專利名稱：一種低功耗無線有源溫度標(biāo)簽的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及溫度測量和射頻領(lǐng)域，具體涉及一種低功耗無線有源溫度標(biāo)簽。
背景技術(shù)：
對于冷鏈運輸過程中的溫度監(jiān)控，傳統(tǒng)上是采用溫度記錄儀的方式來測量并記錄整個的車廂的溫度，即每個車廂放一臺溫度記錄儀，測量并記錄運輸過程中的溫度，當(dāng)貨物達到運輸目的地后，將溫度記錄儀與電腦相連將數(shù)據(jù)導(dǎo)入計算機，再進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析。傳統(tǒng)的溫度記錄儀有價格昂貴、監(jiān)控對象單一、不具備數(shù)字標(biāo)識、需要有線連接等缺點，無法滿足冷鏈運輸過程中對于車廂內(nèi)貨物溫度監(jiān)控的要求。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種低功耗無線有源溫度標(biāo)簽，以通過較 低的功耗實現(xiàn)無線溫度采集和數(shù)據(jù)傳輸。本實用新型解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下一種低功耗無線有源溫度標(biāo)簽，包括溫度傳感器、射頻電子模塊、處理器模塊、電源模塊以及天線，其中，所述溫度傳感器用于測量待測物的溫度值；所述處理器模塊用于控制各模塊工作，并獲取所述溫度傳感器測量的待測物的溫度值，并接收用戶指令、輸出提示信息，非工作時處于休眠狀態(tài)；所述射頻電子模塊用于存儲溫度值信息，并將溫度值信息發(fā)送給外部讀卡器；所述電源模塊用于為低功耗無線有源溫度標(biāo)簽提供工作能量。進一步，所述低功耗無線有源溫度標(biāo)簽還包括與處理器模塊相連接的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊用于將溫度傳感器測量的待測物的溫度值的模擬量轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的數(shù)字量；同時將電源模塊的電壓轉(zhuǎn)換為剩余的電量；并將溫度值的數(shù)字量以及剩余的電量傳輸至處理器模塊。進一步，所述射頻電子模塊用于根據(jù)信號的強度動態(tài)調(diào)整發(fā)射功率，當(dāng)信號比較弱時，提高發(fā)射功率；當(dāng)信號比較強時，則降低發(fā)射功率。進一步，所述低功耗無線有源溫度標(biāo)簽還包括與處理器模塊相連接的時鐘模塊，所述時鐘模塊用于產(chǎn)生系統(tǒng)時鐘，以定時喚醒處理器模塊。進一步，所述低功耗無線有源溫度標(biāo)簽還包括與處理器模塊相連接的人機交互模塊，所述人機交互模塊用于響應(yīng)用戶查詢所述低功耗無線有源溫度標(biāo)簽是否正常工作的指令并顯示所述低功耗無線有源溫度標(biāo)簽的工作狀態(tài)。進一步，所述人機交互模塊包括用于用戶輸入查詢所述低功耗無線有源溫度標(biāo)簽工作狀態(tài)指令的按鍵輸入模塊和用于顯示所述低功耗無線有源溫度標(biāo)簽工作狀態(tài)的顯示模塊。進一步，所述周期性是指手動制定的溫度采集周期或者是所述低功耗無線有源溫度標(biāo)簽自行調(diào)節(jié)的溫度采集周期。進一步，當(dāng)所述低功耗無線有源溫度標(biāo)簽處于自行調(diào)節(jié)溫度采集周期的工作模式時，溫度采集周期根據(jù)被測物體的溫度進行自動調(diào)整，在安全的溫度范圍內(nèi)以較慢的頻率采集溫度值，而當(dāng)檢測到溫度值達到警戒范圍時，則提高溫度值采集的頻率。進一步，所述溫度傳感器采用溫度敏感元件組成，可以是熱敏電阻或熱敏二極管中的一種或是其他具有同等功能的元器件。采用上述技術(shù)方案的有益效果是采用本實用新型的低功耗無線有源溫度標(biāo)簽，能夠同時具有溫度測量和電子標(biāo)簽的功能，且溫度采集周期和數(shù)據(jù)發(fā)送周期可進行自動調(diào)節(jié)，還可以進行電池電量檢測并具有低功耗的特點。

圖I為本實用新型實施例中低功耗無線有源溫度標(biāo)簽的邏輯結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
··[0015]
以下結(jié)合附圖對本實用新型的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本實用新型，并非用于限定本實用新型的范圍。本實用新型實施例公開了一種低功耗無線有源溫度標(biāo)簽，圖I為本實用新型實施例中低功耗無線有源溫度標(biāo)簽的邏輯結(jié)構(gòu)示意圖，如圖I所示包括溫度傳感器101、射頻電子模塊102、處理器模塊105、電源模塊104以及天線103，其中，所述溫度傳感器101用于測量待測物的溫度值；所述處理器模塊105用于控制各模塊工作，并獲取所述溫度傳感器101測量的待測物的溫度值，并接收用戶指令、輸出提示信息，非工作時處于休眠狀態(tài)；所述射頻電子模塊102用于存儲溫度值信息，并將溫度值信息發(fā)送給外部讀卡器；所述電源模塊104用于為低功耗無線有源溫度標(biāo)簽提供工作能量。在本實用新型實施例中，所述低功耗無線有源溫度標(biāo)簽還包括與處理器模塊105相連接的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊107，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊107用于將溫度傳感器101測量的待測物的溫度值的模擬量轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的數(shù)字量；同時將電源模塊104的電壓轉(zhuǎn)換為剩余的電量；并將溫度值的數(shù)字量以及剩余的電量傳輸至處理器模塊105。在上述實施例中，所述處理器模塊105的作用是協(xié)調(diào)各個模塊，完成溫度的采集、數(shù)據(jù)傳輸、人機交互等；在本實施例中，所述處理器模塊105可以采用SILICON LAB公司的SilOOO芯片實現(xiàn)。所述射頻電子模塊102用于根據(jù)信號的強度動態(tài)調(diào)整發(fā)射功率，當(dāng)信號比較弱時，提高發(fā)射功率，以保證數(shù)據(jù)被有效接收；而信號比較強時，則可以降低發(fā)射功率從而可以降低信號發(fā)射所消耗的電流；在本實施例中，所述射頻電子模塊102可以由SilOOO芯片內(nèi)部集成，其工作頻率范圍為240MHz 960MHz，發(fā)射功率為IdBm 20dBm。所述溫度傳感器101采用溫度敏感元件組成，可以為熱敏電阻或熱敏二極管中的一種或是其他具有同等功能的元器件，其功能主要為測量溫度值，并將溫度值轉(zhuǎn)換為與之對應(yīng)的電壓值；在本實施例中，所述溫度傳感器101采用ST公司的STLM20，處理器模塊105通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器讀取該敏感元件的電壓值再通過轉(zhuǎn)換可以獲得當(dāng)前的溫度值。所述電源模塊104的作用就是給低功耗無線有源溫度標(biāo)簽提供必要的電能，本實施例中，該低功耗無線有源溫度標(biāo)簽采用3V的電池供電，這樣既能滿足系統(tǒng)芯片的工作電壓，又可以盡可能降低系統(tǒng)的整體功耗。[0022]所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊107的功能就是將模擬量電壓值轉(zhuǎn)換數(shù)字量，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊107主要完成溫度電壓值和電池電量轉(zhuǎn)換的功能，通過轉(zhuǎn)換可以將電壓值轉(zhuǎn)換為具體的溫度值。通過對電池電壓的轉(zhuǎn)換可以獲得剩余電池的電量。在本實施例中，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊107可以由單獨的芯片構(gòu)成，也可以由處理器模塊105集成，例如本系統(tǒng)所采用的SIlOOO芯片本身就集成了模數(shù)轉(zhuǎn)化模塊。所述低功耗無線有源溫度標(biāo)簽還包括與處理器模塊105相連接的時鐘模塊106，所述時鐘模塊106用于產(chǎn)生系統(tǒng)時鐘，主要功能就是定時喚醒處理器模塊105。為了能有效的降低功耗，該低功耗無線有源溫度標(biāo)簽通常處于休眠狀態(tài)，當(dāng)系統(tǒng)時鐘達到預(yù)訂的時間后，則系統(tǒng)時鐘模塊106會將處理器模塊105喚醒，以運行下一步的任務(wù)。在本實施例中，實時時鐘模塊106可以是單獨的芯片也可由處理器模塊105集成，例如本實施例中所采用的SilOOO芯片，其本身就集成有實時時鐘模塊。所述低功耗無線有源溫度標(biāo)簽還包括與處理器模塊105相連接的人機交互模塊108，所述人機交互模塊108用于響應(yīng)用戶查詢所述低功耗無線有源溫度標(biāo)簽是否正常工作的指令并顯示所述低功耗無線有源溫度標(biāo)簽的工作狀態(tài)。其中，所述人機交互模塊108 包括用于用戶輸入查詢所述低功耗無線有源溫度標(biāo)簽工作狀態(tài)指令的按鍵輸入單元和用于顯示所述低功耗無線有源溫度標(biāo)簽工作狀態(tài)的顯示單元。為了保持較低的功耗，溫度標(biāo)簽在發(fā)送完數(shù)據(jù)后，會自動進入到休眠模式，此時無法響應(yīng)外部無線收發(fā)設(shè)備所發(fā)出的指令。用戶可以通過按鍵輸入單元將此溫度標(biāo)簽喚醒，喚醒后則可以通過外部無線接收設(shè)備完成參數(shù)的配置；另外，也可以通過按鍵輸入單元直接啟動溫度的采集或者關(guān)閉溫度的采集。通過顯示單元如LED給出用戶以必要的信息指示，當(dāng)溫度標(biāo)簽在正常工作時，LED指示燈處于關(guān)閉狀態(tài)，當(dāng)用戶操作按鍵輸入單元時則通過LED的指示可以提示用戶目前溫度標(biāo)簽的工作狀態(tài)。以下結(jié)合上述的結(jié)構(gòu)描述進一步闡述本實用新型的低功耗無線有源溫度標(biāo)簽的特點I、同時具有溫度測量和電子標(biāo)簽的功能溫度標(biāo)簽除了完成溫度測量外，還內(nèi)置了 64位的唯一編碼，編碼可以用來表示產(chǎn)品信息，溫度標(biāo)簽將溫度數(shù)據(jù)和64位的編碼一起發(fā)送給外部接收設(shè)備，外部接收設(shè)備在獲得溫度值的同時可以根據(jù)編碼同時獲知與此溫度相關(guān)的產(chǎn)品編碼；2、低功耗的工作模式該溫度標(biāo)簽由電池提供能量，所以功耗的大小直接決定著產(chǎn)品的續(xù)航時間，本專利中采用了如下的方式來降低系統(tǒng)功耗I)選擇發(fā)射功率可變的射頻電子單元功率可變以意味著溫度標(biāo)簽可以根據(jù)信號的強度來動態(tài)調(diào)節(jié)信號的發(fā)射強度，如果外部無線接收設(shè)備接收到信號的強度比較高，通過命令將信息傳輸給該溫度傳感器，則溫度傳感器可以將自己的發(fā)射功率降低，發(fā)射功率又直接和工作電流相關(guān)，例如SilOOO內(nèi)部集成的射頻模塊，IDB的發(fā)射功率則工作電流為18mA ；13DB的發(fā)射功率其工作電流為30mA ；20DB的發(fā)射功率為85mA ;所以發(fā)射功率的降低意味著功耗的減?。?)數(shù)據(jù)通訊方式采用主動上報和被動查詢相結(jié)合的方式數(shù)據(jù)主動上報機制相對于被動查詢而言的，被動查詢意味著需要接收到主機發(fā)送的數(shù)據(jù)，才將數(shù)據(jù)上傳，而等待外部設(shè)備發(fā)送的信號需要將射頻單元的接收打開，因此需要消耗額外的電流；溫度標(biāo)簽需要采集的數(shù)據(jù)主要有溫度值和電池電量，數(shù)據(jù)采集完成后以主動上報的方式將數(shù)據(jù)發(fā)送給外部的接收設(shè)備，數(shù)據(jù)發(fā)出后會處于該溫度標(biāo)簽會處于短暫的喚醒狀態(tài)，等待外部設(shè)備所發(fā)出的應(yīng)答命令，在收到應(yīng)答命令后，會立即進入休眠狀態(tài)，如果沒有收到外部無線讀寫設(shè)備所發(fā)出的應(yīng)答命令則在規(guī)定的時間內(nèi)也會自動進入休眠狀態(tài)，以避免因長時間等待而額外消耗電流。溫度標(biāo)簽除了溫度和電池電量需要采集外，還有多項參數(shù)需要配置采用主動上報和被動查詢相結(jié)合的方式的優(yōu)點在于可以在盡量降低系統(tǒng)功耗的同時盡可能的使其有靈活的工作方式。而工作方式的改變由可以進一步降低系統(tǒng)的電流。例如信號的發(fā)射功率、溫度采集的間隔周期、溫度值修正值等，參數(shù)的設(shè)置采用被動查詢的方式，溫度標(biāo)簽只有處于工作狀態(tài)才會響應(yīng)外部設(shè)備發(fā)出的查詢指令；3)周期可變的數(shù)據(jù)上報周期用戶可以根據(jù)需要修改數(shù)據(jù)的上報周期，數(shù)據(jù)上報的時間越短則相應(yīng)的功耗也就 越高，所以可以在滿足系統(tǒng)要求的前提下，盡可能延長數(shù)據(jù)的上報時間而降低功耗；溫度采集周期可變4)采用周期的休眠機制處理器模塊完成相應(yīng)的溫度采集和數(shù)據(jù)發(fā)送后，就會進入進休眠狀態(tài)，僅保留有實時時鐘工作，以此來降低處理器模塊的功耗；5)處理器模塊在休眠時關(guān)閉外圍電路溫度傳感器的供電、電池電量的檢測都是由三極管控制，在不需要進行溫度采集的時候?qū)囟葌鞲衅鞯碾娫辞袛啵瑯与姵仉娏磕K也由三極管機型控制，在不需要進行電池電量采集時也將其供電切斷；3、溫度采集周期和數(shù)據(jù)發(fā)送周期可變的工作模式在本專利中其周期性是可以手動制定或自行調(diào)節(jié)的，當(dāng)處于自動調(diào)節(jié)模式時，溫度采集周期可以根據(jù)被測物體的溫度自動調(diào)整，在安全的溫度范圍內(nèi)以較慢的頻率采集溫度值，而當(dāng)檢測到溫度值達到警戒范圍時，則提高其采集的頻率；其中，用戶可以自行設(shè)置安全的溫度區(qū)間；4、電池電量檢測功能本專利提供電池電壓檢測的功能，周期性測量電池電壓值，并將該電壓值以主動上報的方式將數(shù)據(jù)發(fā)送給外部數(shù)據(jù)采集設(shè)備。外部無線設(shè)備能及時獲得溫度標(biāo)簽的電池電量以進行及時的更換。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種低功耗無線有源溫度標(biāo)簽，其特征在于，包括溫度傳感器、射頻電子模塊、處理器模塊、電源模塊以及天線，其中，所述溫度傳感器用于測量待測物的溫度值；所述處理器模塊用于控制各模塊工作，并周期性獲取所述溫度傳感器測量的待測物的溫度值，并接收用戶指令、輸出提示信息，非工作時處于休眠狀態(tài)；所述射頻電子模塊用于存儲溫度值信息，并將溫度值信息發(fā)送給外部讀卡器；所述電源模塊用于為低功耗無線有源溫度標(biāo)簽提供工作能量。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的低功耗無線有源溫度標(biāo)簽，其特征在于，所述低功耗無線有源溫度標(biāo)簽還包括與處理器模塊相連接的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊用于將溫度傳感器測量的待測物的溫度值的模擬量轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的數(shù)字量；同時將電源模塊的電壓轉(zhuǎn)換為剩余的電量；并將溫度值的數(shù)字量以及剩余的電量傳輸至處理器模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的低功耗無線有源溫度標(biāo)簽，其特征在于，所述射頻電子模塊還用于根據(jù)信號的強度動態(tài)調(diào)整發(fā)射功率，當(dāng)信號比較弱時，提高發(fā)射功率；當(dāng)信號比較強時，則降低發(fā)射功率。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的低功耗無線有源溫度標(biāo)簽，其特征在于，所述溫度傳感器采用溫度敏感元件組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的低功耗無線有源溫度標(biāo)簽，其特征在于，所述低功耗無線有源溫度標(biāo)簽還包括與處理器模塊相連接的時鐘模塊，所述時鐘模塊用于產(chǎn)生系統(tǒng)時鐘，以定時喚醒處理器模塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的低功耗無線有源溫度標(biāo)簽，其特征在于，所述低功耗無線有源溫度標(biāo)簽還包括與處理器模塊相連接的人機交互模塊，所述人機交互模塊用于響應(yīng)用戶查詢所述低功耗無線有源溫度標(biāo)簽是否正常工作的指令并顯示所述低功耗無線有源溫度標(biāo)簽的工作狀態(tài)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的低功耗無線有源溫度標(biāo)簽，其特征在于，所述人機交互模塊包括用于用戶輸入查詢所述低功耗無線有源溫度標(biāo)簽工作狀態(tài)指令的按鍵輸入模塊和用于顯示所述低功耗無線有源溫度標(biāo)簽工作狀態(tài)的顯示模塊。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的低功耗無線有源溫度標(biāo)簽，其特征在于，所述周期性是指手動制定的溫度采集周期或者是所述低功耗無線有源溫度標(biāo)簽自行調(diào)節(jié)的溫度采集周期。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的低功耗無線有源溫度標(biāo)簽，其特征在于，當(dāng)所述低功耗無線有源溫度標(biāo)簽處于自行調(diào)節(jié)溫度采集周期的工作模式時，溫度采集周期根據(jù)被測物體的溫度進行自動調(diào)整，在安全的溫度范圍內(nèi)以較慢的頻率采集溫度值，而當(dāng)檢測到溫度值達到警戒范圍時，則提高溫度值采集的頻率。
專利摘要本實用新型涉及一種低功耗無線有源溫度標(biāo)簽，包括溫度傳感器、射頻電子模塊、處理器模塊、電源模塊以及天線，其中，所述溫度傳感器用于測量待測物的溫度值；所述處理器模塊用于控制各模塊工作，并獲取所述溫度傳感器測量的待測物的溫度值，并接收用戶指令、輸出提示信息，非工作時處于休眠狀態(tài)；所述射頻電子模塊用于存儲溫度值信息，并將溫度值信息發(fā)送給外部讀卡器；所述電源模塊用于為低功耗無線有源溫度標(biāo)簽提供工作電壓。本實用新型的低功耗無線有源溫度標(biāo)簽?zāi)軌蛲瑫r具有溫度測量和電子標(biāo)簽的功能，且溫度采集周期和數(shù)據(jù)發(fā)送周期、發(fā)送頻率均可進行自動調(diào)節(jié)，還可以進行電池電量檢測并具有主動上報、被動查詢、低功耗等特點。
文檔編號G01K7/22GK202632329SQ20122016957
公開日2012年12月26日 申請日期2012年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月19日
發(fā)明者侯志剛 申請人:北京昆侖海岸傳感技術(shù)有限公司