CN203930908U - 金属矿山用有源rfid标签 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种金属矿山用有源RFID标签，包括低频接收装置、高频发射装置、解码装置、内置存储装置、微处理器、电源重置装置以及指示设备，低频接收装置连接解码器，解码器接入微处理器的输入端，电源重置装置接入微处理器的复位端，内置存储装置连接微处理器，微处理器的输出端连接高频发射装置。本实用新型采用低频频段接收信号，高频频段发射信号，在金属矿山井下等潮湿恶劣的环境中，也能够精准控制发射和收信距离，本实用新型采用功耗极低的高频发射装置来实现，发射信号的能耗低，可有效延长标签电池的使用寿命，由此解决了低频信号发射需要较大功率无法用标签本身的电池来驱动的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及电子通信设备领域，尤其涉及有源RFID标签。
背景技术
物联网技术主要是基于RFID技术，RFID频段划分为低频（100-125KHz），高频(13.56Mhz)，超高频(800-900Mhz，2.45GHz，5.8GHz)等。RFID标签分为有源标签和无源标签。其中13.56MHz的RFID无源标签读取距离短，使用单边天线读取距离为10-40cm，使用对称双边天线读取距离可达到80-100cm，天线高度为150cm左右，占用空间大，适合于放置在矿山井口用于矿山进出口人员的考勤，不适用于矿山井下人员和物品的感知。超高频段（UHF）可实现远距离读卡，UHF频段受水，金属干扰很大。矿山井下地下水丰富，围岩中金属含量高，UHF频段的RFID使用受到限制。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种金属矿山用有源RFID标签，通过高低频信号转换，使得标签能够适用于金属矿山井下环境，确保标签灵敏度。
本实用新型解决技术问题所采用的技术方案是：
金属矿山用有源RFID标签，其特征在于：所述有源RRID标签包括低频接收装置、高频发射装置、解码装置、内置存储装置、微处理器、电源重置装置以及指示设备，所述低频接收装置连接所述解码器，所述解码器接入所述微处理器的输入端，所述电源重置装置接入所述微处理器的复位端，所述内置存储装置连接所述微处理器，所述微处理器的输出端连接所述高频发射装置。
在采用上述技术方案的同时，本实用新型还可以采用或者组合采用以下进一步的技术方案：
所述低频接收装置包括两个垂直放置的低频天线和低频接收电路，所述低频天线与低频接收电路连接，所述低频接收电路连接所述解码装置。
所述解码装置包括反向器和触发器，反向器连接所述触发器构成硬件解码装置并接入所述微处理器的输入端，所述触发器的市售型号是TC7W74，所述反向器的市售型号是TC7W14。
所述电源重置装置包括电源重置芯片和电池，所述电源重置芯片接所述微处理器的复位端，所述电源重置芯片的市售型号是BD4725G。
所述内置存储装置为EEPROM芯片，市售型号为AT24C01。
所述有源RFID标签还包括时钟电路，时钟电路连接所述微处理器的计时端。
所述高频发射装置包括高频发射电路和高频天线，所述微处理器的输出端接入所述高频发射电路。
所述指示设备包括外部发光二极管组，所述发光二极管组中的发光二极管各自连接微处理器。
本实用新型的有益效果是：本实用新型的有源RFID标签采用108kHz左右的低频频段接收信号，312MHz左右的高频频段发射信号，低频频段接收信号的强度与发射距离、有无阻挡以及有无水分几乎无关，只有当本实用新型的有源RFID标签进入发射装置发射的低频信号接受范围内时，才会工作并接收和发送信号，因此，本实用新型的有源RFID标签在金属矿山井下等潮湿恶劣的环境中，也能够精准控制发射和收信距离，只要按照一定的距离要求放置好信号发射装置，就能够准确无误地使本实用新型的有源RFID标签进行收发信号，并且，本实用新型本身的通信采用功耗极低的高频发射装置来实现，发射信号的能耗低，可有效延长标签电池的使用寿命，由此解决了低频信号发射需要较大功率无法用标签本身的电池来驱动的问题；此外，本实用新型的标签能够自动进入休眠状态，间隔一段时间进行唤醒，进一步节约了电能消耗，延长电池使用寿命，本实用新型的标签在解码方式上采用反向器与触发器组合而成的硬件解码，效率高，功耗低、热功耗低，更适合于其使用场合。
附图说明
图1为本实用新型的整体结构图。
图2为本实用新型的电路图。
具体实施方式
参照附图。
本实用新型的有源RFID标签包括低频接收装置1、高频发射装置2、解码装置3、内置存储装置4，微处理器5，电源重置装置6以及指示设备7。
低频接收装置1连接解码装置3，向解码装置3发送所接收的低频信号，解码装置3根据曼彻斯特编码规则进行解码。
解码装置3接入微处理器5的输入端，将解码后的信号送至微处理器5。
微处理器5的输出端连接高频发射装置2，微处理器5将输出信号经过曼彻斯特编码从输出端送至高频发射装置2进行发送信号。
低频接收装置1包括两个垂直放置的低频天线ANT1、ANT2以及低频接收电路8，可以从两个方向接收信号，确保收信范围，两个低频天线ANT1和ANT2和低频接收电路8连接，其接收的低频信号通过低频接收电路8变频送入至解码装置3。
高频发射装置2包括高频发射天线ANT3和高频发射电路9，微处理器5的输出端送出的信号由高频发射电路9进行变频至高频发射天线ANT3送出。
微处理器5为微处理芯片IC3，其市售型号为HD404394。
内置存储装置为EEPROM芯片IC2，其市售型号为AT24C01。EEPROM芯片IC2的引脚1、2、3悬空，EEPROM芯片IC2的引脚4接地，EEPROM芯片IC2的引脚5和微处理芯片IC3的引脚25连接，EEPROM芯片IC2的引脚6与微处理芯片IC3的引脚26连接，EEPROM芯片IC2用于存储标签的身份识别信息。
电源重置装置包括电源重置芯片IC5和电池BT1，电源重置芯片IC5的市售型号为BD4725G，电源重置芯片IC5的引脚1、2、3接地，电源重置芯片IC5的引脚4连接微处理芯片IC3的引脚20（复位端），当标签需要重启时，通过电源重置芯片IC5对微处理器3进行复位。
解码装置3包括反向器IC4和触发器IC6，反向器IC4的市售型号为TC7W14，触发器IC6的市售型号为TC7W74，反向器IC4的引脚1连接触发器IC6的引脚5，反向器IC4的引脚2连接微处理芯片IC3的引脚29，反向器IC4的引脚7连接触发器IC6的引脚6，触发器IC6的引脚1连接反向器IC4的引脚2，触发器IC6的引脚2连接EEPROM芯片IC2的引脚7，并通过电阻R13连接电池BT1，触发器IC6的引脚3和微处理器IC3的引脚30端子连接，触发器IC6的引脚4接地，触发器IC6引脚5连接反相器IC4的引脚1，触发器IC6的引脚6连接反向器IC4的引脚7，触发器IC6的引脚7通过电容C8接地，并通过电阻R25连接电源，触发器IC6的引脚8连接电源电池BT1。触发器IC6和反向器IC4连接成可以通过硬件解码模式进行解码的解码装置3，对低频接收电路8所接收的信号进行解码。
本实用新型的有源RFID标签还包括时钟电路X1，时钟电路X1与微处理芯片IC3的引脚9、10连接，用于控制标签的休眠等待时间。
指示设备7包括外部发光二极管组，发光二极管组中的发光二极管LD1、LD2、LD3、LD4分别连接微处理芯片IC3的引脚1、2、3、4，然后通过电阻集合MP4连接电池BT1，发光二极管LD1、LD2、LD3、LD4构成有源RFID标签的工作指示灯，可用于指示有源RFID标签的工作状态。
本实用新型的RFID标签通过低频接收装置1接收信号，通过高频发射装置2发送信号，其中设有定时装置，通过时钟电路X1产生的时间来进行定时，例如设定休眠时间，当一段时间（例如10s）内没有接收到信号，则自动进入休眠状态，当接到唤醒信号时，重新进入工作状态，也可以设定一定的休眠时间，每隔一定时间（例如5s）自动检测是否收到信号，从而判断是否自动进入唤醒状态，通过休眠和唤醒状态的切换来达到节约电池能源的目的，延长电池的使用寿命。
Claims (8)
1.金属矿山用有源RFID标签，其特征在于：所述有源RRID标签包括低频接收装置、高频发射装置、解码装置、内置存储装置、微处理器、电源重置装置以及指示设备，所述低频接收装置连接所述解码装置，所述解码装置接入所述微处理器的输入端，所述电源重置装置接入所述微处理器的复位端，所述内置存储装置连接所述微处理器，所述微处理器的输出端连接所述高频发射装置。
2.如权利要求1所述的金属矿山用有源RFID标签，其特征在于：所述低频接收装置包括两个垂直放置的低频天线和低频接收电路，所述低频天线与低频接收电路连接，所述低频接收电路连接所述解码装置。
3.如权利要求1所述的金属矿山用有源RFID标签，其特征在于：所述解码装置包括反向器和触发器，反向器连接所述触发器构成硬件解码装置并接入所述微处理器的输入端，所述触发器的市售型号是TC7W74，所述反向器的市售型号是TC7W14。
4.如权利要求1所述的金属矿山用有源RFID标签，其特征在于：所述电源重置装置包括电源重置芯片和电池，所述电源重置芯片连接所述微处理器的复位端，所述电源重置芯片的市售型号是BD4725G。
5.如权利要求1所述的金属矿山用有源RFID标签，其特征在于：所述内置存储装置为EEPROM芯片，市售型号为AT24C01。
6.如权利要求1所述的金属矿山用有源RFID标签，其特征在于：所述有源RFID标签还包括时钟电路，时钟电路接入所述微处理器的计时端。
7.如权利要求1所述的金属矿山用有源RFID标签，其特征在于：所述高频发射装置包括高频发射电路和高频天线，所述微处理器的输出端接入所述高频发射电路。
8.如权利要求1所述的金属矿山用有源RFID标签，其特征在于：所述指示设备包括外部发光二极管组，所述发光二极管组中的发光二极管各自连接微处理器。
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