基于RFID技术的自供电智能传感器制造技术

本发明专利技术提供一种基于RFID技术的自供电智能传感器，包括：天线、连接天线的阻抗匹配电路、连接阻抗匹配电路的解调电路、连接天线的调制电路、连接阻抗匹配电路并用于从天线接收的RFID射频信号中获取电能的电源电路、以及微控制器、电极条、连接电极条的低噪声放大器、连接低噪声放大器的增益放大电路和连接增益放大电路的峰值检测电路；微控制器分别连接解调电路的输出端、调制电路的输入端、以及峰值检测电路的输出端和灵敏度调节端；增益放大电路的输出端接微控制器的传感信号输入端；峰值检测电路检测人体传感信号，当超过阈值时，向微控制器发出唤醒信号。本发明专利技术用于人体内感应检测，采用被动式电路结构无需电池，功耗低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于RFID技术的自供电智能传感器，尤其是无需电源供电并且仅当检测数据达到要求时才会工作的低功耗智能传感器。
技术介绍
随着电子行业的发展，电子技术被应用于越来越多的行业，近些年来医疗电子成为世界瞩目的发展行业之一。CT扫描，X光检测，电子耳蜗移植等都是具体应用，给全世界的患者带来了极大的便利。在医学上很多情况之下，需要对患者的某些身体数据进行跟踪检测，尤其是对身体内部部位进行实时跟踪，这是医学上的难点。电子产业的发展还使得脑部神经系统的研宄和神经控制假肢取得了很大的进步。但由于电子设备植入体内时，如果有经过皮肤的连接线，会造成极大的感染风险，所以现代医学急需一种能够无需供电，与外部进行数据传输的设备。目前市场上的成熟的解决办法是采用近场感应链接来获取能量和传输数据，但这种方法要求外部感应设备和内部设备在极短的范围之类，这给医学治疗和检测工作带来了极大的限制。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种基于RFID技术的自供电智能传感器，采用被动式电路结构，可以从RFID射频信号中获得所需能量，采用唤醒式工作方式，能够极大程度降低功耗。本专利技术采用的技术方案是: 一种基于RFID技术的自供电智能传感器，包括:天线、连接天线的阻抗匹配电路、连接阻抗匹配电路的解调电路、连接天线的调制电路、连接阻抗匹配电路并用于从天线接收的RFID射频信号中获取电能的电源电路、以及微控制器、电极条、连接电极条的低噪声放大器、连接低噪声放大器的增益放大电路和连接增益放大电路的峰值检测电路； 电源电路获得电能并储存，用于给微控制器、低噪声放大器、增益放大电路和峰值检测电路供电； 微控制器分别连接解调电路的输出端、调制电路的输入端、以及峰值检测电路的输出端和灵敏度调节端；增益放大电路的输出端接微控制器的传感信号输入端； 峰值检测电路用于对电极条探测并经过低噪声放大器、增益放大电路放大后的人体传感信号进行检测，当超过人体传感信号强度设定阈值时，向微控制器发出唤醒信号。进一步地，阻抗匹配电路包括电感LI和可调电容CV，电感LI的一端和可调电容CV的一端连接并连接天线，可调电容CV的另一端接地，电感LI的另一端作为阻抗匹配电路的输出端； 解调电路包括二极管Dll、电容C5、比较器U1、电平转换器U2、开关管Q3 ;二极管Dl I的阳极接电感LI的另一端即阻抗匹配电路的输出端，阴极接电容C5的一端、比较器Ul的同相输入端和正电源端，以及电平转换器U2的第一电源端；电容C5的另一端接地；比较器Ul的反相输入端接二极管Dll的阳极，输出端接电平转换器U2的第一电压端，比较器Ul的负电源端接开关管Q3的漏极，开关管Q3的源极接地，栅极接微控制器输出的使能信号，电平转换器U2的第二电源端接电源电路的输出电压Vout，电平转换器U2的第二电压端接微控制器的输入端口； 调制电路包括电阻Rl、NMOS管Ql和NPN三极管Q2，NMOS管Ql的漏极和三极管Q2的集电极接天线I，NMOS管Ql的源极和三极管Q2的发射极接地；三极管Q2的基极接电阻Rl的一端，电阻Rl的另一端和NMOS管Ql的栅极接微控制器的调制信号输出端口 ； 电源电路包括连接阻抗匹配电路的倍压整流电路，倍压整流电路的输出端通过正向二极管D9接电容ClO的一端和瞬态电压抑制管DlO的阴极，电容ClO的另一端和瞬态电压抑制管DlO的阳极接地，二极管D9的阴极输出电源电路的输出电压Vout。进一步地，增益放大电路包括运算放大器U302和U303、电容C301和C302、电阻R302、R303、R304、R306、R307 ； 峰值检测电路包括数字电位器U305、电阻R301、R305、电容C303和比较器U304 ； 电极条接低噪声放大器输入端，低噪声放大器输出端接电容C301 —端，电容C301另一端接电阻R302的一端和运算放大器U302的同相输入端，电阻R302的另一端接运算放大器U303的同相输入端和输出端；运算放大器U303的反相输入端接电阻R303和R304的一端以及电容C302的一端，电阻R304的另一端和电容C302的另一端接地，电阻R303的另一端接电源电路的输出电压Vout ;运算放大器U303的输出端通过电阻R307接电阻R306的一端和运算放大器U302的反相输入端；运算放大器U302和U303的电源端均接电源电路的输出电压Vout ;运算放大器U302的输出端接电阻R306的另一端、电阻R305的一端以及数字电位器U305的固定端；数字电位器U305的调节端接微控制器的调节输出端口，数字电位器U305的滑动端接电阻R301的一端和比较器U304的同相输入端，电阻R301的另一端接地，比较器U304的反相输入端接电阻R305的另一端并通过电容C303接地；比较器U304的电源端接电源电路的输出电压Vout ;比较器U304的输出端接微控制器的中断信号输入端；运算放大器U302的输出端连接微控制器的传感信号输入端。进一步地，电源电路中的倍压整流电路包括多个并接的倍压整流子电路。本专利技术的优点在于:传感器无需外部电源，完全从射频信号中获得所需能量；功耗极低，峰值检测电路可以使微控制器仅在人体传感信号峰值时处于工作状态；放大器噪声极低，不会造成信号干扰；传感器采用通用微控制器，便于控制；传感器可以与通用的外部阅读器进行通信。【附图说明】图1为本专利技术的电原理框图。图2为本专利技术的阻抗匹配电路、解调电路、调制电路、电源电路示意图。图3为本专利技术的低噪声放大器、增益放大电路和峰值检测电路示意图。【具体实施方式】下面结合具体附图和实施例对本专利技术作进一步说明。如图1所示，本技术所提出的基于RFID技术的自供电智能传感器，可置于人体内部进行检测；包括天线1、连接天线I的阻抗匹配电路2、连接阻抗匹配电路2的解调电路3、连接天线I的调制电路4、连接阻抗匹配电路2并用于从天线I接收的RFID射频信号中获取电能的电源电路5、以及微控制器6、电极条7、连接电极条7的低噪声放大器(即LNA)8、连接低噪声放大器8的增益放大电路9和连接增益放大电路9的峰值检测电路10 ；电源电路5获得电能后储存起来，用于给微控制器6、低噪声放大器8、增益放大电路9和峰值检测电路10供电； 微控制器6分别连接解调电路3的输出端、调制电路4的输入端、以及峰值检测电路10的输出端和灵敏度调节端；增益放大电路9的输出端接微控制器6的传感信号输入端；峰值检测电路10用于对电极条5探测并经过低噪声放大器8、增益放大电路9放大后的人体传感信号进行检测，当人体传感信号强度超过设定阈值时，向微控制器6发出唤醒信号，使得传感器从休眠状态转变为工作状态，与外部的RFID阅读器进行通信。下面对上述各部分电路做详细说明。本专利技术核心的微控制器6采用MSP430。天线1、阻抗匹配电路2、解调电路3、调制电路4、电源电路5，这些电路参见图2。天线I接阻抗匹配电路2 (图2中的输入端子INl用于连接天线)，阻抗匹配电路2包括电感LI和可调电容CV，电感LI的一端和可调电容CV的一端连接并连接天线1，可调电容CV的另一端接地，电感LI的另一端作为阻抗匹配电路2的输出端；电感L本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于RFID技术的自供电智能传感器，其特征在于，包括：天线(1)、连接天线(1)的阻抗匹配电路(2)、连接阻抗匹配电路(2)的解调电路(3)、连接天线(1)的调制电路(4)、连接阻抗匹配电路(2)并用于从天线(1)接收的RFID射频信号中获取电能的电源电路(5)、以及微控制器(6)、电极条(7)、连接电极条(7)的低噪声放大器(8)、连接低噪声放大器(8)的增益放大电路(9)和连接增益放大电路(9)的峰值检测电路(10)；电源电路(5)获得电能并储存，用于给微控制器(6)、低噪声放大器(8)、增益放大电路(9)和峰值检测电路(10)供电；微控制器(6)分别连接解调电路(3)的输出端、调制电路(4)的输入端、以及峰值检测电路(10)的输出端和灵敏度调节端；增益放大电路(9)的输出端接微控制器(6)的传感信号输入端；峰值检测电路(10)用于对电极条(5)探测并经过低噪声放大器(8)、增益放大电路(9)放大后的人体传感信号进行检测，当超过人体传感信号强度设定阈值时，向微控制器(6)发出唤醒信号。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐振，王卫东，陈岚，
申请(专利权)人：江苏物联网研究发展中心，
类型：发明
国别省市：江苏;32