CN203854679U - 一种无源测温装置及列车轴温检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种无源测温装置，包括用于测量温度的温度检测模块和用于将所述温度测量模块输出的温度数据通过天线传输到读写器的无源RFID标签模块；所述无源RFID标签模块将所述温度数据与存储在所述无源RFID标签模块存储器中的标签数据一起传输；所述无源RFID标签模块通过所述天线感应所述读写器的激活信号，获得电源电压，并为所述温度测量模块供电。本实用新型还涉及一种列车轴温检测装置。实施本实用新型的无源温度检测装置，具有以下有益效果：测量精度较高、范围较大、实用场合不受限制。

Description

一种无源测温装置及列车轴温检测装置

技术领域

本实用新型涉及射频识别领域，更具体地说，涉及一种无源测温装置及列车轴温检测装置。

背景技术

    近年来随着RFID技术的迅猛发展，射频识别标签的应用得到了较大的扩展。从之前的仅仅传输存储在标签中表示其身份的数据，扩展到越来越多的应用领域。例如，可以在传输表示身份的数据时，将环境温度数据一起传输，使得读写器或服务器能够得到该标签所在位置的环境温度。这对于对环境温度要求较高的应用有较重要的意义。在现有技术中，通过射频识别技术将无线传输和温度传感技术相结合的方式来实现无线RFID测温虽然已经实现，但是，当前带有温度检测功能的RFID标签主要以有源RFID电子标签为主，无源测温电子标签的种类很少，且其均是在RFID标签芯片内部集成温度传感器，由于成本或技术的限制，这些在电子标签芯片中预置的温度传感器受到一定的限制，其温度测量范围和测量准确度不高，虽然在一些情况下可以实现环境温度的测量，但是，其很难满足一些高温或高精度的温度测量，且由于有源标签需要设置电源，在一些使用场合受到限制。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述测量精度或范围不够、使用受到限制的缺陷，提供一种测量精度较高、测量范围较大、使用不受限制的无源测温装置及列车轴温检测装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种无源测温装置，包括用于测量温度的温度检测模块和用于将所述温度测量模块输出的温度数据通过天线传输到读写器的无源RFID标签模块；所述无源RFID标签模块将所述温度数据与存储在所述无源RFID标签模块存储器中的标签数据一起传输；所述无源RFID标签模块通过所述天线感应所述读写器的激活信号，获得电源电压，并为所述温度测量模块供电，使其工作。 

更进一步地，所述温度检测模块包括由模拟温度传感器和数模转换电路构成或由集成有数模转换电路的数字温度传感器构成。

更进一步地，所述无源RFID标签模块包括依次连接的整流模块、调制模块和稳压模块；所述整流模块一端连接在所述天线上，另一端与所述调制模块一端连接；所述调制模块的另一端与所述稳压模块连接，所述稳压模块输出稳定的电压为所述无源RFID标签模块中的其他模块和所述温度检测模块供电。 

更进一步地，所述无源RFID模块还包括控制单元和存储单元；所述控制单元分别与所述存储单元和所述温度检测模块连接，取得所述存储单元和所述温度检测模块传输来的数据；所述控制单元还与所述调制模块连接，将其取得的数据输送到所述调制单元进行调制，并通过所述天线向外发送。

更进一步地，所述无源RFID模块还包括产生时钟信号并提供给所述控制单元的时钟模块。 

更进一步地，，在所述温度检测模块由模拟温度传感器和数模转换电路构成时，所述温度检测单元还包括基准电压产生单元，所述基准电压产生单元在所述稳压模块提供的电压的基础上，产生用于判断温度值的基准电压并输送到所述模数转换电路。

更进一步地，所述控制单元、存储单元和时钟模块集成在一个MCU或可编程逻辑器件上。 

更进一步地，所述温度测量模块中的模数转换电路设置在所述MCU或可编程逻辑器件上，并通过所述MCU或可编程逻辑器件的数据端口与独立的温度传感器连接。

本实用新型还涉及一种列车轴温检测装置，包括安装在列车车轴上用于测量其温度并将测得数据在设定位置传出的测温装置，所述测温装置是上述任意一项所述的无源测温装置。

实施本实用新型的无源温度检测装置，具有以下有益效果：由于其温度测量模块是独立于无源标签部分的，仅仅是将其取得的数据传输到无源RFID标签的控制部分，再与该无源RFID标签存储的表明其身份的数据一起，通过天线传输出去，这样，可以有针对性地对该无源温度检测装置进行设置，使其适于其使用环境或具有较高的精度。同时，由于其属于无源产品，只有在RFID标签接收到激活信号时才通过上述天线将电磁波转换为电源电压，因此其不存在更换电池的问题，其使用的场合不会受到电池的限制。因此，其测量精度较高、范围较大、实用场合不受限制。

附图说明

图1是本实用新型无源温度检测装置实施例的结构示意图；

图2是所述实施例中该装置的电路结构示意图；

图3是所述实施例中该装置的另一种电路结构示意图；

图4是所述实施例中该装置的再一种电路结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型实施例作进一步说明。

如图1所示，在本实用新型无源温度检测装置的实施例中，该无源测温装置，包括用于测量温度的温度检测模块1和用于将温度测量模块1输出的温度数据通过天线3传输到读写器（图中未示出）的无源RFID标签模块2；其中，无源RFID标签模块2将温度检测模块1送来的温度数据与存储在该无源RFID标签模块存储器中的标签数据（通常表示该标签的身份或该标签所在物体的身份）一起传输。在本实施例中，无源RFID标签模块通过天线3感应上述读写器发出的激活信号，获得电源电压，并为温度测量模块1供电，使其工作；同时，该电源电压也提供给该无源RFID标签的其他需要电源才能工作的模块或单元。总之，该装置并没有通常装置作为电源的电池或外接电源，而是通过天线耦合激活信号并将其整流、稳压而得到电源电压，使整个装置能够得电工作。 

在本实施例中，温度检测模块1由模拟温度传感器和数模转换电路构成或由设置有数模转换电路的数字温度传感器构成。也就是说，本实施例中的温度检测模块并不是设置或集成在上述无源RFID标签中的，可以根据该装置的使用场合而对其进行选择。例如，如果使用的场合温度变化较小，但是对温度的精度要求较高，则可以选择该温度范围内测温范围较小，但精度较高的温度检测模块；又如，如果使用场合的温度变化范围大，但是对温度的精度要求不高，则可以选择测量范围较大，精度较低的温度检测模块。同时，由于在本实施例中其电源是通过天线3耦合而得，不存在电池作为电源的情况，也就不存在更换电池的需要，所以其可以在任何环境长期使用，不会受到使用场合的限制。

图2示出了本实施例中该测温装置较为详细的情况。在图2中，无源RFID标签模块2包括依次连接的整流模块21、调制模块22、稳压模块23、控制单元24、时钟模块25和存储单元26；其中，整流模块21一端连接在天线3上，另一端与调制模块22一端连接；调制模块22的另一端与稳压模块23连接，稳压模块23输出稳定的电压为该无源RFID标签模块2中的其他模块和温度检测模块2供电；控制单元24分别与存储单元26和温度检测模块1连接，取得存储单元26和温度检测模块1传输来的数据；控制单元24还与调制模块22连接，将其取得的数据输送到调制单元22进行调制，并通过天线3向外发送；而时钟模块25产生时钟信号并提供给控制单元24。 

总之，在本实施例中，该无源RFID标签模块2包含整流模块21、调制模块22、稳压模块23、控制模块24、时钟模块25、存储模块26。天线3与整流模块21电连接，整流模块21与调制模块22电连接，调制模块22与稳压模块23电连接，稳压模块23输出电源电压VDD为控制模块24、时钟模块25、存储模块26和温度检测模块1供电，分别连接到这些模块的电源线上，控制模块24分别与时钟模块25、存储器模块26、温度检测模块3相连，还与调制模块22相连。当该无源测温装置经过标签阅读器天线的电磁场区时，天线3感应电磁场产生电能，经整流模块21后转变成DC电压，然后经过稳压模块23后，产生电压稳定的电源VDD为控制模块24、时钟模块25、存储模块26和温度检测模块1供电，时钟模块25产生时钟，控制模块24被供电和激活后，控制温度检测模块1进行温度测量并从获取测量的温度数据，然后把温度数据和存储在存储模块26内的其它相关数据一起由调制模块22对天线3接收的电磁波进行反向调制，把数据返回到地面阅读器。

图2中，为了便于表示起见，上述各模块或单元是分别示出的，当然在实际应用中，由这些分离的组件按照其连接关系连接而构成装置也是可行的。但是更多的情况是，将控制模块、存储模块、时钟模块集成或设置在一块MCU或PLD或FPGA芯片内，因此这些模块可以由一个MCU或PLD或FPGA芯片27（存储及控制模块）来实现。请参见图3。

如上所述，在本实施例中，温度检测模块1可以是集成的数字温度温度传感器芯片，也可以是由低电压低功耗的模拟温度传感器以及A/D转换单元构成；请参见图4，在所述温度检测模块由模拟温度传感器和数模转换电路构成时，该温度检测单元1还包括基准电压产生单元13，基准电压产生单元13在稳压模块23提供的电压的基础上，产生用于判断温度值的基准电压并输送到模数转换电路12。即温度检测模块1包括低电压低功耗的模拟温度传感器11、基准电压产生（VREF）单元12、模数（A/D）转换电路33，其中温度传感器11的输出端连接到A/D转换电路13的模拟信号输入端，基准电压单元32的输出端连接到A/D转换电路13的基准电压输入端，A/D转换电路13的输出端连接到存储及控制模块27。

此外，在可能的情况下，温度测量模块1中的模数转换电路13也可以设置在上述MCU或可编程逻辑器件上，并通过所述MCU或可编程逻辑器件的数据端口与独立的模拟温度传感器11连接。此时，通常是该MCU或可编程逻辑器件上本来就存在模数转换电路；即MCU集成有A/D转换器，因此，可以把控制模块、存储器模块、时钟模块以及温度检测模块的A/D转换器和基准电压模块由一个集成这些功能的MCU芯片来实现，模拟温度传感器与该MCU相应的端口电连接。在这种情况下，图3所示的温度检测模块可以是集成的数字温度温度传感器芯片，也可以是模拟温度传感器，还可以是由模拟温度传感器以及A/D转换单元构成。

在本实施例中，还涉及一种铁路列车车辆的轴温检测装置，该装置包括安装在列车车轴上用于测量其温度并将测得数据在设定位置传出的测温装置，所述测温装置是上述任意一项所述的无源测温装置。在这种情况下，稳压模块23选用输出电压为1.6V的；温度检测模块1选用模拟温度传感器和A/D转换芯片结合构成，，它们的最低工作电压都为1.5V，并且功耗极低，能适应无源RFID供电的要求，此外A/D转换芯片选用SAR类型的模－数转换器，具有很快的A/D转换速度，因此温度传感器和A/D转换芯片构成的温度检测模块1能快速测量温度，能适应快速行驶的铁路车辆经过安装在地面的标签阅读器时的时间要求。

此外，由于在本实施例中使用的无线测温模块采用无源方式，不用附带电源，因此进一步简化电路结构，降低成本；而通过电磁感应来获得电源，可在一定程度上节省了能源，也在一定程度上增强了设备的使用安全性，延长了设备的使用寿命。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种无源测温装置，其特征在于，包括用于测量温度的温度检测模块和用于将所述温度测量模块输出的温度数据通过天线传输到读写器的无源RFID标签模块；所述无源RFID标签模块将所述温度数据与存储在所述无源RFID标签模块存储器中的标签数据一起传输；所述无源RFID标签模块通过所述天线感应所述读写器的激活信号，获得电源电压，并为所述温度测量模块供电。

2.根据权利要求1所述的无源测温装置，其特征在于，所述温度检测模块包括由模拟温度传感器和数模转换电路构成或由集成有数模转换电路的数字温度传感器构成。

3.根据权利要求2所述的无源测温装置，其特征在于，所述无源RFID标签模块包括依次连接的整流模块、调制模块和稳压模块；所述整流模块一端连接在所述天线上，另一端与所述调制模块一端连接；所述调制模块的另一端与所述稳压模块连接，所述稳压模块输出稳定的电压为所述无源RFID标签模块中的其他模块和所述温度检测模块供电。

4.根据权利要求3所述的无源测温装置，其特征在于，所述无源RFID模块还包括控制单元和存储单元；所述控制单元分别与所述存储单元和所述温度检测模块连接，取得所述存储单元和所述温度检测模块传输来的数据；所述控制单元还与所述调制模块连接，将其取得的数据输送到所述调制单元进行调制，并通过所述天线向外发送。

5.根据权利要求4所述的无源测温装置，其特征在于，所述无源RFID模块还包括产生时钟信号并提供给所述控制单元的时钟模块。

6.根据权利要求5所述的无源测温装置，其特征在于，在所述温度检测模块由模拟温度传感器和数模转换电路构成时，所述温度检测单元还包括基准电压产生单元，所述基准电压产生单元在所述稳压模块提供的电压的基础上，产生用于判断温度值的基准电压并输送到所述模数转换电路。

7.根据权利要求6所述的无源测温装置，其特征在于，所述控制单元、存储单元和时钟模块设置在一个MCU或可编程逻辑器件上。

8.根据权利要求7所述的无源测温装置，其特征在于，所述温度测量模块中的模数转换电路设置在所述MCU或可编程逻辑器件上，并通过所述MCU或可编程逻辑器件的数据端口与独立的温度传感器连接。

9.一种列车轴温检测装置，包括安装在列车车轴上用于测量其温度并将测得数据在设定位置传出的测温装置，其特征在于，所述测温装置是如权利要求1-8任意一项所述的无源测温装置。