CN105243347A - 一种基于无源标签的监测电路 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于无源标签的监测电路，用于无源无线开关型传感设备的监测，包括：开关组件和UHF？RFID标签；所述开关组件为一个开关器件或若干个相互串联的开关器件；所述UHF？RFID标签包括UHF？RFID芯片和耦合天线；开关组件接入所述UHF？RFID芯片的OUT引脚与ADD引脚之间，所述开关器件与UHFRFID芯片形成检测回路，所述UHF？RFID芯片的RFN引脚与RFP引脚分别与所述耦合天线相连；耦合天线在UHF读写器射频开启状态下耦合获取电能为所述UHF？RFID芯片供电，所述UHF？RFID芯片根据检测回路的状态配置寄存器中的检测位，并响应UHF读写器的请求通过耦合天线反馈所述检测位的值以及自身的标识ID。无需使用电池、或其它有线电源，工作能量由UHF读写器提供，使得设备长寿命得以实现。
Description
技术领域
本发明涉及监测技术领域，具体地，涉及一种基于无源标签的监测电路。
背景技术
目前技术中的监测系统通常为有源系统，即需要连接电网或自配电池方能正常完成监测工作。连接电网的要求是的检测系统的安装受到很大的限制，而需要自配电源的监测系统则需要定期更换电源，而电源的埋置或老化等又会对土壤、水资源等周围环境造成难以恢复的污染。
在当前群众环保意识日益增加、水资源日益紧缺的情况下，如RFID防盗锁具、资产防盗(如珠宝防盗)、物体位移监测、白蚁检测桩等监测装置中，亟需提出一种体积小、轻便无源的监测装置，本发明能对此类应用提供有效技术支持。特别的，本发明在白蚁防治领域有着非常好的应用实例。
现有的白蚁检测装置主要采用人工肉眼识别，基于射频识别技术的白蚁检测装置主要采用有源射频识别技术，在检测装置中配置大容量电池，但电池中的汞对地下水源有强烈的污染作用，并且难以降解；有源白蚁检测装置解决了药物防治中的定位问题，但引入了新的污染，对药物防治的污染问题没有任何解决，而且还加剧了对水资源的污染。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于无源标签的监测电路。
根据本发明提供的一种基于无源标签的监测电路，用于无源无线开关型传感设备的监测，包括：开关组件和UHFRFID标签；所述开关组件为一个开关器件或若干个相互串联的开关器件；所述UHFRFID标签包括UHFRFID芯片和耦合天线；
所述开关组件接入所述UHFRFID芯片的OUT引脚与ADD引脚之间，所述开关器件与所述UHFRFID芯片形成检测回路，所述UHFRFID芯片的RFN引脚与RFP引脚分别与所述耦合天线相连；
所述耦合天线在UHF读写器射频开启状态下耦合获取电能为所述UHFRFID芯片供电，所述UHFRFID芯片根据所述检测回路的状态配置寄存器中的检测位，并响应所述UHF读写器的请求通过所述耦合天线反馈所述检测位的值以及自身的标识ID。
作为一种优化方案，所述UHFRFID芯片的OUT引脚与ADD引脚通过退耦模块与所述开关组件相连，所述退耦模块包括第一电感、第二电感和第一电容；
所述第一电感的一端接所述OUT引脚，另一端接所述第一电容的第一极；所述第二电感的一端接所述ADD引脚，另一端接所述第一电容的第二极；所述开关组件的两端各与所述第一电容的一极相连。
作为一种优化方案，所述耦合天线包括相互对称设置在基板表面的两个天线部分，每个天线部分都包含两个弯曲部；所述两个天线部分分别与所述UHFRFID芯片的RFN引脚与RFP引脚连接；
所述UHFRFID芯片的RFN引脚与RFP引脚互连。
作为一种优化方案，所述耦合天线包括正极板形天线、地极板形天线以及低损耗射频微波材料基板；所述正极板形天线与地极板形天线分别设置于所述低损耗射频微波材料基板的上下表面；
所述正极板形天线与所述UHFRFID芯片的RFP引脚相连，所述地极板形天线与UHFRFID芯片的RFN引脚相连。
作为一种优化方案，还包括第二电容；所述UHFRFID芯片的RFN引脚与RFP引脚分别与所述第二电容的两极相连。
作为一种优化方案，所述耦合天线远离所述UHFRFID芯片一端的所述正极板形天线与所述地极板形天线短路相连。
作为一种优化方案，所述耦合天线还包括第三电容；所述耦合天线远离所述UHFRFID芯片一端的所述正极板形天线与所述地极板形天线分别与所述第三电容的两极相连。
作为一种优化方案，所述开关器件为电接触开关。
作为一种优化方案，所述UHFRFID芯片为裸封装或塑封封装。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1.因为UHF芯片的ID功能，可以实现白蚁检测地上设备的ID功能，方便管理。
2.地上设备不需要使用电池、或其它有线电源，工作能量由UHF读写器提供，使得设备长寿命得以实现。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。附图中：
图1是可选实施例的一种基于无源标签的监测电路示意图；
图2是耦合天线的天线部分结构示意图；
图3-图8是可选实施例的几种抗金属标签的耦合天线结构示意图；
图9是一种裸封装UHFRFID芯片；
图10是一种塑封封装UHFRFID芯片。
其中，L1-第一电感；L2-第二电感；c1-第一电容；c2-第二电容；c3-第三电容；ANT1-正极板形天线；ANT2-地极板形天线；k1、k2、k3-开关器件。
具体实施方式
下文结合附图以具体实施例的方式对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，还可以使用其他的实施例，或者对本文列举的实施例进行结构和功能上的修改，而不会脱离本发明的范围和实质。
本发明提供一种基于无源标签的监测电路，用于无源无线开关型传感设备的监测，如图1所示，包括：开关组件和UHFRFID标签；所述开关组件为一个开关器件或若干个相互串联的开关器件k1、k2、k3；所述UHFRFID标签包括UHFRFID芯片和耦合天线；
所述开关组件接入所述UHFRFID芯片的OUT引脚与ADD引脚之间，所述开关器件与所述UHFRFID芯片形成检测回路，所述UHFRFID芯片的RFN引脚与RFP引脚分别与所述耦合天线相连；
所述耦合天线在UHF读写器射频开启状态下耦合获取电能为所述UHFRFID芯片供电，所述UHFRFID芯片根据所述检测回路的状态配置寄存器中的检测位，并响应所述UHF读写器的请求通过所述耦合天线反馈所述检测位的值以及自身的标识ID。
本发明用于白蚁检测类检测装置中，作为一种实施例，可以用于白蚁检测桩内，所述开关组件与饵料基体相配合，当白蚁啃食饵料基体使得饵料基体发生改变时，所述开关组件中任一开关器件或多个开关器件k1、k2、k3被触发，使得原本闭合的开关器件(k1或k2或k3)断开。而当与所述UHFRFID标签配合的设置有UHF读写器的手持式白蚁检测杆接近读写标签信息时，无源的UHFRFID标签通过天线暂时获得耦合电能，若无白蚁啃食饵料，所有开关器件均保持闭合状态，所述开关器件所在的检测回路为闭合导通，则UHFRFID标签中寄存器内的检测位为1；若断开饵料已被白蚁啃食，存在至少一个开关器件被触发断开，所述开关器件所在的检测回路为断开状态，则UHFRFID标签中寄存器内的检测位置0。所述手持式白蚁检测杆读取UHFRFID标签中寄存器内的检测位的值，即0或1，可获知该白蚁检测桩是否检测到白蚁，而每个UHFRFID标签具有自身标识ID，与检测位的值同时被获取，因此可以准备获知是哪一个白蚁检测桩检测到白蚁活动。由此可用于后续的白蚁研究和治理工作。
通常情况下，可以在建筑周围每隔一段距离埋置一个白蚁检测桩，检测人员绕建筑走一圈或乘车绕一圈即可获得各个白蚁检测桩的数据信息。普通芯片的检测范围仅几厘米，而UHFRFID标签的检测范围可以达到几米，极大的方便了检测人员获取数据的对准工作。本发明使用在白蚁检测桩中，可以免开盖获取检测数据，而无源标签的特性又能够避免埋置电池引发的环境污染和电池更换等问题，具有简单、环保、寿命长的优点。
作为一种实施例，所述UHFRFID芯片的OUT引脚与ADD引脚通过退耦模块与所述开关组件相连，所述退耦模块包括第一电感L1、第二电感L2和第一电容c1；
所述第一电感L1的一端接所述OUT引脚，另一端接所述第一电容c1的第一极；所述第二电感L2的一端接所述ADD引脚，另一端接所述第一电容c1的第二极；所述开关组件的两端各与所述第一电容c1的一极相连。实际电路时会根据当时的设计状态决定第一电容的容值，甚至是是否去除等。
作为一种实施例，所述耦合天线包括相互对称设置在基板表面的两个天线部分，每个天线部分都包含两个弯曲部；所述两个天线部分分别与所述UHFRFID芯片的RFN引脚与RFP引脚连接；
所述UHFRFID芯片的RFN引脚与RFP引脚互连。本实施例中所述天线部分为平面天线，其设置的两个弯曲部的弯曲形状相同，弯折角度均为90度，形成“弓”字形的弯曲结构，见图2所示。UHFRFID标签通过该耦合天线在接近UHF读写器时获取耦合电能，并响应读写器请求通过该耦合天线发送数据。
所述弯曲部实际电路时也可以根据尺寸允许不设置成弯曲状。
作为另一种耦合天线的实施例，如图3所示，所述UHFRFID标签为抗金属标签。本实施例中所述耦合天线包括正极板形天线ANT1、地极板形天线ANT2以及低损耗射频微波材料基板；所述正极板形天线ANT1与地极板形天线ANT2分别设置于所述低损耗射频微波材料基板的上下表面；
所述正极板形天线ANT1与所述UHFRFID芯片的RFP引脚相连，所述地极板形天线ANT2与UHFRFID芯片的RFN引脚相连。本实施例中所述正极板形天线ANT1、地极板形天线ANT2均为微带天线。
作为另一种抗金属标签的实施例，如图4所示，还包括第二电容c2；所述UHFRFID芯片的RFN引脚与RFP引脚分别与所述第二电容c2的两极相连。图4所示的实施例中，所述正极板形天线ANT1与地极板形天线ANT2不短接。加入第二电容c2，可以变小天线尺寸，同时使用高精度的第二电容c2可以调整标签的谐振频率，使其在所需频率上，大大降低设计难度。
在图5公开的一种抗金属标签的实施例中，未在UHFRFID芯片的RFN引脚与RFP引脚之间接入第二电容c2，仅所述耦合天线远离所述UHFRFID芯片一端的所述正极板形天线与所述地极板形天线短路相连。图5所示的实施例可以大大的缩小天线尺寸，缺点是读写距离会有一定损失，无法达到更远的读写距离。
在图6公开的一种抗金属标签的实施例中，在UHFRFID芯片的RFN引脚与RFP引脚之间接入第二电容c2，且所述耦合天线远离所述UHFRFID芯片一端的所述正极板形天线与所述地极板形天线短路相连。图6所示的实施例结合了图4和图5的优点，既可以变小天线尺寸，也可以使用高精度的第二电容c2可以调整标签的谐振频率，使其在所需频率上，大大降低设计难度。
在图7公开的一种抗金属标签的实施例中，所述耦合天线还包括第三电容c3；未在UHFRFID芯片的RFN引脚与RFP引脚之间接入第二电容c2，仅所述耦合天线远离所述UHFRFID芯片一端的所述正极板形天线与所述地极板形天线分别与所述第三电容c3的两极相连。图7所示的实施例和图5所示的实施例在效果上基本相同，天线整体尺寸降低程度没有图5所示的实施例大，但是图7所示的实施例在读写距离的性能上比图5所示的实施例更好。
在图8公开的一种抗金属标签的实施例中，所述耦合天线还包括第三电容c3；在UHFRFID芯片的RFN引脚与RFP引脚之间接入第二电容c2，且所述耦合天线远离所述UHFRFID芯片一端的所述正极板形天线与所述地极板形天线分别与所述第三电容c3的两极相连。图8所示的实施例结合了图4和图7所示实施例的优点。
作为一种实施例，所述开关器件为电接触开关。所述电接触开关可以是干簧管，或弹性电接触开关，或其他霍尔器件开关。
作为一种实施例，所述UHFRFID芯片为如图9所示的裸封装或图10所示的塑封封装。UHFRFID芯片的封装可以根据实际需求做不同形式，而非所提供图9、图10所限制。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等同替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种基于无源标签的监测电路，用于无源无线开关型传感设备的监测，其特征在于，包括：开关组件和UHFRFID标签；所述开关组件为一个开关器件或若干个相互串联的开关器件；所述UHFRFID标签包括UHFRFID芯片和耦合天线；
所述开关组件接入所述UHFRFID芯片的OUT引脚与ADD引脚之间，所述开关器件与所述UHFRFID芯片形成检测回路，所述UHFRFID芯片的RFN引脚与RFP引脚分别与所述耦合天线相连；
所述耦合天线在UHF读写器射频开启状态下耦合获取电能为所述UHFRFID芯片供电，所述UHFRFID芯片根据所述检测回路的状态配置寄存器中的检测位，并响应所述UHF读写器的请求通过所述耦合天线反馈所述检测位的值以及自身的标识ID。
2.根据权利要求1所述的一种基于无源标签的监测电路，其特征在于，所述UHFRFID芯片的OUT引脚与ADD引脚通过退耦模块与所述开关组件相连，所述退耦模块包括第一电感、第二电感和第一电容；
所述第一电感的一端接所述OUT引脚，另一端接所述第一电容的第一极；所述第二电感的一端接所述ADD引脚，另一端接所述第一电容的第二极；所述开关组件的两端各与所述第一电容的一极相连。
3.根据权利要求1所述的一种基于无源标签的监测电路，其特征在于，所述耦合天线包括相互对称设置在基板表面的两个天线部分，每个天线部分都包含两个弯曲部；所述两个天线部分分别与所述UHFRFID芯片的RFN引脚与RFP引脚连接；
所述UHFRFID芯片的RFN引脚与RFP引脚互连。
4.根据权利要求1所述的一种基于无源标签的监测电路，其特征在于，所述耦合天线包括正极板形天线、地极板形天线以及低损耗射频微波材料基板；所述正极板形天线与地极板形天线分别设置于所述低损耗射频微波材料基板的上下表面；
所述正极板形天线与所述UHFRFID芯片的RFP引脚相连，所述地极板形天线与UHFRFID芯片的RFN引脚相连。
5.根据权利要求4所述的一种基于无源标签的监测电路，其特征在于，还包括第二电容；所述UHFRFID芯片的RFN引脚与RFP引脚分别与所述第二电容的两极相连。
6.根据权利要求4或5所述的一种基于无源标签的监测电路，其特征在于，所述耦合天线远离所述UHFRFID芯片一端的所述正极板形天线与所述地极板形天线短路相连。
7.根据权利要求4或5所述的一种基于无源标签的监测电路，其特征在于，所述耦合天线还包括第三电容；所述耦合天线远离所述UHFRFID芯片一端的所述正极板形天线与所述地极板形天线分别与所述第三电容的两极相连。
8.根据权利要求1所述的一种基于无源标签的监测电路，其特征在于，所述开关器件为电接触开关。
9.根据权利要求1所述的一种基于无源标签的监测电路，其特征在于，所述UHFRFID芯片为裸封装或塑封封装。
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