CN106991464A - 一种集成mems传感的超高频rfid标签及读出装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种集成MEMS传感的超高频RFID标签，包括集成为一体的MEMS传感器基片和超高频RFID基片，所述MEMS传感器基片包括机械元件、机械量转电量元件和信号处理电路，所述机械元件、机械量转电量元件和信号处理电路依次连接，所述超高频RFID基片包括微型印刷天线、射频电路模块、模拟电路模块和数字电路模块，所述微型印刷天线、射频电路模块、模拟电路模块和数字电路模块依次连接。本发明还明公开了该标签的读写装置。本发明的RFID标签芯片可通过微型印刷微型印刷天线采集10米外的10微瓦能量，MEMS和RFID单芯片集成可解决传感芯片即时通电、即时读取、即时关闭电源的难题。本发明可以将传感器的实时信息进行传递。

Description

一种集成MEMS传感的超高频RFID标签及读出装置
技术领域
本发明涉及RFID领域，尤其涉及一种集成MEMS传感的超高频RFID标签及读出装置。
背景技术
当今的趋势，无论是物联网的发展、智能手机的热潮、移动网络的崛起，都和传感器有着密切的关系。传感器已经渗透到我们日常生活，存在于每个角落，大到汽车、工业设备，小到手机，都大量使用了各种传感器——这正符合了智能化的潮流，而传感器则是其中最基本也是最重要的一环。
传感器种类多样，因此根据用途、原理都有特定的分类。例如接近传感器、霍尔传感器、温度/压力传感器、电流传感器等等。而传感技术在近年来也得到了长足的发展，MEMS就是最具代表性的例子，完整的MEMS是由微传感器、微执行器、信号处理和控制电路、通讯接口和电源等部件组成的一体化的微型器件系统，能够将信息的获取、处理和执行集成在一起，组成具有多功能的微型系统，从而大幅度地提高系统的自动化、智能化和可靠性水平，还能够使得制造商能将一件产品的所有功能集成到单个芯片上，从而降低成本，适用于大规模生产。大把事故MEMS传感器无法实时上传信息到云端，无法及时获取信息。
发明内容
发明目的：本发明针对现有技术存在的问题，提供一种集成MEMS传感的超高频RFID标签及读出装置，可以实现传感器数据实时上传。
技术方案：本发明所述的集成MEMS传感的超高频RFID标签，包括集成为一体的MEMS传感器基片和超高频RFID基片，所述MEMS传感器基片包括机械元件、机械量转电量元件和信号处理电路，所述机械元件、机械量转电量元件和信号处理电路依次连接，所述超高频RFID基片包括微型印刷天线、射频电路模块、模拟电路模块和数字电路模块，所述微型印刷天线、射频电路模块、模拟电路模块和数字电路模块依次连接。
进一步的，所述射频电路模块包括匹配网络、静电释放器、调制器、解调器和整流电路，所述匹配网络连接微型印刷天线，所述静电释放器、调制器、解调器和整流电路分别连接所述匹配网络。
进一步的，所述模拟电路模块包括稳压电路、时钟电路和上电复位电路，所述稳压电路分别连接所述调制器、解调器和整流电路，所述时钟电路和上电复位电路相互连接。
进一步的，所述数字电路模块包括数字控制电路和芯片，所述数字控制电路分别连接所述时钟电路和上电复位电路，所述芯片连接所述数字控制电路。
进一步的，所述机械量转电量元件具体为机电元件或机光电元件。
本发明所述的标签的读出装置，包括主控制器、通信模块、卡模块、电源、存储器和超高频RFID模块，所述通信模块、SIM卡、电源、存储器和超高频RFID模块分别连接所述主控制器。
进一步的，所述超高频RFID模块包括MCU、超高频RFID基带电路、超高频RFID射频电路、滤波匹配电路和超高频RFID微型印刷天线，所述MCU、超高频RFID基带电路、超高频RFID射频电路、滤波匹配电路和超高频RFID微型印刷天线依次连接。
进一步的，还包括输入模块和输出模块，所述输入模块和输出模块分别连接所述主控制器。
进一步的，还包括外部接口，所述外部接口连接所述主控制器。
有益效果：本发明与现有技术相比，其显著优点是：
1、本发明将MEMS传感和超高频RFID标签结合，可以实时保存传感器的信息(温度、湿度，速度，压力等)，需要了解物品信息时，直接通过读写器读取标签信号，可以实时了解当前物品状态信息。如可以实时了解当前汽车胎压状态，这段时间以来的胎压记录；再比如，可以实时监测微喷墨打印头的温度，避免温度过高损坏机器。还可以实时读取生产车间中的湿度等，用来进行3D人体运动测量，对每一个动作进行记录，教练们对结果分析，反复比较，以便提高运动员的成绩。解决人们在日常生活领域或者工业领域所发生的信息掌握不及时等问题。
2、本发明采用高效微型印刷天线、整流、电荷泵设计和超低功耗电路设计，且MEMS和RFID单芯片集成，可以解决传感芯片即时通电、即时读取、即时关闭电源的难题。
3、本发明的RFID标签芯片可通过微型印刷天线采集10米外的10微瓦能量。
附图说明
图1是本发明提供的MEMS传感器基片的系统框图；
图2是本发明提供的超高频RFID基片的系统框图
图3是读出装置的系统框图；
图4是超高频RFID模块的系统框图；
图5是本发明应用于特殊药品运输过程中的布置示意图。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供了一种集成MEMS传感的超高频RFID标签，如图1和图2所示，包括集成为一体的MEMS传感器基片和超高频RFID基片，MEMS传感器基片包括机械元件、机械量转电量元件和信号处理电路，机械元件、机械量转电量元件和信号处理电路依次连接，超高频RFID基片包括微型印刷天线、射频电路模块、模拟电路模块和数字电路模块，微型印刷天线、射频电路模块、模拟电路模块和数字电路模块依次连接。机械量转电量元件具体为机电元件或机光电元件。收到物理待测量后，机械元件将物理待测量机械量化，转换为机械量，机电元件或机光电元件将机械量转换为电量，信号处理电路将电量再转为电信号输出。其中，射频电路模块包括匹配网络、静电释放器、调制器、解调器和整流电路，匹配网络连接微型印刷天线，静电释放器、调制器、解调器和整流电路分别连接匹配网络。模拟电路模块包括稳压电路、时钟电路和上电复位电路，稳压电路分别连接调制器、解调器和整流电路，时钟电路和上电复位电路相互连接。数字电路模块包括数字控制电路和芯片，数字控制电路分别连接时钟电路和上电复位电路，芯片连接数字控制电路。
实施例2
本实施例为实施例1中标签的读出装置，如图3所示，包括主控制器、通信模块、卡模块、电源、存储器、用于自组网的蓝牙超高频RFID模块、外部接口、输入模块和输出模块，所述通信模块、卡模块、电源、存储器、蓝牙超高频RFID模块、外部接口、输入模块和输出模块分别连接所述主控制器。主控制器为数据处理中心和控制中心，通信模块用于进行数据通信，卡模块为芯片卡及周围电路，芯片卡可以为SIM卡，电源为各模块提供能源，存储器用于存储数据，超高频RFID工作频率是840-925M Hz。外部接口用于外接各种设备，例如耳机，输入模块用于输入数据，输出模块用于输出数据，例如USB。
如图4所示，超高频RFID模块包括MCU、超高频RFID基带电路、超高频RFID射频电路、滤波匹配电路和超高频RFID微型印刷天线，MCU、超高频RFID基带电路、超高频RFID射频电路、滤波匹配电路和超高频RFID微型印刷天线依次连接。
本实施例可以用于特殊药品在运输过程中，特殊药品在运输过程中需要特定的物理环境，以确保药品在运输过程中品质不会发生改变，这个时候就需要在药品运输过程中实时监测温度湿度的变化。如图5所示，在物流车厢里，安装集成MEMS传感的超高频RFID标签及相应的读出装置，传感器基片具体是MEMS温湿度传感器基片，传感器基片将物理信号传输到超高频RFID标签中，由于传感器基片与UHF RFID标签芯片共用RFID传输协议，所以温湿度信息会传输到标签芯片中，读写器激活无源标签芯片后，可实时读取信息，并上传到产品溯源平台上。一旦温湿度出现过高或者过低状态，则相应的电脑程序会发出报警，并将报警信息发送到绑定的电话中。本发明完美解决了食品、特殊药品等的追本溯源，确保在运输环节中不会发生品质改变。除此以外，本发明还可以运用在汽车轮胎压力、速度，人们日常运动中能量消耗等数据的实时监控中，为人们的工业运行，日常生活提供便捷和安全。
以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例而已，不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (9)

1.一种集成MEMS传感的超高频RFID标签，其特征在于：包括集成为一体的MEMS传感器基片和超高频RFID基片，所述MEMS传感器基片包括机械元件、机械量转电量元件和信号处理电路，所述机械元件、机械量转电量元件和信号处理电路依次连接，所述超高频RFID基片包括微型印刷天线、射频电路模块、模拟电路模块和数字电路模块，所述微型印刷天线、射频电路模块、模拟电路模块和数字电路模块依次连接,所述MEMS传感器基片的信号处理电路还连接至所述超高频RFID基片的数字电路模块。
2.根据权利要求1所述的集成MEMS传感的超高频RFID标签，其特征在于：所述射频电路模块包括匹配网络、静电释放器、调制器、解调器和整流电路，所述匹配网络连接微型印刷天线，所述静电释放器、调制器、解调器和整流电路分别连接所述匹配网络。
3.根据权利要求2所述的集成MEMS传感的超高频RFID标签，其特征在于：所述模拟电路模块包括稳压电路、时钟电路和上电复位电路，所述稳压电路分别连接所述调制器、解调器和整流电路，所述时钟电路和上电复位电路相互连接。
4.根据权利要求3所述的集成MEMS传感的超高频RFID标签，其特征在于：所述数字电路模块包括数字控制电路和芯片，所述数字控制电路分别连接所述时钟电路和上电复位电路，所述芯片连接所述数字控制电路。
5.根据权利要求1所述的集成MEMS传感的超高频RFID标签，其特征在于：所述机械量转电量元件具体为机电元件或机光电元件。
6.一种权利要求1-5中任意一项所述的标签的读出装置，其特征在于：包括主控制器、通信模块、卡模块、电源、存储器和超高频RFID模块，所述通信模块、卡模块、电源、存储器和超高频RFID模块分别连接所述主控制器。
7.根据权利要求6所述的读出装置，其特征在于：所述超高频RFID模块包括MCU、超高频RFID基带电路、超高频RFID射频电路、滤波匹配电路和超高频RFID微型印刷天线，所述MCU、超高频RFID基带电路、超高频RFID射频电路、滤波匹配电路和超高频RFID微型印刷天线依次连接。
8.根据权利要求6所述的读出装置，其特征在于：还包括输入模块和输出模块，所述输入模块和输出模块分别连接所述主控制器。
9.根据权利要求6所述的读出装置，其特征在于：还包括外部接口，所述外部接口连接所述主控制器。
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