狀態(tài)的裝置。全文摘要在此描述了一種用于在RFID讀取器中控制溫度的熱管理系統(tǒng)和方法。具體地，通過在每個讀周期的開始或結尾處插入不活動(或潛伏)的可變時段，來防止RFID讀取器電子器件的過熱和損壞，其中，可變時段與RFID讀取器的瞬時溫度值成比例。該RFID讀取器包括熱傳感器，并且確定何時使能高功率RF電子器件。如果該RFID讀取器處于過熱的狀況，則其可以被關閉，并且在此時段期間，在該RFID讀取器的接口上接收到的用于執(zhí)行標簽(多個)讀取的任何請求都不被處理。文檔編號G06K7/00GK101828190SQ200880103984公開日2010年9月8日申請日期2008年8月13日優(yōu)先權日2007年8月22日發(fā)明者伊恩·錢伯林,山·恩戈,穆罕默德·索萊馬尼,阿爾伯特·歐文斯,馬丁·斯切奇克申請人:符號技術有限公司