專利名稱：自動調(diào)節(jié)讀取距離的自動控制裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種自動控制裝置，具體地說，涉及一種使用RFID技術 讀取車輛防偽電子標識中的信息,并通過衰減器自動調(diào)節(jié)讀取距離的自動控制 裝置，該自動控制裝置可將用戶輸入的距離進行轉換以提供給距離調(diào)節(jié)控制體 控制讀寫器的衰減或增大信號。
背景技術：
為了挖掘和開發(fā)RFID系統(tǒng)的有效資源，構造更完善的RFID解決方案， 提高RFID系統(tǒng)控制的高效性和可靠性是在RFID應用中是特別重要的。目前， 設計的大多讀寫器，只有一個大致的讀寫區(qū)間，而不是一個準確的讀寫距離， 使得在應用時無法確定其正確的應用場合，并且當發(fā)現(xiàn)其讀寫距離不滿足要求 時，必需手動更改，這給應用帶來了諸多的不便，降低了應用的高效性和可靠 行。公開號為CN1924609的中國專利申請?zhí)峁┝艘环N射頻識別標簽裝置，其 包括模/數(shù)轉換電路，其將通過天線接收的信號的大小從模擬格式轉換成數(shù) 字格式；和發(fā)送電路，其通過天線發(fā)送采用數(shù)字格式的信號或基于所述采用數(shù) 字格式的信號。但其不能自動調(diào)節(jié)讀取距離。實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種使用RFID技術通過距離調(diào)節(jié)控制體并讀取 車輛防偽電子標識中的信息的自動控制裝置，該自動控制裝置可將用戶輸入的距離進行轉換以提供給距離調(diào)節(jié)控制體控制讀寫器的衰減或增大信號。 本實用新型所解決的技術問題可以采用以下技術方案來實現(xiàn) 一種自動調(diào)節(jié)讀取距離的自動控制裝置，其特征在于，包括 一車輛防偽電子標識閱讀模塊；一與所述車輛防偽電子標識閱讀模塊連接進行讀寫距離調(diào)節(jié)的距離調(diào)節(jié) 控制體；一在所述距離調(diào)節(jié)控制體下進行距離調(diào)節(jié)的執(zhí)行機構。本實用新型中，所述車輛防偽電子標識閱讀模塊，包括一車輛防偽電子標識讀取收發(fā)模塊，和一處理數(shù)據(jù)的控制芯片。所述距離調(diào)節(jié)控制體，包括一可調(diào)衰減器；可調(diào)衰減器一邊連接nRF2401收發(fā)芯片，另一邊連接電機，設置在距離自 調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)模塊中。設置在調(diào)節(jié)衰減器上的衰減器轉角位置傳感器；以及與執(zhí)行機構連接控制執(zhí)行機構動作的模糊控制模塊，所述模糊控制模塊可 采用模糊控制器，按照模糊規(guī)則進行模糊推理，不斷的進行比較運算達到用戶 輸入的距離要求。所述執(zhí)行機構采用電動機，其與模糊控制模塊連接，通過機械轉動對可調(diào) 衰減器進行調(diào)節(jié)。此自動控制裝置(自調(diào)節(jié)讀取距離的讀寫器)工作過程如下首先由用戶在 讀寫器提供的顯示器界面上輸入想要讀取的距離，把距離值送給距離調(diào)節(jié)控制 體，由距離調(diào)節(jié)控制體根據(jù)輸入的距離自動的調(diào)節(jié)讀寫器的發(fā)射功率后，讀寫器通過發(fā)射天線發(fā)送一定頻率的射頻信號，當射頻標簽進入發(fā)射天線工作區(qū)域 時產(chǎn)生感應電流，射頻標簽獲得能量后將自身編碼等信息通過標簽內(nèi)置發(fā)送天 線發(fā)送出去，系統(tǒng)接收天線接收到從射頻標簽發(fā)送來的載波信號傳送到讀寫 器，讀寫器對接收的信號進行解調(diào)和解碼，然后送到后臺主系統(tǒng)進行相關處理。 射頻識別系統(tǒng)的讀寫距離是一個很關鍵的參數(shù)。影響射頻標簽讀寫距離的因素 包括天線工作頻率、讀寫器的輸出功率、讀寫器的接收靈敏度、射頻標簽的功耗、天線及諧振電路的Q值、天線方向、讀寫器和射頻標簽的禍合度，以及射頻標簽本身獲得的能量及發(fā)射信號的強度等。在868MHz、 915MHz、 2.45GHz或者更高頻率的系統(tǒng)中，可采用反向散射調(diào)制系統(tǒng)，利用電磁反射完成從電子標簽到讀寫器的數(shù)據(jù)傳輸。天線的有效輻 射功率為^附，其計算公式如下^層=^'& (1)其中，^為讀寫器的發(fā)射 功率，G& 為讀寫器發(fā)射天線的增益，^燈即為讀寫器發(fā)射功率和天線增益的 乘積。在距離讀寫器^處的電子標簽的功率密度S為把(1)式代入(2)式，得到其計算公式如下s = ^% = ^ (2)及是電子標簽和讀寫器之間的距離，械2 頓2在電子標簽和發(fā)射天線最佳對準和正確極化時，電子標簽可吸收的最大功率與入射波的功率密度S成正比，即&。g=4-S ， 4-^&。g (3)把(2)式代入(3)式中得，i^-^^.G^f—L(4)其中，G^為電子標簽接收天線增益。 s 、4成 s義為波長。電子標簽到讀寫器的能量傳輸，電子標簽返回的能量與它的雷達散射截面CT 成正比。它是目標反射電磁波能力的測量。散射面取決于一系列的參數(shù)，例如 目標的大小、形狀、材料、表面結構、波長和極化方向等。電子標簽的返回的反射功率為:其計算公式如下;^-& = ^^ = ^^ (5)其中，CT = ^，"為電子標簽天線中 4丌7 4;rf 457 ，感應出的電壓，^為電子標簽中天線的輻射電阻。反射的電磁波以球形方向向空間輻射，其輻射功率與輻射源(反射)距離的平方(i 2)成反比。最終反射到讀寫器天線的輻射功率密度，即電子標簽返回讀寫器的功率密度為 S^=^ (6)把(5)式代入(6)式中得、4=^^ (7)由(3)式得知電子標簽的有效面積4與其增益G^成正比。對大多數(shù)的天線構 造形式來說，由于其增益為已知，所以有效面積4及其橫截面S，在通過天線的 阻抗^和終端阻抗^相等的情況下，電子標簽接收天線的有效面積為^-f .Grag (8)接收功率為H.^H"/" (9)由(9)式得知，如果以接收的電子標簽的反射能量為標準，那么反向散射的射 頻識別系統(tǒng)的作用距離與讀寫器發(fā)送功率的四次方根成正比。艮P:(10)可見，如果要想使從電子標簽發(fā)射到讀寫器的輻射功率翻一倍，也即距離翻一倍，那么就必須使發(fā)射功率在其他條件不變的情況下增加16倍。因此，可以通過調(diào)節(jié)發(fā)射功率的方式來，精確定位讀寫器的的閱讀距離。對于發(fā)射功率的調(diào)節(jié)，只需對衰減器調(diào)節(jié)。但是，由上面的推導過程來看，計算比較復雜，可以使用模糊數(shù)學的方法來求①對讀寫器的閱讀距離進行模糊劃分和定義，取模糊量4，令模糊集""4，^，…h(huán) ②對衰減器轉過的角度進行模糊劃分和定義，取模糊量A，令模糊集""A，^，…、則建立模糊推理規(guī) 則z/(Z) = 4)^"(" = A)，/ = l，2'"，通過上述模糊推理規(guī)則，就可以計算出衰減器調(diào)節(jié)轉動角度的模糊量，達到自動調(diào)節(jié)距離的目的。本實用新型的自動調(diào)節(jié)讀取距離的自動控制裝置，使用了 S3C44B0X-ARM7芯片，其操作系統(tǒng)內(nèi)核小，低資源占用，可靠性高。具有多 串口、和網(wǎng)口，訪問方便。在電機控制部分使用了MSP430單片機，寫入了調(diào) 節(jié)控制算法,其成本較低.此前設計的系統(tǒng)沒有使用模糊控制模塊，設計起來較 為簡單，只能在某一區(qū)間內(nèi)讀標簽，距離是固定的，用戶不能調(diào)節(jié)和改變，在要求距離遠的應用場景上帶來了不便，如果要增大閱讀距離，還要重新設計， 加大了開發(fā)的周期和費用，而加入模糊控制后，不僅可以方便用戶根據(jù)自己的 應用要求，輸入距離值，然后由讀寫器的自動調(diào)節(jié)模塊調(diào)整距離，而且縮短了 開發(fā)周期和節(jié)約了成本。模糊控制模塊大大提高了讀寫器的智能性和高效性。


圖l為自調(diào)節(jié)讀寫器控制系統(tǒng)結構原理圖。圖2為串行通信系統(tǒng)框圖。圖3為電機驅動系統(tǒng)框圖。圖4為智能調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制框圖。圖5為距離遞增的模糊推理規(guī)則。
具體實施方式
為了使本實用新型實現(xiàn)的技術手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白 了解，下面結合具體圖示，進一步闡述本實用新型。如圖1所示,系統(tǒng)由輸入電路、距離調(diào)節(jié)控制體、執(zhí)行器組成，距離調(diào)節(jié) 控制體包括可調(diào)衰減器、衰減器轉角位置傳感器、模糊控制模塊3部分，他 們被封裝為一體。執(zhí)行機構由一個直流電機和相關的傳動部件組成。輸入電路 用來輸入讀寫器的閱讀距離，距離調(diào)節(jié)控制體有正向和反向兩個位置傳感器作 為控制可調(diào)衰減器轉度的反饋信號，他通過衰減器內(nèi)部的一對高精度電位器獲 取當前轉度下相應的電壓反饋值，該反饋值與可調(diào)衰減器轉過的角度成線性變 化。執(zhí)行器主要通過機械傳動來轉動可調(diào)衰減器的旋轉按鈕。如圖2所示,無線通信模塊由S3C44B0X-ARM7芯片和無線串行數(shù)據(jù)傳輸模塊nRF2401組成，電子標簽反射回的電磁波經(jīng)讀寫器中的nRF2401芯片進 行信號處理以后，通過SIO模塊發(fā)送給S3C44B0X ARM芯片，再由ARM芯 片通過串口發(fā)送給上位機。距離自調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)模塊,由上述的輸入電路、距離 調(diào)節(jié)控制體、執(zhí)行器、MSP430單片機組成，并掛接在nRF2401收發(fā)芯片上。如圖3所示電機驅動系統(tǒng)主要采用MSP430單片機、UC3717A芯片來完 成，控制可調(diào)衰減器的轉動。如圖4所示,此控制系統(tǒng)是一個閉環(huán)控制的過程，將用戶需要讀寫器讀取 的距離作為輸入，經(jīng)過鍵盤電路轉化后發(fā)送到模糊控制器。同樣，衰減器轉動 角的位置傳感器作為反饋信號，A/D轉換后發(fā)送到模糊控制器，兩信號在模糊 控制器中進行比較，并且用模糊控制器裝載模糊規(guī)則進行模糊推理，推理結果 發(fā)送給自調(diào)節(jié)控制節(jié)點和模糊控制器的執(zhí)行機構，由該節(jié)點的微處理器產(chǎn)生相 應的信號給電機驅動芯片UC3717A，再由驅動芯片輸出信號給電機，電機帶 動衰減調(diào)節(jié)器轉動。圖5所示，把衰減器轉過的角度和讀寫器能閱讀到的距離作一個模糊劃 分0 15°表示距離為"15m" ,15 30°表示距離為"30m"， 30 50。表示 距離為"50m"， 50 80°表示距離為"80m"， 80 100。表示距離為"100m"， 衰減器轉角偏差^、衰減器轉角偏差變化率A^和控制角"分成五個模糊量。
，、，"=(NS(減小),PS(梢減小)，Z(正好),PB(稍增大)，NB(增大》距離遞增時， 衰減器在順時針方向角度增大，距離遞減時，衰減器在逆時針方向角度減小。以上顯示和描述了本實用新型的基本原理和主要特征和本實用新型的優(yōu) 點。本行業(yè)的技術人員應該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實 施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神 和范圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型范圍內(nèi)。本實用新型要求保護范圍由所附的權利要求書 及其等效物界定。
權利要求1.一種自動調(diào)節(jié)讀取距離的自動控制裝置，其特征在于，包括一車輛防偽電子標識閱讀模塊；一與所述車輛防偽電子標識閱讀模塊連接進行讀寫距離調(diào)節(jié)的距離調(diào)節(jié)控制體；一在所述距離調(diào)節(jié)控制體下進行距離調(diào)節(jié)的執(zhí)行機構。
2. 如權利要求l所述的自動調(diào)節(jié)讀取距離的自動控制裝置，其特征在于: 所述車輛防偽電子標識閱讀模塊，包括一車輛防偽電子標識讀取收發(fā)模塊，和 一處理數(shù)據(jù)的控制芯片。
3. 如權利要求l所述的自動調(diào)節(jié)讀取距離的自動控制裝置，其特征在于.-所述距離調(diào)節(jié)控制體，包括 一可調(diào)衰減器；可調(diào)衰減器一邊連接nRF2401收發(fā)芯片，另一邊連接電機，設置在距離自 調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)模塊中。設置在調(diào)節(jié)衰減器上的衰減器轉角位置傳感器；以及 與執(zhí)行機構連接控制執(zhí)行機構動作的模糊控制模塊。
4. 如權利要求3所述的自動調(diào)節(jié)讀取距離的自動控制裝置，其特征在于: 所述模糊控制模塊采用模糊控制器。
5. 如權利要求l所述的自動調(diào)節(jié)讀取距離的自動控制裝置，其特征在于: 所述執(zhí)行機構采用電動機，其與模糊控制模塊連接。
專利摘要本實用新型提供一種使用RFID技術通過距離調(diào)節(jié)控制體并讀取車輛防偽電子標識中的信息的自動控制裝置，該自動控制裝置可將用戶輸入的距離進行轉換以提供給距離調(diào)節(jié)控制體控制讀寫器的衰減或增大信號。該裝置，包括一車輛防偽電子標識閱讀模塊；一與所述車輛防偽電子標識閱讀模塊連接進行讀寫距離調(diào)節(jié)的距離調(diào)節(jié)控制體；一在所述距離調(diào)節(jié)控制體下進行距離調(diào)節(jié)的執(zhí)行機構。本實用新型操作系統(tǒng)內(nèi)核小，低資源占用，可靠性高，具有多串口、和網(wǎng)口，訪問方便等優(yōu)點，模糊控制模塊大大提高了讀寫器的智能性和高效性。
文檔編號G05D3/20GK201174122SQ20082005573
公開日2008年12月31日 申請日期2008年2月26日 優(yōu)先權日2008年2月26日
發(fā)明者劉建華 申請人:劉建華