CN104597089A - 一种无线传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无线传感器，包括由三根支撑柱组成的呈三棱锥形状的塔体和底座，支撑柱之间平行设置有若干层安装支架，安装支架上设置有若干个固定螺栓孔，安装支架上至少设置有一个圆形天线和一个线形天线，圆形天线通过第一旋转轴与底座铰接，底座固定在固定螺栓孔上，圆形天线边缘设置有挂钩，挂钩与底座附近空闲的固定螺栓孔通过钢丝绳相连，线形天线包括支杆，支杆固定在固定螺栓孔中，支杆顶部通过第二旋转轴铰接有天线基座，天线基座上通过第三旋转轴铰接有若干个天线电极，底座内设有传感器芯片。本发明基于无源RFID技术的无线湿度传感器降低了系统成本、减小电路面积及提高系统稳定性。

Description

一种无线传感器
技术领域
本发明涉及传感器领域，具体涉及一种无线传感器。
背景技术
湿度传感器被广泛应用于环境检测、工艺控制、食品生产、生物电子及制药中。湿度传感器通常检测相对湿度而不是绝对湿度。大多数商用湿度传感器采用电容式原理，这是因为电容式湿度传感器具有低功耗、大动态范围、接口电路简单、容易集成的优点。CMOS工艺可以很容易的将传感器与接口电路、信号处理电路及存储器等电路集成在一起，有利于获得更高的准确性、更小的芯片面积及更低的制造成本，因此采用CMOS工艺制造湿度传感器具有很大吸引力。
射频识别(RFID)技术作为一种先进的自动识别和数据采集技术，被公认为21世纪最有发展前途的信息技术之一，已经成功的应用到生产制造、物流管理、公共安全等各个领域。RFID系统可以分为有源和无源两类.由于无源RFID标签无需内置电源供电，成本低且灵活性强，因此更广泛的被应用于实际生产和生活中。无源RFID标签的工作能量来源于天线接收到的读写器发出的无线能量，因此低功耗是无源RFID标签最重要的性能指标。无源RFID标签的功耗越低，标签工作的距离越大。
近年来，针对物联网技术发展的迅猛需求，许多传统的传感器应用领域必将与RFID技术相结合，因此基于无源RFID技术的无线传感器的研究成为热点。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种无线传感器。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种无线传感器，包括由三根支撑柱组成的呈三棱锥形状的塔体和底座8，支撑柱之间平行设置有若干层安装支架，安装支架上设置有若干个固定螺栓孔，安装支架上至少设置有一个圆形天线和一个线形天线，圆形天线通过第一旋转轴与底座铰接，底座固定在固定螺栓孔上，圆形天线边缘设置有挂钩，挂钩与底座附近空闲的固定螺栓孔通过钢丝绳相连，线形天线包括支杆，支杆固定在固定螺栓孔中，支杆顶部通过第二旋转轴铰接有天线基座，天线基座上通过第三旋转轴铰接有若干个天线电极，底座内设有传感器芯片，传感器芯片包括用于将天线接收的无线信号转换为上电复位电路和传感器接口电路正常工作所需的电源电压的整流器；用于将传感器接口电路的复位清零的上电复位电路；用于将湿度传感器检测的信号转换为相对应的输出数字信号的传感器接口电路；用于检测环境温度的湿度传感器以及用于将输出数字信号的ASK反向散射调制的调制电路；整流器的两输出端分别与上电复位电路的电源端和传感器接口电路的电源端相连，传感器接口电路的复位端接上电复位电路的输出端，传感器接口电路的输入端接湿度传感器，传感器接口电路的输出端接调制电路的输入端，调制电路的输出端分别与圆形天线、线形天线相连，所述第一旋转轴、第二旋转轴和第三旋转轴内均设置有两组相互垂直的齿轮组，每一个齿轮组连接有一个步进电机，步进电机通过驱动器连接至控制器，控制器上设有感应开关，所述感应开关通过无线连接有移动终端。
优选的，所述支撑柱之间设置有加强筋。
优选的，所述湿度传感器采用标准CMOS工艺制造，采用梳状铝电极结构、梳状多晶硅加热结构，并覆盖聚酰亚胺作为湿度感应层，湿度感应层与铝电极结构之间设有钝化层。
优选的，所述的控制器采用单片机。
优选的，还包括固定装置，所述底座通过固定螺母与固定装置相连。
优选的，所述的固定装置包括与底座连接的固定板，固定板相对的两侧伸出形成连接板，连接板通过固定螺钉连接有环形卡箍，环形卡箍内侧面设置有防滑槽。
本发明具有以下有益效果：
塔体为三棱锥形，稳定性高，加强筋可以提高不同支撑柱之间连接的牢固性，圆形天线有效面积大，发射功率强，线形天线用于接收高频信号。圆形天线可以根据需要调整安装朝向和安装倾角，钢丝绳用于对圆形天线进行固定。线形天线同样可以根据需要调整安装朝向和安装倾角，另外线形天线上的天线电极可以改变安装倾角，用来改变线形天线的谐振频率，采用标准CMOS工艺，将湿度传感器与收发电路集成在同一芯片上，降低制造成本低；基于无源RFID技术的无线湿度传感器不仅拓宽了RFID标签的应用范围，而且有利于降低系统成本、减小电路面积及提高系统稳定性。
附图说明
图1为本发明实施例一种无线传感器的整体结构示意图。
图2为图1中传感器传感器芯片的内部结构示意图。
图3为图1中圆形天线的结构示意图。
图4为图1中线形天线的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1-4所示，本发明实施例提供了一种无线传感器，包括由三根支撑柱1组成的呈三棱锥形状的塔体和底座8，支撑柱1之间平行设置有若干层安装支架2，安装支架2上设置有若干个固定螺栓孔3，安装支架2上至少设置有一个圆形天线4和一个线形天线5，圆形天线4通过第一旋转轴9与底座10铰接，底座10固定在固定螺栓孔3上，圆形天线4边缘设置有挂钩11，挂钩11与底座10附近空闲的固定螺栓孔3通过钢丝绳12相连，线形天线5包括支杆13，支杆13固定在固定螺栓孔3中，支杆13顶部通过第二旋转轴14铰接有天线基座15，天线基座15上通过第三旋转轴16铰接有若干个天线电极17，底座8内设有传感器芯片7，传感器芯片7包括用于将天线接收的无线信号转换为上电复位电路和传感器接口电路正常工作所需的电源电压的整流器；用于将传感器接口电路的复位清零的上电复位电路；用于将湿度传感器检测的信号转换为相对应的输出数字信号的传感器接口电路；用于检测环境温度的湿度传感器以及用于将输出数字信号的ASK反向散射调制的调制电路；整流器的两输出端分别与上电复位电路的电源端和传感器接口电路的电源端相连，传感器接口电路的复位端接上电复位电路的输出端，传感器接口电路的输入端接湿度传感器，传感器接口电路的输出端接调制电路的输入端，调制电路的输出端分别与圆形天线4、线形天线5相连，所述第一旋转轴9、第二旋转轴14和第三旋转轴16内均设置有两组相互垂直的齿轮组17，每一个齿轮组17连接有一个步进电机18，步进电机18通过驱动器19连接至控制器20，控制器20上设有感应开关，所述感应开关通过无线连接有移动终端。
所述支撑柱1之间设置有加强筋20。
所述湿度传感器采用标准CMOS工艺制造，采用梳状铝电极结构、梳状多晶硅加热结构，并覆盖聚酰亚胺作为湿度感应层，湿度感应层与铝电极结构之间设有钝化层。
所述的控制器20采用单片机。
还包括固定装置，所述底座8通过固定螺母与固定装置相连。
所述的固定装置包括与底座8连接的固定板，固定板相对的两侧伸出形成连接板，连接板通过固定螺钉连接有环形卡箍，环形卡箍内侧面设置有防滑槽。
其中，还包括一匹配网络，所述的圆形天线4、线形天线5与匹配网络的输入端相连，匹配网络的输出端与传感器芯片的输入端相连。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种无线传感器，其特征在于，包括由三根支撑柱(1)组成的呈三棱锥形状的塔体和底座(8)，支撑柱(1)之间平行设置有若干层安装支架(2)，安装支架(2)上设置有若干个固定螺栓孔(3)，安装支架(2)上至少设置有一个圆形天线(4)和一个线形天线(5)，圆形天线(4)通过第一旋转轴(9)与底座(10)铰接，底座(10)固定在固定螺栓孔(3)上，圆形天线(4)边缘设置有挂钩(11)，挂钩(11)与底座(10)附近空闲的固定螺栓孔(3)通过钢丝绳(12)相连，线形天线(5)包括支杆(13)，支杆(13)固定在固定螺栓孔(3)中，支杆(13)顶部通过第二旋转轴(14)铰接有天线基座(15)，天线基座(15)上通过第三旋转轴(16)铰接有若干个天线电极(17)，底座(8)内设有传感器芯片(7)，传感器芯片(7)包括用于将天线接收的无线信号转换为上电复位电路和传感器接口电路正常工作所需的电源电压的整流器；用于将传感器接口电路的复位清零的上电复位电路；用于将湿度传感器检测的信号转换为相对应的输出数字信号的传感器接口电路；用于检测环境温度的湿度传感器以及用于将输出数字信号的ASK反向散射调制的调制电路；整流器的两输出端分别与上电复位电路的电源端和传感器接口电路的电源端相连，传感器接口电路的复位端接上电复位电路的输出端，传感器接口电路的输入端接湿度传感器，传感器接口电路的输出端接调制电路的输入端，调制电路的输出端分别与圆形天线(4)、线形天线(5)相连，所述第一旋转轴(9)、第二旋转轴(14)和第三旋转轴(16)内均设置有两组相互垂直的齿轮组(17)，每一个齿轮组(17)连接有一个步进电机(18)，步进电机(18)通过驱动器(19)连接至控制器(20)，控制器(20)上设有感应开关，所述感应开关通过无线连接有移动终端。
2.根据权利要求1所述的一种无线传感器，其特征在于，所述支撑柱(1)之间设置有加强筋(20)。
3.根据权利要求1所述的一种无线传感器，其特征在于，所述湿度传感器采用标准CMOS工艺制造，采用梳状铝电极结构、梳状多晶硅加热结构，并覆盖聚酰亚胺作为湿度感应层，湿度感应层与铝电极结构之间设有钝化层。
4.根据权利要求1所述的一种无线传感器，其特征在于，所述的控制器(20)采用单片机。
5.根据权利要求1所述的一种无线传感器，其特征在于，还包括固定装置，所述底座(8)通过固定螺母与固定装置相连。
6.根据权利要求1所述的一种无线传感器，其特征在于，所述的固定装置包括与底座(8)连接的固定板，固定板相对的两侧伸出形成连接板，连接板通过固定螺钉连接有环形卡箍，环形卡箍内侧面设置有防滑槽。
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