CN110942131A - 一种rfid测温标签、控制方法、应用装置 - Google Patents

一种rfid测温标签、控制方法、应用装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种RFID测温标签、控制方法、应用装置，包括PCB电路板，所述PCB电路板上形成豁槽，该RFID测温标签还包括：信号收发部件，所述信号收发部件包括至少一个远洋天线，其设置于PCB电路板的一侧；RFID测温芯片，嵌装于豁槽内，所述RFID测温芯片的任一侧贴附待测物体；内共振LC线圈，与所述至少一个远洋天线相连接，用于匹配RFID测温芯片与天线的阻抗。本发明的有益效果是，RFID测温标签根据测温场景的特点与测温RFID芯片的特点，进行定向设计。

Description

一种RFID测温标签、控制方法、应用装置
技术领域
本发明涉及无线射频识别技术改进，特别是一种RFID测温标签、控制方法、应用装置。
背景技术
射频识别(Radfo Frequency Identification，简称RFID)技术是一种非接触式的自动识别技术，它通过电磁波或电感祸合方式传递信号，以完成对目标对象的自动识别。本发明与传统的RFID技术相比，即RFID技术具有识别过程无须人工干预、可同时识别多个目标、信息存储量大、可工作于各种恶劣环境等优点。
但，现有无源RFID技术本身信息量太过单一，没有将环境传感器技术与其融合。现有物联网场景中，货物的转运需要RFID技术来判定货物信息，但货物本身同时需要监控温度，如冷链场景，厂商会采用在货物上再加装测温传感器的方式对温度进行监控，极大的增加了成本。
在此背景下，本发明基于现有的测温RFID芯片，发明一个专用于测温场景用的RFID测温标签，RFID测温标签与传统的RFID标签主要差异在于，RFID测温标签根据测温场景的特点与测温RFID芯片的特点，进行定向设计。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述问题，设计了一种RFID测温标签、控制方法、应用装置。
实现上述目的本发明的技术方案为，一种RFID测温标签，该标签通过采用双面胶粘贴、采用结构件挤压方式贴附与待测温的物体上，该RFID测温标签包括PCB电路板，所述PCB电路板上形成豁槽，该RFID测温标签还包括：
信号收发部件，所述信号收发部件包括至少一个远洋天线，其设置于PCB电路板的一侧；
RFID测温芯片，嵌装于豁槽内，所述RFID测温芯片的任一侧贴附待测物体；RFID测温芯片的两侧均有测温功能。
内共振LC线圈，与所述至少一个远洋天线相连接，用于匹配RFID测温芯片与天线的阻抗。
信号收发部件包括一对远洋天线，一对所述远洋天线分别与内共振LC线圈相连接，并关于内共振LC线圈对称。
作为优选，所述远洋天线包括折弯部以及波浪部，所述折弯部与波浪部一体成型。
作为优选，所述波浪部与的一端与远洋天线相连接。
作为优选，所述内共振LC线圈上形成至少一个避空区，所述避空区对应的所述PCB电路板表面形成所述豁槽。
作为优选，所述内共振LC线圈上形成三个避空区，所述三个避空区首尾依次相连形成避空通道，任一所述避空区对应的所述PCB电路板表面形成所述豁槽。
作为优选，所述RFID测温标签为导热性材质制成的标签。基板与芯片具有导热功能，导热材质为铜或硅。
一种上述的RFID测温标签的安装方法，该方法具体为：将RFID测温标签贴附于待测物体表面，其RFID测温芯片直接接触被测物体表面。
一种上述的RFID测温标签的控制方法，该方法包括以下步骤：
测温步骤：利用热传递原理，通过RFID测温芯片检测与其表面贴附的待测物体的温度信息，将温度信息与ID信息转换成射频信号；
信号对接步骤：利用外部读写器接收测温步骤中的射频信号；
读距参数归一化步骤：根据不同材质的测温标签，所对应的读距是不同，汇总各材质的标签，将读距统一汇总后，进行归一化，进而得出读距与温度关系的曲线。
作为优选，通过RFID测温芯接收外部读写器发出的射频信号能量，利用内共振LC线圈将RFID测温芯上电激活。
利用上述的一种RFID测温标签进行测温的装置，该装置包括冷链运输装置、电力***装置、实验室设备。
利用本发明的技术方案制作的一种RFID测温标签、控制方法、应用装置，具有以下有益效果：
RFID技术与测温技术的结合；
采用无源RFID测温极大的降低了单体测温的成本；
采用无源RFID无需电池供电，解决了单体测温需供电问题；
无需供电极大的延长了标签使用寿命
天线设计使得标签小型化，增大了感应距离。
现有技术中采用有源测温方式，现有的RFID标签必须采用电池供电，这样会极大的增加标签单体成本，一枚电池的价格在3元左右。采用专利中所属技术，可无需使用电池，实现了真正的无源测温，极大的降低了单体标签的测温成本，单体标签的测温成本只需1元以内，拓展了适用场景的范围；
专利中所述技术将无源RFID技术与测温技术相结合，将测温传感器与RFID结合为一枚芯片，并无需供电，只需通过电磁波的微小能量即可激活芯片及测温传感部分，将测温传感部分的信息通过电磁波返回，实现温度信息的读取。现有的技术中无法做到此方法，需要多芯片并增加一枚电池进行供电，这样会增大单体测温的成本。采用专利中所属技术，无需任何电池供电即可进行测温，极大的降低了单体测温的成本。
附图说明
图1是本发明中实施例提供的RFID测温标签的主视图；
图2是本发明所述一种RFID测温标签的后视图；
图3为RFID测温标签量程内温度误差曲线
图4为归一化RFID测温标签读距与温度关系曲线
图5为RFID测温标签使用场景。
图6为RFID测温芯片的内部模块连接示意图。
1、RFID测温芯片 2、远洋天线 3、PCB电路板
4、内共振LC线圈
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
实施例一：
下面结合附图对本发明进行具体描述，一种RFID测温标签，包括PCB电路板3，所述PCB电路板3上形成豁槽，该RFID测温标签还包括：信号收发部件，所述信号收发部件包括至少一个远洋天线2，其设置于PCB电路板3的一侧；RFID测温芯片1，嵌装于豁槽内，所述RFID测温芯片的任一侧贴附待测物体；内共振LC线圈4，与所述至少一个远洋天线相连接，用于匹配RFID测温芯片与天线的阻抗。
如图6所示，所述RFID测温芯片4是标签的控制单元，其功能为检测环境温度，RFID测温芯片4内部结构包括由逻辑控制模块、RF接口模块、温度传感器模块、EEPROM模块，4个模块组成，工作原理如下：
当RFID测温芯片4工作时，由温度传感器模块进行温度采集，并将信息写入数据存储模块的可读写存储器中，芯片再将实时改写后的信息发送给RFID读写器；远洋天线2连接RFID测温芯片4的RF1与RF2两个接口，其中NC接口为调试接口将温度信息与ID信息转换成射频信号。此RFID测温芯片4的供电由接收到的射频信号提供；所述内共振LC线圈4，其负责RFID测温芯片与天线的阻抗进行匹配；所述远场天线2，其主要负责射频信号的发射。
在本技术方案中，进一步，信号收发部件包括一对远洋天线2，一对所述远洋天线分别与内共振LC线圈4相连接，并关于内共振LC线圈4对称。
在本技术方案中，进一步，所述远洋天线2包括折弯部以及波浪部，所述折弯部与波浪部一体成型，所述波浪部与的一端与远洋天线相连接。
在本技术方案中，进一步，所述内共振LC线圈4上形成至少一个避空区，所述避空区对应的所述PCB电路板3表面形成所述豁槽。
在本技术方案中，进一步，所述内共振LC线圈4上形成三个避空区，所述三个避空区首尾依次相连形成避空通道，任一所述避空区对应的所述PCB电路板3表面形成所述豁槽。
所述RFID测温标签为导热性材质制成的标签。
在实际运行中RFID测温芯片4的工作流程，当外部读写器发送射频信号时，首先由RF接口模块接收射频信号。RF接口模块接收到射频信号，首先将芯片上电激活，芯片对接收到的信号进行解调。RF接口模块将解调后的信息交给逻辑控制模块，由逻辑控制模块中的读写控制、访问控制部分进行模块之间的信息传递。逻辑控制模块首先对接收的信号进行标签防碰撞判断，如通过防碰撞判断，则逻辑控制模块开始工作。逻辑控制模块首先将EEPROM模块中存储的标签ID信息进行提取，再将温度传感器模块所测的温度信息进行提取，将提取的两项信息发送给RF接口模块，具体发送方式是由逻辑控制模块的读写控制功能进行的。RF接口接收到的信息进行调制，将调制后的信号由RF1与RF2两个引脚进行射频发送。外部读写器接收到标签发送后的信号，来完成一轮的信息交换。
天线的制作工艺可采用：FPC、inlay、PCB三种制作工艺进行天线的制造；其中FPC工艺为柔性电路板，又称“FPC柔性板”，是用柔性的绝缘基材制成的印刷电路；其中inlay工艺是指一种由多层PVC片材含有芯片及线圈层合在一起的预层压工艺；其中PCB工艺为印制电路板工艺。
实施例二：
一种实施例一中记载的RFID测温标签的安装方法，该方法具体为：将RFID测温标签贴附于待测物体表面，其RFID测温芯片直接接触被测物体表面。
实施例三：
一种实施例一中记载的RFID测温标签的控制方法，该方法包括以下步骤：
测温步骤：利用热传递原理，通过RFID测温芯片检测与其表面贴附的待测物体的温度信息，将温度信息与ID信息转换成射频信号；
信号对接步骤：利用外部读写器接收测温步骤中的射频信号；
读距参数归一化步骤：根据不同材质的测温标签，所对应的读距是不同，汇总各材质的标签，将读距统一汇总后，进行归一化。进而得出读距与温度关系的曲线。
通过RFID测温芯接收外部读写器发出的射频信号能量，利用内共振LC线圈4将RFID测温芯上电激活。
实施例四：
利用实施例一中记载的一种RFID测温标签进行测温的装置，该装置包括冷链运输装置、电力***装置、实验室设备。
如图5所示：为此标签目前所适用的使用场景，左侧为行业，右侧为实际的使用产品。
如：冷链运输中，将此芯片制作的标签贴在疫苗、血袋、牛肉、红酒等冷链运输产品中可对运输的产品进行温度实时监控。温度与产品一一对应，不会出错。
如：电力***中，将标签贴在上述的部位中，可实时监控温度，从而避免火灾的发生，并可通过温度来判断此线路中是否有损坏的现象。
如：实验室中，可适用在医学实验室、化学实验室、生物实验室等，对实验室中的试剂及样品进行温度监测，防止由实验品保管不当导致的实验事故。
如：畜牧业中，可对生物的体表温度进行实时监测，提早发现疫情，进行隔离，也可通过温度的大数据，来提升产量。
上述技术方案仅体现了本发明技术方案的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本发明的原理，属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种RFID测温标签，包括PCB电路板(3)，其特征在于，所述PCB电路板上形成豁槽，该RFID测温标签还包括：
信号收发部件，所述信号收发部件包括至少一个远洋天线(2)，其设置于PCB电路板(3)的一侧；
RFID测温芯片(1)，嵌装于豁槽内，所述RFID测温芯片的任一侧贴附待测物体；
内共振LC线圈(4)，与所述至少一个远洋天线相连接，用于匹配RFID测温芯片与天线的阻抗。
2.根据权利要求1所述的一种RFID测温标签，其特征在于，信号收发部件包括一对远洋天线(2)，一对所述远洋天线分别与内共振LC线圈(4)相连接，并关于内共振LC线圈(4)对称。
3.根据权利要求1或2所述的一种RFID测温标签，其特征在于，所述远洋天线(2)包括折弯部以及波浪部，所述折弯部与波浪部一体成型。
4.根据权利要求3所述的一种RFID测温标签，其特征在于，所述波浪部与的一端与远洋天线相连接。
5.根据权利要求2所述的一种RFID测温标签，其特征在于，所述内共振LC线圈(4)上形成至少一个避空区，所述避空区对应的所述PCB电路板(3)表面形成所述豁槽。
6.根据权利要求5所述的一种RFID测温标签，其特征在于，所述内共振LC线圈(4)上形成三个避空区，所述三个避空区首尾依次相连形成避空通道，任一所述避空区对应的所述PCB电路板(3)表面形成所述豁槽。
7.根据权利要求6所述的一种RFID测温标签，其特征在于，所述RFID测温标签为导热性材质制成的标签。
8.一种根据权利要求1-7任一所述的RFID测温标签的安装方法，其特征在于，该方法具体为：将RFID测温标签贴附于待测物体表面，其RFID测温芯片直接接触被测物体表面。
9.一种适用于根据权利要求1-7任一所述的RFID测温标签的控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
测温步骤：利用热传递原理，通过RFID测温芯片检测与其表面贴附的待测物体的温度信息，将温度信息与ID信息转换成射频信号；
信号对接步骤：利用外部读写器接收测温步骤中的射频信号；
读距参数归一化步骤：根据不同材质的测温标签，所对应的读距是不同，汇总各材质的标签，将读距统一汇总后，进行归一化。
优选地，还包括供电步骤，其具体为，通过RFID测温芯接收外部读写器发出的射频信号能量，利用内共振LC线圈(4)将RFID测温芯上电激活。
10.利用根据权利要求1-7任一所述的一种RFID测温标签进行测温的装置，其特征在于，该装置包括冷链运输装置、电力***装置、实验室设备。
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