CN215117571U - 电子标签 - Google Patents

Abstract

本申请涉及电子技术领域，提供了一种电子标签，包括：电池；控制模块；电源模块，与所述电池连接，用于提工作电压；加速度传感器，与所述控制模块和所述电源模块连接，用于感应所述电子标签的运动参数；射频模块，与所述控制模块和所述电源模块连接，所述控制模块根据所述运动参数控制所述射频模块收发位置参数的频率。入了加速度传感器，可以检测电子标签的运动状态，控制模块根据加速度传感器输出的运动参数来调整射频模块收发位置参数的频率，可以使得在电子标签不运动时，射频模块降低收发位置参数的频率，工作在低功耗状态，从而降低功耗，提高电池续航能力。

Description

电子标签

技术领域

本申请属于电子技术领域，尤其涉及一种电子标签。

背景技术

目前公路、铁路隧道的建筑施工环境艰苦恶劣，工种危险系数高，工作人员人数多，使隧道建筑施工企业面临巨大的管理困难，迫切需求一种能够高效、准确的人员管理和安全管理系统。

目前成熟的室内定位技术主要有蓝牙、无线局域网(Wireless Local AreaNetworks，WLAN)、射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)、以及超宽带(UltraWide Band，UWB)等。其中，蓝牙和WLAN技术都基于电磁波的接收信号强度指示(ReceivedSignal Strength Indication，RSSI)的值来判断距离，并通过到达多个基站的距离计算位置，从而达到定位的目的，该技术存在成本高(至少需要四个基站才能定位)、定位精度不高、组网复杂、多径效应明显、易受同频信号干扰、施工难度大的缺点。而射频识别定位技术，需要在指定的位置预埋供电系统和与服务器通信的线路，成本费用高，尤其针对老旧养老院施工难、改造困难重重。而目前的UWB技术，具有系统容量大，实时性好，小型化等优点，但是其收发数据的频率是固定的，如此会导致功耗较高，不利于提高电池续航。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种电子标签，旨在解决室内定位技术固定收发数据的频率耗导致功高，不利于提高电池续航的问题。

本申请实施例的第一方面提了一种电子标签，包括：

电池；

控制模块；

电源模块，与所述电池连接，用于提工作电压；

加速度传感器，与所述控制模块和所述电源模块连接，用于感应所述电子标签的运动参数，并将所述电子标签的运动参数反馈给所述控制模块；

射频模块，与所述控制模块和所述电源模块连接，所述控制模块根据所述电子标签的运动参数控制所述射频模块收发位置参数的频率。

在其中一个实施例中，还包括开关电路，所述开关电路与所述电池、所述电源模块以及所述控制模块连接，所述开关电路用于根据开关操作，控制所述电子标签执行报警、开机或关机。

在其中一个实施例中，所述开关电路包括：

按钮开关，一端与所述控制模块的开关检测引脚连接，另一端接地；

第一开关管，连接在所述电池和所述电源模块之间，所述按钮开关与所述第一开关管的控制端连接，控制所述电池和所述电源模块之间的通断电以执行开机或关机；

第二开关管，连接所述第一开关管的控制端和地之间，所述控制模块与所述第二开关管的控制端连接，所述第二开关管用于维持所述第一开关管的导通或关断。

在其中一个实施例中，所述开关电路还包括第一上拉电阻、第一二极管和第二二极管，所述第一二极管和所述第二二极管阴极共接，所述第一二极管的阳极连接所述控制模块的开关检测引脚，所述第二二极管的阳极连接所述第一开关管的控制端，所述第一上拉电阻连接在工作电源和所述控制模块的开关检测引脚之间。

在其中一个实施例中，在连续开关操作所述按钮开关达到预设次数时，所述控制模块控制所述射频模块发送报警信号。

在其中一个实施例中，所述运动参数包括加速度值。

在其中一个实施例中，当所述加速度值a≠0时，所述射频模块工作在休眠模式；当所述加速度值a＝0时，所述射频模块工作在深度休眠模式。

在其中一个实施例中，当所述加速度值a≠0时，所述射频模块收发位置参数的频率为每5s～60s一次；当所述加速度值a＝0时，所述射频模块收发位置参数的频率为0.2s～2s每一次。

在其中一个实施例中，所述电源模块包括：

充电电路，连接在外部接口和所述电池之间，用于连接输入电源给所述电池充电；

电压变换模块，输入与所述电池连接，输出与所述控制模块、所述加速度传感器以及所述射频模块连接，用于将电池电压变换为工作电压。

在其中一个实施例中，所述射频模块包括超宽频带芯片和与所述超宽频带芯片耦接的天线，所述超宽频带芯片能够进行无线局域网通讯。

上述电子标签加入了加速度传感器，可以检测电子标签的运动状态，控制模块根据加速度传感器输出的运动参数来调整射频模块收发位置参数的频率，可以使得在电子标签不运动时，射频模块降低收发位置参数的频率，工作在低功耗状态，从而降低功耗，提高电池续航能力。

附图说明

图1为本申请实施例一提供的电子标签的结构示意图；

图2为本申请实施例二提供的电子标签的结构示意图；

图3为本申请实施例一提供的电子标签的开关电路的电路图；

图4为本申请实施例二提供的电子标签的开关电路的电路图；

图5为本申请实施例一提供的电子标签的电源模块的结构示意图。

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请参阅图1，本申请实施例提供的电子标签10可以用于组建室内定位系统，电子标签10包括：电池11、控制模块12、电源模块13、加速度传感器14以及射频模块15。

其中，电池11可以为一般锂电池11，控制模块12可以为微控制器，比如基于ARMCortex-M内核STM32系列的32位的微控制器。电源模块13与电池11连接用于提供工作电压，给整个电子标签10供电；加速度传感器14与控制模块12和电源模块13连接，用于感应电子标签10的运动状态输出相应的运动参数，并将电子标签10的运动参数反馈给控制模块12；射频模块15与控制模块12和电源模块13连接，控制模块12根据电子标签10的运动参数控制射频模块15收发位置参数的频率。

一般地，运动参数包括加速度值a，用以体现电子标签10的运动状态，当 a＝0时表示电子标签10静止，当a≠0时，表示电子标签10在运动。控制模块 12在接收到该运动参数后，可以根据所获得的电子标签10的运动状态来控制射频模块15的工作状态。正常情况下，电子标签10测距按预设时间(比如1 秒、两秒)一次，测距只需要几百毫秒时间，而其他大多数时间可以进入休眠状态。比如，当加速度值a≠0时，可使射频模块15做完测距后，大多数工作在一般的休眠模式，其工作电流在uA级，比如1uA，0.5uA；当加速度值a＝0 时，可使射频模块15大多数工作在深度休眠模式，其工作电流在nA级，比如 50nA，100nA。由此可见，当通过检测电子标签10的运动状态，再根据其运动状态控制射频模块15进入不同的工作状态，在静止时，可以进入深度休眠模块，大大降低其工作电流，从而降低整体功耗，提高电池11续航。

可选地，当加速度值a＝0时，射频模块15大多数工作在深度休眠模式，射频模块15收发位置参数的频率为每0.2s～2s一次，比如0.5s一次；当加速度值 a≠0时，射频模块15大多数工作在一般的休眠模式，射频模块15收发位置参数的频率为每5s～60s一次。

可选地，在其中一个实施例中，射频模块15包括超宽频带芯片和与超宽频带芯片耦接的天线，超宽频带芯片能够进行无线局域网通讯。比如，射频模块 15可以采用DW1000芯片，兼容IEEE802.15.4-2011，支持3.5GHz到6.5GHz 频段，供电电压2.8V到3.6V。休眠模式电流1uA，深度休眠模式电流50nA，定位精度可以达到10cm，支持数据传送，速率达到850Kbps，用经由串行外部接口(Serial Peripheral Interface，SPI)与控制模块12通讯。晶振采用石英温补晶振，晶振供电采用带使能引脚的低压差线性稳压器(LDO)供电3V，因为电子标签10测距两秒一次，测距只需要几百毫秒时间，其它时间需要进入低功耗状态，因此需要通过使能管脚断掉温补晶振的供电来减小功耗，延长电池11 使用时长。

请参阅图2，在其中一个实施例中，电子标签10还包括开关电路16，开关电路16与电池11、电源模块13以及控制模块12连接，开关电路16用于根据开关操作，控制电子标签10执行报警、开机或关机动作。用户可以在外部进行开关操作，来控制电子标签10的工作状态。

请参阅图3，在其中一个实施例中，开关电路16包括按钮开关161、第一开关管162、第二开关管163。按钮开关161一端与控制模块12的开关检测引脚121连接，另一端接地；第一开关管162连接在电池11和电源模块13之间，按钮开关的一端与第一开关管162的控制端连接，控制电池11和电源模块13 之间的通断电以执行报警、开机或关机；第二开关管163连接第一开关管162 的控制端和地之间，控制模块12与第二开关管163的控制端连接，第二开关管 163用于维持第一开关管162的导通或关断。按钮开关161可以采用轻触开关。

电子标签10关机后，当按键按钮开关161按下去的时候，第一开关管162 将导通，控制模块12将被上电，其后控制模块12的开关控制管脚122将输出一个开关信号给第二开关管163的控制端以使其导通到地，如此可以将第一开关管162维持导通，则可以维持电池11和电源模块13导通，给电源模块13 上电，使得系统进入开机工作状态。电子标签10开机后，当按键按钮开关161 按下去的时候，控制模块12的开关检测引脚121的电平状态被改变，触发控制模块12关机，控制模块12的开关控制管脚122将将停止输出开关信号，那么第二开关管163将被关断，第一开关管162也被关断，因此电池11和电源模块 13之间的被断路，实现电子标签10关机或报警。

请参阅图4，在其中一个实施例中，开关电路16还包括第一上拉电阻R0、第一二极管D1和第二二极管D2，第一二极管D1和第二二极管D2阴极共接，第一二极管D1的阳极连接控制模块12的开关检测引脚121，第二二极管D2 的阳极连接第一开关管162的控制端，第一上拉电阻R0连接在工作电源P3V3 和控制模块12的开关检测引脚121之间。进一步地，开关电路16还包括第一、二、三分压电阻R1、R2、R3，第一分压电阻R2连接在第一开关管162与电池 11连接的一端和控制端之间，第二分压电阻R2连接在工作电源P3V3和第二开关管163的控制端之间，第三分压电阻R3连接在第二开关管163的控制端和大地之间。

本实施例中，第一开关管162为P型MOS管，第二开关管163为N型 MOS管。第一上拉电阻R0用于给正常情况的控制模块12的开关检测引脚121 默认上拉就是给一个初始高电平，第一二极管D1和第二二极管D2阴极用于给第一开关管162的控制端一个导通电压，以及防止过高电压流入到控制模块12 的开关检测引脚121。第一分压电阻用于将电池11电压分压到第一开关管162 的栅极，用于在系统关机时维持第一开关管162关闭，第二、第三分压电阻R2、 R3用于将工作电压分压到第二开关管163的栅极，用于在系统开机后，维持第二开关管163导通，将第一开关管162的电压拉低到0伏。

在其中一个实施例中，在连续开关操作按钮开关161达到预设次数时，控制模块12控制射频模块15发送报警信号。目前的定义是当出现异常的时候，用户可以操作按钮开关161按1下，松开，按1下，松开，来回5次，控制模块12的开关检测引脚121可以识别到高低电平的不同变化，从而做出异常处理机制，关断DW1000的射频输出，或报警，或关机等。

请参阅图5，在其中一个实施例中，电源模块13包括充电电路131和电压变换模块132：充电电路131连接在外部接口和电池11之间，用于连接输入电源给电池11充电；电压变换模块132输入与电池11连接，输出与控制模块12、加速度传感器14以及射频模块15连接，用于将电池11电压变换为工作电压，比如上述工作电源P3V3。具体电压变换模块输入是通过第一开关管162与电池 11连接。

考虑到电子标签10需要佩戴在人头部以及体积不宜过大，因此电池11采用额定电压3.7V聚合物锂电池11包。充电电路131的充电IC选用TI的 BQ24092DGQ，此充电芯片体积小3mm*3mm，充电电流可设置，具备预充功能，具备过压保护功能，电池电压是存在一定范围的波动。电压变换模块132 选用DC-DC芯片输出稳定的3.3V电压(即工作电源P3V3)给后续电路供电。考虑到低功耗设计，因此需要选择效率较高的、静态功耗比较小的芯片。

上述电子标签10加入了加速度传感器14，可以检测电子标签10的运动状态，控制模块12根据加速度传感器14输出的运动参数来调整射频模块15收发位置参数的频率，可以使得在电子标签10不运动时，射频模块15降低收发位置参数的频率，工作在低功耗状态，从而降低功耗，提高电池11续航能力。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种电子标签，其特征在于，包括：

电池；

控制模块；

电源模块，与所述电池连接，用于提供工作电压；

加速度传感器，与所述控制模块和所述电源模块连接，用于感应所述电子标签的运动参数，并将所述电子标签的运动参数反馈给所述控制模块；

射频模块，与所述控制模块和所述电源模块连接，所述控制模块根据所述电子标签的运动参数控制所述射频模块收发位置参数的频率。

2.如权利要求1所述的电子标签，其特征在于，还包括开关电路，所述开关电路与所述电池、所述电源模块以及所述控制模块连接，所述开关电路用于根据开关操作，控制所述电子标签执行报警、开机或关机。

3.如权利要求2所述的电子标签，其特征在于，所述开关电路包括：

按钮开关，一端与所述控制模块的开关检测引脚连接，另一端接地；

第一开关管，连接在所述电池和所述电源模块之间，所述按钮开关与所述第一开关管的控制端连接，控制所述电池和所述电源模块之间的通断电以执行开机或关机；

第二开关管，连接所述第一开关管的控制端和地之间，所述控制模块与所述第二开关管的控制端连接，所述第二开关管用于维持所述第一开关管的导通或关断。

4.如权利要求3所述的电子标签，其特征在于，所述开关电路还包括第一上拉电阻、第一二极管和第二二极管，所述第一二极管和所述第二二极管阴极共接，所述第一二极管的阳极连接所述控制模块的开关检测引脚，所述第二二极管的阳极连接所述第一开关管的控制端，所述第一上拉电阻连接在工作电源和所述控制模块的开关检测引脚之间。

5.如权利要求3所述的电子标签，其特征在于，在连续开关操作所述按钮开关达到预设次数时，所述控制模块控制所述射频模块发送报警信号。

6.如权利要求1所述的电子标签，其特征在于，所述电源模块包括：

充电电路，连接在外部接口和所述电池之间，用于连接输入电源给所述电池充电；

电压变换模块，输入与所述电池连接，输出与所述控制模块、所述加速度传感器以及所述射频模块连接，用于将电池电压变换为工作电压。

7.如权利要求1所述的电子标签，其特征在于，所述射频模块包括超宽频带芯片和与所述超宽频带芯片耦接的天线，所述超宽频带芯片能够进行无线局域网通讯。

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