[發明專利]一種超低功耗無線無源溫度傳感器

在審

• 申請號: 201710354433.0
• 申請日: 2017-05-19
• 公開（公告）號: CN107014499A
• 公開（公告）日: 2017-08-04
• 發明（設計）人: 鄧芳明;吳翔;付智輝;溫開云
• 申請（專利權）人: 華東交通大學
• 主分類號: G01K1/02
• 分類號: G01K1/02
• 代理公司: 南昌市平凡知識產權代理事務所36122
• 代理人: 姚伯川

技術領域

本發明涉及一種超低功耗無線無源溫度傳感器，屬于電子無線通信技術領域。

背景技術

溫度是一個和人們生活環境密切相關物理量，也是在其他研究、生產、科研、生活中需要測量和控制的物理量，同時也是最基本的環境參數。人們的生活與壞境溫度息息相關，物理、化學、生物等科學都離不開溫度。像太陽能熱水器、電力、石油、農業大棚經常需要對環境溫度進行檢測，并根據實際的要求對溫度進行控制。例如，許多太陽能熱水器中，需要通過溫度檢測來控制其水泵運作；在農業大棚中，通過溫度檢測來判斷是否合適農作物種植與生長；許多電子設備都有額定溫度單位，沒有合適的溫度會使電子產品造成故障。

國內外大多數的溫度實時監測采用的是有線傳感器，但由于有線傳感器的布線結構復雜，安裝成本高且周期長，后期維護成本也甚高，這些都限制了此類監測技術的大規模應用。現有的無線傳感器都采用無線傳感器網絡（Wireless Sensor Networks, WSN）節點技術，工作于有源模式，而且，有些場合需要將WSN節點植入待測物體中，導致后期無法更換電池，因此，溫度監測迫切需要一種具有壽命長、成本低、能快速定位特點的無線現場監測方式。

隨著科學技術的發展，低成本無源無線傳感器設計成為可能。相比于現有的WSN節點技術，無源傳感器的無線傳輸距離短，速率低，這就大大限制了其應用范圍。但是基于雷達反向散射調制原理的反向散射調制技術具有零功耗調制、電路結構簡單和功耗低等特點，增加了無源傳感器的無線傳輸距離，提高了傳輸速率。因此，無源傳感標簽尤其適合構建長期的，大規模應用的溫度實時監測系統。

發明內容

本發明的目的是，為了解決現有溫度監測存在的問題，提出一種超低功耗無線無源溫度傳感器。

實現本發明的技術方案如下：一種超低功耗無線無源溫度傳感器。包括通信天線、取能天線、溫度頻率轉換模塊、頻率數字轉換模塊和反向散射調制器。

所述取能天線的輸出端接電源管理模塊的輸入端；電源管理模塊的輸出端接頻率數字轉換模塊的輸入端；溫度頻率轉換模塊的輸出端接頻率數字轉換模塊的輸入端；頻率數字轉換模塊的輸出端接反向散射調制器的輸入端；反向散射調制器的輸出端接通信天線。

所述電源管理模塊，包括取能天線、倍壓整流電路和穩壓電路；取能天線捕獲空間中的無線電磁波并將其送入倍壓整流電路；倍壓整流電路將得到的交流電信號轉換為直流電壓輸入到穩壓器中，繼而為其他電路提供穩定的直流電壓。所述取能天線捕獲空間中的電磁波用于為電源管理模塊提供能量。

所述頻率-數字轉換，用于將接收到的受溫度控制的頻率信號轉換為相應的數字信號。

所述通信天線，用于接收無線信號和發送反向散射調制信號。

所述溫度傳感器用于測量當前溫度值并轉換為頻率值輸出。

所述頻率數字轉換用于將接收到的溫度頻率信號轉換為數字信號。

所述反向散射調制器，用于控制器輸出信號的反向散射調制；所述反向散射調制器基于雷達反向散射調制原理，具有零功耗調制、電路結構簡單和功耗低的特點。

與現有技術相比，本發明的優點在于：本發明采用取能天線的方式為整體電路提供電能，無需內置電源，解決了后期無法更換電池的困難，大大降低了制造成本和后期維護費用；反向散射調制器基于雷達反向散射原理，具有零功耗調制，電路結構簡單的特點。

附圖說明

圖1是本發明的原理框圖；

圖2是本發明的具體實施例結構示意圖。

具體實施方式

本發明的具體實施方式如圖1和圖2所示。

本實施例一種超低功耗無線無源溫度傳感器包括通信天線、電源管理模塊、時鐘發生器、計數器、壓控振蕩器、GW50溫度傳感器和ASK反向散射調制器。電源管理模塊的輸出端接計數器、ASK反向散射調制器和GW50溫度傳感器的輸入端；時鐘發生器和壓控振蕩器的輸出端與計數器的輸入端相連；GW50溫度傳感器輸出端和壓控振蕩器的輸入端相連；計數器輸出端和ASK反向散射調制器的輸入端相連；ASK反向散射調制器的輸出端和通信天線相連。

所述電源管理模塊包括取能天線、倍壓整流電路和穩壓電路：取能天線的輸出端接倍壓整流電路的輸入端；倍壓整流電路的輸出端接穩壓器的輸入端。

所述電源管理模塊為整體電路提供穩定的直流電壓。其中取能天線用來捕獲空間中的無線電磁波并將其送入倍壓整流電路；倍壓整流電路將得到的交流電信號轉換為直流電壓輸入到穩壓器中，繼而為其他電路提供穩定的直流電壓。