CN211626512U - 一种工作在高频的无源无线传感器结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种工作在高频的无源无线传感器结构，包括：被动数据传输单元和与被动数据传输单元连接的电阻式传感器；被动数据传输单元包括：电阻检测电路；编码电路，与电阻检测电路连接，用于根据电阻检测电路检测的电阻式传感器的阻值对应的检测信号进行编码；无线电源通信电路，用于接收外界的通信发起设备的高频信号后产生电动势为电阻检测电路、编码电路供电。本实用新型的工作在高频的无源无线传感器结构，采用无线电源通信电路，实现了传统测量技术的改进，去除了传输电路的导线连接，去除了电源，使传感器应用更广泛。

Description

一种工作在高频的无源无线传感器结构

技术领域

本实用新型涉及传感器结构技术领域，特别涉及一种工作在高频的无源无线传感器结构。

背景技术

目前，现代测量技术的发展，广泛应用了传感器。传感器将压力、温度、湿度和流量等能感受到被测量的信息，将其转换为电阻变化、电压变化、电流变化的量。

大多数的传感器检测时需要连接传输电路，电源等，不便应用于测量容器内部、动物或人体某个部位。

实用新型内容

本实用新型目的之一在于提供了一种工作在高频的无源无线传感器结构，采用被动数据传输单元，实现了传统测量技术的改进，使传感器应用更广泛，尤其是应用在动物或人体某个部位。

本实用新型实施例提供的一种工作在高频的无源无线传感器结构，包括：被动数据传输单元和与被动数据传输单元连接的电阻式传感器；

被动数据传输单元接收到外界的通信发起设备的高频信号后获得电能，然后对电阻式传感器的阻值进行检测，获得检测信号；被动数据传输单元将检测信号向外界的通信发起设备发送。

优选的，被动数据传输单元包括：

电阻检测电路，与电阻式传感器连接，用于检测电阻式传感器的阻值，获得检测信号；

编码电路，与电阻检测电路连接，用于根据电阻检测电路检测的电阻式传感器的阻值对应的检测信号进行编码；

无线电源通信电路，与电阻检测电路、编码电路电连接；无线电源通信电路用于接收外界的通信发起设备的高频信号后产生电动势为电阻检测电路、编码电路供电，还用于向外界的通信发起设备发送编码后的检测信号。

优选的，电阻式传感器包括：热敏电阻传感器、光敏电阻传感器、电阻应变式传感器和压阻式传感器中一种或多种结合。

优选的，无线电源通信电路的数据传输方式和数据帧格式满足ISO14443、ISO15693、ISO18000-3标准中的一种。

优选的，无线电源通信电路包括：射频通信电路、IC通信电路中一种。

优选的，无线电源通信电路包括：发电电路、感应线圈、整流电路和稳压电路；

感应线圈通过磁场耦合方式感应高频信号的磁场，并使发电电路产生电动势；整流电路的输入端与发电电路连接，整流电路的输出端与稳压电路的输入端连接；稳压电路的输出端分别与电阻检测电路、编码电路电连接。

优选的，工作在高频的无源无线传感器结构还包括：辅助电池、存储器和控制器；

辅助电池与电阻检测电路、编码电路、存储器和控制器电连接，为电阻检测电路、编码电路、存储器和控制器提供电能；

控制器分别与无线电源通信电路、编码电路和存储器电连接；

当控制器检测到无线电源通信电路无输出时，控制辅助电池为电阻检测电路、编码电路供电，接收编码电路输出的信号并将信号存储在存储器内；

当控制器检测到无线电源通信电路有输出时，控制辅助电池停止为电阻检测电路、编码电路供电，读取存储器内存储的信号并通过无线电源通信电路向外发送；同时，控制器还接收编码电路输出的信号通过无线电源通信电路向外界的通信发起设备发送。

优选的，被动数据传输单元和电阻式传感器封装为一体；或，将被动数据传输单元和电阻式传感器分开封装后用导线相连。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1为本实用新型实施例中一种工作在高频的无源无线传感器结构的示意图；

图2为本实用新型实施例中一种无线电源通信电路的示意图；

图3为本实用新型实施例中一种稳压电路的示意图；

图4为本实用新型实施例中一种编码电路的示意图；

图5为本实用新型实施例中又一种工作在高频的无源无线传感器结构的示意图。

图中：

1、电阻式传感器；2、被动数据传输单元；3、通信发起设备；21、无线电源通信电路；22、电阻检测电路；23、编码电路；231、模数转换器；25、控制器；26、辅助电池；27、存储器；211、感应线圈；212、发电电路；213、整流电路；214、稳压电路。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型实施例提供了一种工作在高频的无源无线传感器结构，如图1 所示，包括：被动数据传输单元2和与被动数据传输单元2连接的电阻式传感器1；

被动数据传输单元2接收到外界的通信发起设备3的高频信号后获得电能，然后对电阻式传感器1的阻值进行检测，获得检测信号；被动数据传输单元将检测信号向外界的通信发起设备3发送。

上述技术方案的工作原理及有益效果为：

本实用新型的工作在高频的无源无线传感器结构，采用被动数据传输单元，具体为：被动数据传输单元2接收到外界的通信发起设备3的高频信号后获得电能，然后对电阻式传感器1的阻值进行检测，获得检测信号；被动数据传输单元将检测信号向外界的通信发起设备3发送；实现了传统测量技术的改进，使传感器应用更广泛，尤其是应用在动物或人体某个部位。此外，采用电阻式传感器，相比于市面上的其他产品，由于使用的是电阻式传感器，因此不需要数字化电路及数据通信协议，简化了设计，降低了成本。

在一个实施例中，如图1所示，被动数据传输单元2包括：

电阻检测电路22，与电阻式传感器1连接，用于检测电阻式传感器1的阻值，获得检测信号；

编码电路23，与电阻检测电路22连接，用于根据电阻检测电路22检测的电阻式传感器1的阻值对应的检测信号进行编码；

无线电源通信电路21，与电阻检测电路22、编码电路23电连接；无线电源通信电路21用于接收外界的通信发起设备3的高频信号后产生电动势为电阻检测电路22、编码电路23供电。

上述技术方案的工作原理及有益效果为：

外界的通信发起设备3发送高频信号，无线电源通信电路21接收高频信号后产生电能；电阻检测电路22、编码电路23启动；电阻检测电路22检测电阻式传感器1的电阻变化对应着物理量的变化，然后通过无线电源通信电路21将检测的电阻变化发送到外界的通信发起设备3完成无源无线测量。其中，电阻式传感器为现有传感器是将物理量转变为电阻变化；例如采用光敏电阻、热敏电阻等器件的现有传感器。

本实用新型的工作在高频的无源无线传感器结构，采用无线电源通信电路 21，实现了传统测量技术的改进，去除了传输电路的导线连接，去除了电源，使传感器应用更广泛，尤其是应用在动物或人体某个部位。

在一个实施例中，电阻式传感器1包括：热敏电阻传感器、光敏电阻传感器、电阻应变式传感器和压阻式传感器中一种或多种结合。

在一个实施例中，无线电源通信电路21的数据传输方式和数据帧格式满足ISO14443、ISO15693、ISO18000-3标准中的一种。

在一个实施例中，无线电源通信电路21包括：射频通信电路、IC通信电路中一种。

在一个实施例中，如图2所示，无线电源通信电路21包括：发电电路212、感应线圈211、整流电路213和稳压电路214；

感应线圈211通过磁场耦合方式感应高频信号的磁场，并使发电电路212 产生电动势；整流电路213的输入端与发电电路212连接，整流电路213的输出端与稳压电路214的输入端连接；稳压电路214的输出端分别与电阻检测电路22、编码电路23电连接。

上述技术方案的工作原理及有益效果为：

感应线圈211感应高频信号，然后发电电路212产生电动势。整流电路213 对发电电路212产生的电动势进行整流输出整流后的电压；整流后的电压经过稳压电路214稳压后供给电阻检测电路22、编码电路23。

为了对整流后的电压进行稳压；如图3所示，在一个实施例中，稳压电路214包括：

稳压管Q1，其阳极接地；

三极管Q2，其基极与稳压管Q1的阴极连接，其集电极为稳压电路214的输入端，其发射极为稳压电路214的输出端；

电容C1，一端接地，另一端与稳压电路214的输出端连接；

电阻R1，一端与稳压管Q1的阳极连接，另一端与稳压管的参考极连接；

电容C2，一端接地，另一端与稳压电路214的输入端连接；

电阻R2，一端与稳压电路214的输入端连接，另一端与稳压管的阴极连接；

电容C3，一端与稳压管的阴极连接，另一端与稳压管的参考极连接；

电阻R4，一端与稳压管的参考极连接，另一端与稳压电路214的输出端连接；

电阻R3，一端与稳压电路214的输入端连接，另一端与三极管Q2的基极连接。

上述技术方案的工作原理及有益效果为：

稳压电路214保证输入到电阻检测电路22的电压的稳定，保证电阻式传感器1的电阻检测的准确。其中，稳压电路214中的电容C1接入输出端，将交流干扰信号导入地下，保证输出端的直流电压的稳定。

在一个实施例中，如图4所示，电阻检测电路22包括：标准电阻R5；

标准电阻R5与电阻式传感器1串联后接入稳压电路214的输出端与地线之间。

上述技术方案的工作原理及有益效果为：

以稳压电路214的电压加在标准电阻和电阻式传感器1串联的电路上，检测标准电阻的电压值即可根据电路的计算公式计算出电阻式传感器1的电阻值。

为实现数据的传输，如图4所示，在一个实施例中，编码电路23包括：

运放器U1，其正向输入端接入标准电阻R5和电阻式传感器1之间；

电阻R6，一端接地，另一端接入运放器U1的反向输入端；

电阻R7，一端接运放器U1的反向输入端，另一端接入运放器U1的输出端；

模数转换器231，输入端与运放器U1的输出端连接，其输出端为编码电路 23的输出端。

在一个实施例中，如图5所示，工作在高频的无源无线传感器结构还包括：辅助电池26、存储器27和控制器25；

辅助电池26与电阻检测电路22、编码电路23、存储器27和控制器25电连接，为电阻检测电路22、编码电路23、存储器27和控制器25提供电能；

控制器25分别与无线电源通信电路21、编码电路23、和存储器27电连接；

当控制器25检测到无线电源通信电路21无电压输出到电阻检测电路22 和编码电路23时，控制辅助电池26为电阻检测电路22、编码电路23供电，接收编码电路23输出的信号并将信号存储在存储器27内；

当控制器25检测到无线电源通信电路21有电压输出到电阻检测电路22 和编码电路23时，控制辅助电池26停止为电阻检测电路22、编码电路23供电，读取存储器27内存储的信号并通过无线电源通信电路21向外发送；同时，控制器25还接收编码电路23输出的信号通过无线电源通信电路21向外界的通信发起设备3发送。

上述技术方案的工作原理及有益效果为：

通过辅助电池26、控制器25和存储器27，在没有外界的通信发起设备的载波能量的情况下连续记录所测得的数据，并存储在存储器27中，以便于通信发起设备获得过去一段时间所记录的传感器阻值的变化趋势。更进一步的，辅助电池26还通过充电电路与无线电源通信电路21连接，用于将无线电源通信电路21产生的电能储存；实现无线充电，保证辅助电池26的续航能力。其中，控制器25可以包含在芯片内部也可以为外搭电路。例如：AT89系列单片机。

此外，在没有存在辅助电池26和存储器27时，控制器读取的就是电阻式传感器检测到的及时值；即控制器25接收编码电路23输出的信号通过无线电源通信电路21向外界的通信发起设备3发送。

在一个实施例中，被动数据传输单元2和电阻式传感器1封装为一体；或，将被动数据传输单元2和电阻式传感器1分开封装后用导线相连。

上述技术方案的工作原理及有益效果为：

根据不同的应用场景对芯片的厚度要求，可以考虑是否封装为一体或者独立封装。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种工作在高频的无源无线传感器结构，其特征在于，包括：被动数据传输单元(2)和与所述被动数据传输单元(2)连接的电阻式传感器(1)；

所述被动数据传输单元(2)包括：

电阻检测电路(22)，与所述电阻式传感器(1)连接，用于检测所述电阻式传感器(1)的阻值，获得检测信号；

编码电路(23)，与所述电阻检测电路(22)连接，用于根据所述电阻检测电路(22)检测的所述阻值对应的所述检测信号进行编码；

无线电源通信电路(21)，与所述电阻检测电路(22)、所述编码电路(23)电连接；所述无线电源通信电路(21)用于接收外界的通信发起设备(3)的高频信号后产生电动势为所述电阻检测电路(22)、所述编码电路(23)供电，还用于向所述外界的通信发起设备(3)发送编码后的所述检测信号。

2.如权利要求1所述的工作在高频的无源无线传感器结构，其特征在于，所述无线电源通信电路(21)的数据传输方式和数据帧格式满足ISO14443、ISO15693、ISO18000-3标准中的一种。

3.如权利要求1所述的工作在高频的无源无线传感器结构，其特征在于，所述无线电源通信电路(21)包括：射频通信电路、IC通信电路中一种。

4.如权利要求1所述的工作在高频的无源无线传感器结构，其特征在于，所述无线电源通信电路(21)包括：发电电路(212)、感应线圈(211)、整流电路(213)和稳压电路(214)；

所述感应线圈(211)通过磁场耦合方式感应所述高频信号的磁场，并使所述发电电路(212)产生电动势；所述整流电路(213)的输入端与所述发电电路(212)连接，所述整流电路(213)的输出端与所述稳压电路(214)的输入端连接；所述稳压电路(214)的输出端分别与所述电阻检测电路(22)、所述编码电路(23)电连接。

5.如权利要求1所述的工作在高频的无源无线传感器结构，其特征在于，还包括：辅助电池(26)、存储器(27)和控制器(25)；

所述辅助电池(26)与所述电阻检测电路(22)、所述编码电路(23)、所述存储器(27)和所述控制器(25)电连接，为所述电阻检测电路(22)、所述编码电路(23)、所述存储器(27)和所述控制器(25)提供电能；

所述控制器(25)分别与所述无线电源通信电路(21)、所述编码电路(23)和所述存储器(27)电连接；

当所述控制器(25)检测到所述无线电源通信电路(21)无输出时，控制所述辅助电池(26)为所述电阻检测电路(22)、所述编码电路(23)供电，接收所述编码电路(23)输出的信号并将所述信号存储在所述存储器(27)内；

当所述控制器(25)检测到所述无线电源通信电路(21)有输出时，控制所述辅助电池(26)停止为所述电阻检测电路(22)、所述编码电路(23)供电，读取所述存储器(27)内存储的所述信号并通过所述无线电源通信电路(21)向所述外界的通信发起设备(3)发送；同时，所述控制器(25)还接收所述编码电路(23)输出的信号通过所述无线电源通信电路(21)向所述外界的通信发起设备(3)发送。

6.如权利要求1所述的工作在高频的无源无线传感器结构，其特征在于，所述被动数据传输单元(2)和所述电阻式传感器(1)封装为一体；或，将所述被动数据传输单元(2)和所述电阻式传感器(1)分开封装后用导线相连。

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