一種適用于物聯(lián)網(wǎng)的新型傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種適用于物聯(lián)網(wǎng)的新型傳感器屬于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]射頻識(shí)別技術(shù)(RFID)作為一種先進(jìn)的自動(dòng)識(shí)別和數(shù)據(jù)采集技術(shù)，已經(jīng)成功的應(yīng)用到生產(chǎn)制造、物流管理、公共安全等各個(gè)領(lǐng)域，將射頻標(biāo)簽與溫濕度傳感器結(jié)合能夠探測(cè)目標(biāo)對(duì)象所處的溫濕度環(huán)境數(shù)據(jù)。將RFID標(biāo)簽芯片和低功耗的傳感器集成或組合，大幅增加整個(gè)RFID電子標(biāo)簽的功耗，目前市場(chǎng)上推出的產(chǎn)品幾乎都是有源傳感RFID標(biāo)簽。由于成本較高，只能用于高價(jià)值領(lǐng)域，很難滿足大規(guī)模應(yīng)用的低成本需求。本實(shí)用新型通過(guò)RFID溫濕度傳感器電子標(biāo)簽芯片的低功耗系統(tǒng)架構(gòu)，電路系統(tǒng)低功耗設(shè)計(jì)方法、可嵌入的設(shè)計(jì)方法，降低系統(tǒng)功耗，以實(shí)現(xiàn)無(wú)源RFID與溫濕度傳感器的結(jié)合。從而降低制作成本，增加使用壽命，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的應(yīng)用。同時(shí)能夠在惡劣環(huán)境中無(wú)需人工操作實(shí)時(shí)采集發(fā)送數(shù)據(jù)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型主要為解決現(xiàn)有有源溫濕度射頻標(biāo)簽制作成本較高，只適用于高價(jià)值領(lǐng)域，很難滿足大規(guī)模應(yīng)用的低成本需求。為此本實(shí)用新型提供了如下的技術(shù)方案:
[0004]一種適用于物聯(lián)網(wǎng)的新型傳感器，其特征在于包括射頻模擬前端模塊、數(shù)字控制器模塊、溫濕度傳感器模塊、EEPROM模塊；射頻模擬前端模塊包括整流電路、穩(wěn)壓電路、時(shí)鐘提取電路、復(fù)位電路、調(diào)制/解調(diào)電路；數(shù)字控制器模塊包括CRC校檢模塊、收發(fā)控制模塊、防沖突模塊、調(diào)制解調(diào)模塊；溫濕度傳感器模塊包括溫度傳感器模塊、濕度傳感器模塊；溫度傳感器模塊包括PATA電壓發(fā)生模塊、恒流源、比較器、計(jì)數(shù)器；濕度傳感器包括感濕元件、傳感器控制振蕩器、鑒相器、數(shù)字控制振蕩器。射頻模擬前端模塊的電源輸出端與溫濕度傳感器模塊的電源輸入端相連接，射頻模擬前端模塊的電源輸出端與數(shù)字控制器模塊的電源輸入端相連接，射頻模擬前端模塊的信號(hào)輸入輸出端與數(shù)字控制器模塊的信號(hào)輸出輸入端相連接，數(shù)字控制器模塊的信號(hào)輸入端與溫濕度傳感器模塊的信號(hào)輸出端相連接，數(shù)字控制器模塊的信號(hào)輸入輸出與EEPROM模塊信號(hào)輸出輸入模塊相連接。
[0005]本實(shí)用新型將溫濕度傳感器集成至無(wú)源RFID射頻標(biāo)簽芯片上，采用低功耗架構(gòu)。通過(guò)CMOS工藝設(shè)計(jì)一種基于標(biāo)準(zhǔn)CMOS工序、無(wú)需任何工藝后處理的低成本電容式濕度傳感器單元；利用帶隙電壓差檢測(cè)溫度獲得線性度很好的電流-溫度關(guān)系，同時(shí)通過(guò)采用模塊復(fù)用技術(shù)降低PATA電壓產(chǎn)生模塊的功耗，使恒流源工作在亞閾值區(qū)來(lái)降低功耗。射頻模擬前端模塊將閱讀器超高頻微波信號(hào)轉(zhuǎn)化為電場(chǎng)能量，進(jìn)而提供整個(gè)標(biāo)簽系統(tǒng)的電源供應(yīng)。通過(guò)全數(shù)字電容式傳感器接口電路，直接將傳感器電容值轉(zhuǎn)換為數(shù)字輸出，降低電源電壓以降低功耗。
【附圖說(shuō)明】
[0006]圖1為本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0007]下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明:本實(shí)施例在以本實(shí)用新型技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不限于下述實(shí)施例。
[0008]1、如附圖所示，一種適用于物聯(lián)網(wǎng)的新型傳感器，其特征在于，包括射頻模擬前端模塊(I)、數(shù)字控制器模塊(2)、溫濕度傳感器模塊(3)、EEPROM模塊(4);射頻模擬前端模塊⑴包括整流電路(1.1)、穩(wěn)壓電路(1.2)、時(shí)鐘提取電路(1.3)、復(fù)位電路(1.4)、調(diào)制/解調(diào)電路(1.5);數(shù)字控制器模塊(2)包括CRC校檢模塊(2.1)、收發(fā)控制模塊(2.2)、防沖突模塊(2.3)、調(diào)制解調(diào)模塊(2.4);溫濕度傳感器模塊(3)包括溫度傳感器模塊(3.1)、濕度傳感器模塊(3.2);溫度傳感器模塊包括PATA電壓發(fā)生模塊(3.1.1)、恒流源(3.1.2)、比較器(3.1.3)、計(jì)數(shù)器(3.1.4);濕度傳感器包括感濕元件(3.2.3)、傳感器控制振蕩器(3.2.1)、鑒相器(3.2.2)、數(shù)字控制振蕩器(3.2.4)。
[0009]2、射頻模擬前端模塊(I)的電源輸出端與溫濕度傳感器模塊(3)的電源輸入端相連接，射頻模擬前端模塊(I)的電源輸出端與數(shù)字控制器模塊(2)的電源輸入端相連接，射頻模擬前端模塊(I)的信號(hào)輸入輸出端與數(shù)字控制器模塊(2)的信號(hào)輸出輸入端相連接，數(shù)字控制器模塊(2)的信號(hào)輸入端與溫濕度傳感器模塊(3)的信號(hào)輸出端相連接，數(shù)字控制器模塊(2)的信號(hào)輸入輸出與EEPROM模塊(4)信號(hào)輸出輸入模塊相連接。
[0010]具體的該實(shí)用新型傳感器標(biāo)簽射頻模擬前端模塊通過(guò)整流電路將磁場(chǎng)能量轉(zhuǎn)化為電場(chǎng)能量，通過(guò)穩(wěn)壓電路得到的電壓直接提供給數(shù)字控制器、存儲(chǔ)器和溫度傳感器三部分當(dāng)作電源。通過(guò)調(diào)制/解調(diào)電路對(duì)進(jìn)出RFID標(biāo)簽的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制/解調(diào)，復(fù)位電路為時(shí)序電路提供復(fù)位信號(hào)。時(shí)鐘提取電路在載波中提取電路正常工作所需要的時(shí)鐘。
[0011]數(shù)字控制器模塊通過(guò)防沖突模塊、收發(fā)控制模塊、調(diào)制解調(diào)模塊處理模擬電路和溫度傳感器發(fā)送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)，負(fù)責(zé)控制與讀寫(xiě)器的通信，同時(shí)根據(jù)讀寫(xiě)器的要求與EEPROM進(jìn)行通訊。
[0012]溫度傳感器主要包括PTAT電壓產(chǎn)生模塊和單斜率ADC模塊。其中PTAT電壓產(chǎn)生模塊是通過(guò)帶隙檢測(cè)出一個(gè)與溫度成正比的電壓信號(hào)。選用單斜率ADC模塊對(duì)輸出的電壓信號(hào)進(jìn)行處理，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字輸出。單斜率ADC模塊包括恒流源模塊和比較器模塊兩部分，其中恒流源模塊負(fù)責(zé)產(chǎn)生一個(gè)與溫度及電源電壓均無(wú)關(guān)的恒定電流，比較器模塊將PTAT電壓與電容充電電壓進(jìn)行比較從而得出一個(gè)與溫度成正比的充電時(shí)間。將此充電時(shí)間送入數(shù)字模塊進(jìn)行進(jìn)一步的處理即可得出溫度，得出的值交由存儲(chǔ)器儲(chǔ)存。在閱讀器要讀取溫度時(shí)由存儲(chǔ)器將此數(shù)據(jù)進(jìn)行返回。
[0013]濕度傳感器采用頂層金屬層中制作叉指結(jié)構(gòu)電極，通過(guò)鎖相環(huán)式接口電路直接將傳感器電容值轉(zhuǎn)換為頻率信號(hào)，因此電路可以工作在更低的電源電壓下，降低整個(gè)電路的功耗。
[0014]以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳的【具體實(shí)施方式】，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型實(shí)施例揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種適用于物聯(lián)網(wǎng)的新型傳感器，其特征在于:包括射頻模擬前端模塊(1)、數(shù)字控制器模塊(2)、溫濕度傳感器模塊(3)、EEPROM模塊(4);射頻模擬前端模塊(I)包括整流電路(1.1)、穩(wěn)壓電路(1.2)、時(shí)鐘提取電路(1.3)、復(fù)位電路(1.4)、調(diào)制/解調(diào)電路(1.5);數(shù)字控制器模塊(2)包括CRC校檢模塊(2.1)、收發(fā)控制模塊(2.2)、防沖突模塊(2.3)、調(diào)制解調(diào)模塊(2.4);溫濕度傳感器模塊(3)包括溫度傳感器模塊(3.1)、濕度傳感器模塊(3.2);溫度傳感器模塊包括PATA電壓發(fā)生模塊(3.1.1)、恒流源(3.1.2)、比較器(3.1.3)、計(jì)數(shù)器(3.1.4);濕度傳感器包括感濕元件(3.2.3)、傳感器控制振蕩器(3.2.1)、鑒相器(3.2.2)、數(shù)字控制振蕩器(3.2.4)，射頻模擬前端模塊(I)的電源輸出端與溫濕度傳感器模塊(3)的電源輸入端相連接，射頻模擬前端模塊(I)的電源輸出端與數(shù)字控制器模塊(2)的電源輸入端相連接，射頻模擬前端模塊(I)的信號(hào)輸入輸出端與數(shù)字控制器模塊(2)的信號(hào)輸出輸入端相連接，數(shù)字控制器模塊(2)的信號(hào)輸入端與溫濕度傳感器模塊(3)的信號(hào)輸出端相連接，數(shù)字控制器模塊(2)的信號(hào)輸入輸出與EEPROM模塊(4)信號(hào)輸出輸入模塊相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于物聯(lián)網(wǎng)的新型傳感器，其特征在于:溫度傳感器由PTAT電壓產(chǎn)生模塊和單斜率ADC模塊組成。
【專(zhuān)利摘要】一種適用于物聯(lián)網(wǎng)的新型傳感器屬于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域。該傳感器用于對(duì)環(huán)境溫濕度的實(shí)時(shí)精準(zhǔn)測(cè)量，同時(shí)保證在惡劣環(huán)境，無(wú)需人工操作實(shí)時(shí)獲取探測(cè)目標(biāo)所處的溫濕度環(huán)境信息。本實(shí)用新型射頻模擬前端模塊的電源輸出端與溫濕度傳感器的電源輸入端相連接，射頻模擬前端模塊的電源輸出端與數(shù)字控制器模塊的電源輸入端相連接，射頻模擬前端模塊的信號(hào)輸入輸出端與數(shù)字控制器模塊的信號(hào)輸出輸入端相連接，數(shù)字控制器模塊信號(hào)輸入輸出端與EEPROM模塊信號(hào)輸出輸入端相連接，數(shù)字控制器模塊的信號(hào)輸入端與溫濕度傳感器的信號(hào)輸出端相連接。本實(shí)用新型通過(guò)CMOS溫濕度傳感器的低功耗電路設(shè)計(jì)，以及高性能標(biāo)簽芯片系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)方法來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)源RFID溫濕度標(biāo)簽功能。
【IPC分類(lèi)】G01D21-02, G06K19-077
【公開(kāi)號(hào)】CN204514381
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520224236
【發(fā)明人】羅遠(yuǎn)哲, 劉瑞景, 陳思杰
【申請(qǐng)人】山東萬(wàn)里紅信息技術(shù)有限公司
【公開(kāi)日】2015年7月29日
【申請(qǐng)日】2015年4月15日