一种基于射频识别的水位监测传感器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于射频识别的水位监测传感器，该传感器可以通过对后向散射功率的测试探测出水杯中的水位情况。该传感器结构简单，尺寸小；绝对无源，无需电池，使用时间远超其他传感设备；可直接贴附在水杯的外侧，安装方便；成本低廉，远低于现有传统传感设备；无线传感，有效工作范围可以高达十余米且不受阻碍物的限制；水位监测传感器不仅可以实现对水位的监控，而且有着结构简单、低成本、使用方便、工作时间长、工作距离远、适配性高等优点，因此有着广阔的应用价值和市场潜力，有望助力于构建高效便捷的智能生活系统。于构建高效便捷的智能生活系统。于构建高效便捷的智能生活系统。

【技术实现步骤摘要】
一种基于射频识别的水位监测传感器


[0001]本技术涉及天线技术与无线通信领域，具体涉及一种基于射频识别的水位监测传感器。

技术介绍

[0002]在这个快节奏的时代，对于形形色色忙碌的人来说，高效便捷一直是人们的追求目标。随着生活水平的日益提高，饮水机可谓是家家户户都拥有的必需品，而水杯又是人们每天都会接触到的物品。随着饮水机的使用量越来越多，不难感觉到目前大部分的饮水机过于简单，接水过程需要全程人力控制，也因此产生了许许多多的安全隐患，例如人在接热水时，难免会有水花溅出而烫伤手的情况，或是水杯太烫以至于无法拿稳甚至造成打翻的危害；而当人们在接水时稍一走神，水便有可能溢出杯子等等，为了减少在接水过程中人力的参与度，本技术提出了一种新型控制方法：在水杯外壁加上射频识别标签，用于检测水位。该技术可以与具有出水控制的饮水机配合使用，实现每次把水杯置于饮水机出水口，饮水机会自动出水，水杯水位到达目标水位时自动停止加水，减少人的参与度，同时也提高了安全性。市场上各式各样的水杯很多，然而迄今为止，能够监测水位的产品很少。
[0003]普通的水杯存在以下缺点：
[0004]（1）无法检测水位，无人照看的时候会存在水溢出的情况；
[0005]（2）水杯里没有水的时候不会自动加水；
[0006]（3）带有一定的不安全性。
[0007]因此我们引入射频识别技术，射频识别即RFID（Radio Frequency Identification）技术，又称电子标签、无线射频识别，是一种可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触的通信技术。RFID技术以其简单的结构和低廉的成本在物联网领域中得到广泛应用，有望满足我们的需求。本技术提出一种基于射频识别技术的水杯水位监测传感器，这种基于RFID的传感器尺寸很小、完全无源、成本很低且能实现无线传感，它可以直接贴附在水杯的外侧，并且可以被饮水机触发开关上的RFID阅读器识别。传感器的电信号可以由RFID阅读器直接进行处理、储存与传输，因此对水杯的外形和大小没有要求，可以适用于各种水杯。它可以监测到水位的具体位置，基于无线传输可在水位到达一定程度之后发出信号命令饮水机停止加水，也可在水位没有到达目标水位的时候自动加水。有望助力于构建高效便捷的智能生活系统。

技术实现思路

[0008]为解决现有技术中存在的上述问题，本技术提供了一种基于射频识别的水位监测传感器。
[0009]本技术的技术方案如下：一种基于射频识别的水位监测传感器，包括两个天线主体和一枚RFID芯片，所述RFID芯片与天线主体相连接，所述天线主体为偶极子结构，两
臂为由弧形组成的扭线状结构，天线主体中间加载环形阻抗匹配结构，RFID芯片加载于该阻抗匹配结构外侧边中间位置。
[0010]所述RFID芯片为Impinj Monza 4芯片。
[0011]所述水位监测传感器的工作频段为902
‑
928MHz。
[0012]所述天线主体和RFID芯片固定在基底上，所述基底贴在水杯的外侧。
[0013]所述水位监测传感器通过无线连接的方式与RFID阅读器相连接，所述RFID阅读器设置在饮水机上，所述RFID阅读器与饮水机出水阀相连接。
[0014]本技术的基于射频识别的水位监测传感器结构简单，尺寸小；绝对无源，无需电池，使用时间远超其他传感设备；可直接贴附在水杯外侧，安装方便；成本低廉，远低于现有传统传感设备；无线传感，有效工作范围可以高达十余米且不受阻碍物的限制；传感器的信号处理、储存与传输由RFID阅读器完成，可以适用于各种类型和型号的水杯；可以即时探测到水位变化，并可以实现使水杯内液位固定在某一值的功能。
附图说明
[0015]图1为基于射频识别的水位监测传感器的整体结构俯视图。
[0016]图2为基于射频识别的水位监测传感器的使用正视图。
[0017]图3为该水位监测传感器在不同水位下的功率传输系数示意图。
[0018]图4为该水位监测传感器在不同水位下的增益示意图。
[0019]图5为RFID读写器所接收到的后向散射功率
‑
水位对照测试曲线。
[0020]图中：1
‑
1基底，1
‑
2天线主体，1
‑
3RFID芯片，2
‑
1水位监测传感器，2
‑
2水杯。
具体实施方式
[0021]以下结合附图对本技术作进一步说明：
[0022]如图1所示，基于射频识别的水位监测传感器，包括基底1
‑
1、两个天线主体1
‑
2和一枚RFID芯片1
‑
3，所述RFID芯片1
‑
3与天线主体相连接，所述天线主体1
‑
2为偶极子结构，两臂为由弧形组成的扭线状结构，天线主体1
‑
2中间加载环形阻抗匹配结构，RFID芯片1
‑
3加载于该阻抗匹配结构外侧边中间位置，所述RFID芯片1
‑
3为Impinj Monza 4芯片。所述天线主体1
‑
2和RFID芯片1
‑
3固定在基底1
‑
1上，所述基底1
‑
1垂直粘贴在水杯杯身的外侧。所述水位监测传感器的工作频段为902
‑
928MHz。
[0023]水位监测传感器通过无线连接的方式与RFID阅读器相连接，所述RFID阅读器设置在饮水机上，RFID阅读器与饮水机出水阀相连接，控制饮水机出水阀的出水。
[0024]水杯空置时，天线主体1
‑
2与RFID芯片1
‑
3阻抗共轭匹配，从而使传感器在超高频频段内高性能工作。随着杯中水位升高，天线主体1
‑
2阻抗发生变化，与RFID芯片1
‑
3逐渐阻抗失配，天线的功率传输系数和增益下降，从而导致RFID读写器所接收到的后向散射功率下降。通过RFID阅读器读取后向散射功率的数值即可以判断出传感器对应的水位情况及是否需要加水或是断水。
[0025]图2为基于射频识别的水位监测传感器的使用时的正视图，其中2
‑
1为水位监测传感器，2
‑
2为待监测的水杯，水杯的材质可以为塑料或玻璃类。水位监测传感器2
‑
1垂直粘贴于待检测的杯身外侧，传感器的中轴线与杯身中间高度平齐，传感器的长度与水杯高度近
似，但略低于水杯高度。通过对水杯高度进行等分，划分出不同的标准水位线（如1/8水位线，2/8水位线
……
7/8水位线）。分别测试出杯中水处于不同标准水位线上时对应的后向散射功率，即可画出该传感器的测试曲线。
[0026]图3为该水位监测传本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于射频识别的水位监测传感器，包括两个天线主体（1
‑
2）和一枚RFID芯片（1
‑
3），其特征在于：所述RFID芯片（1
‑
3）与天线主体（1
‑
2）相连接，所述天线主体（1
‑
2）为偶极子结构，两臂为由弧形组成的扭线状结构，天线主体（1
‑
2）中间加载环形阻抗匹配结构，RFID芯片（1
‑
3）加载于该阻抗匹配结构外侧边中间位置。2. 根据权利要求1所述的一种基于射频识别的水位监测传感器，其特征在于：所述RFID芯片（1
‑
3）为Impinj Monza 4芯片。...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨蕊，温子恒，金燕，李诺，傅灵娇，刘琦，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：新型
国别省市：