CN111711255A - 一种半有源rfid设备降低能耗的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种半有源RFID设备降低能耗的方法，该有源RFID设备包括蓄能电路、传输电路和充电电路，所述蓄能电路上设置有地感线圈和储能线圈，所述储能线圈独立设置在传输电路上，所述传输电路中与储能线圈并联设置有蓄能电容，所述蓄能电容接入在充电电路中，所述蓄能电容将存储在其中的电能加压后通过传输电路传递至充电电路，在充电电路的作用下对蓄电池充电；本发明可以很好的降低能耗，不断的充电使蓄电池在使用和充电过程中保持一个电量递减的过程，可以长期使用一块蓄电池，直到电能不能再得到有效的补充为止，该方式延长了蓄电池更换的周期，使蓄电池可以在其寿命中尽可能多的消耗，避免造成资源和能源的浪费。

Description

一种半有源RFID设备降低能耗的方法
技术领域
本发明涉及RFID技术领域，尤其涉及一种半有源RFI D设备降低能耗的方法。
背景技术
半有源RFID又叫做低频激活触发技术。在通常情况下，半有源RFID产品处于休眠状态，仅对标签中保持数据的部分进行供电，因此耗电量较小，可维持较长时间，当标签进入射频识别阅读器识别范围后，阅读器先现以125KHz低频信号在小范围内精确激活标签使之进入工作状态，再通过2.4GHz微波与其进行信息传递，也即是说，先利用低频信号精确定位，再利用高频信号快速传输数据。其通常应用场景为：在一个高频信号所能所覆盖的大范围中，在不同位置安置多个低频阅读器用于激活半有源RFID产品，这样既完成了定位，又实现了信息的采集与传递。
半有源RFID射频是介于无源RFID和有源RFID技术之间，半有源RFID中连接有两个电源，一个是给阅读器提供能量的交流电，由于在有源阅读器工作时耗电量巨大，因此需要在其不工作时增加一个直流电用于休眠状态下及时被唤醒，而且RFID通常安装在较高的位置，在采用带有电池的半有源的RFID时，需要定期对蓄电池进行更换，否则不能及时唤醒阅读器从而也不能完成相应的功能，虽然在休眠状态下的阅读器能耗非常低，但是频繁的启闭，也加快了蓄电池电量的流失，使其放电的速度加快，高出安装的方式也使其更换非常的麻烦。
针对半有源RFID的问题，如果直接将蓄电池的充电结构接入到交流电中，由于交流电电能充足，一直对蓄电池进行充电，充放电频繁交替导致蓄电池寿命的降低，并且这种方式仍然需要消耗大量的电能，不能很好降低能耗，因此，需要一个可以在半有源RFID被唤醒工作时产生一个电流，并且这个电流可以被吸收和存储，最终将该电能通过完整的电路传递至蓄电池，从而完成充电的功能是本发明需要解决的技术问题。
发明内容
本发明旨在提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种半有源RFID设备降低能耗的方法，以解决半有源RFID蓄电池维护麻烦，蓄电池不能及时补充电能的问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的：
本发明的提供了一种半有源RFID设备降低能耗的方法，该有源RFID设备包括蓄能电路、传输电路和充电电路，所述蓄能电路上设置有地感线圈和储能线圈，所述地感线圈安装在RFID阅读器识别位置的地下，地感线圈连接的蓄能电路设置在RFID阅读器下方地面上，蓄能电路通过导线与RFID阅读器的蓄电池连接，所述储能线圈独立设置在传输电路上，所述传输电路中与储能线圈并联设置有蓄能电容，所述蓄能电容接入在充电电路中，所述蓄能电容将存储在其中的电能加压后通过传输电路传递至充电电路，在充电电路的作用下对蓄电池充电；该方法的具体步骤如下：
所述地感线圈通过瞬间的移动产生磁场从而产生电流，感应电流是微弱的，感应电流需要通过另一个储能线圈存储；
所述地感线圈产生电流在导线中传递至储能线圈中，传输电路中与储能线圈并联有蓄能电容；
所述储能线圈经过大量微弱电流的冲击，电流在储能线圈中集聚成较大的电流和电压，当储能线圈中的电流达到能够一次击穿蓄能电容的电能时，储能线圈反向释放电能，电流经过整流器的整流作用后击穿蓄能电容，从而在蓄能电容中存储电能，整流器是将交流电转化成直流电的设备；
所述蓄能电容在充电完成的情况下，随即通过谐振电路向充电电路释放电能，充电电路在谐振电路和滤波电容的共同作用下将电能释放至可以接受该电能的蓄电池中。
作为本发明进一步的方案，所述地感线圈的绕线大于20匝，并且地感线圈采用立体的圆锥形的绕线方式。
作为本发明进一步的方案，所述传输电路中设置有可调的电阻，当地感线圈对储能线圈作用时，电阻值为零，当储能线圈反向作用时，电阻值为最大，最大电阻值大于传输电路阻值。
作为本发明进一步的方案，所述地感线圈的部分先导电流进入到电阻中，触发电阻的脉冲至零位，后续电流穿过电阻进入到储能线圈后，电阻复位到最大值位置。
作为本发明进一步的方案，所述地感线圈L和电池B分别设置在该完整电路的两端，谐振电路上分别设置有两个与蓄能电容并联的电容C1和C2。
作为本发明进一步的方案，所述电容C1的值大于电容C2的值。
作为本发明进一步的方案，所述电容C1的值小于蓄能电容C的值。
本发明提供了一种半有源RFID设备降低能耗的方法，有益效果在于：本发明采用地感线圈在进入的电阻产生感应电流的原理，在每次RFID阅读器在启动时必然有一个携带标签的人或者设备经过，从而唤醒阅读器工作，利用这种工作频率的关系，设置一个地感线圈与蓄电池相连接的电路，采用储能线圈和蓄能电容的共同作用使地感线圈产生的微弱电流可以大量的聚集，形成较大的电能从储能线圈传递至蓄能电容中，进一步通过充电电路对蓄电池进行充电，这种方式，不需要对蓄电池额外的增加电源进行充电，避免直接与交流电连接时不间断的充电导致蓄电池寿命的快速剪少，通过电感线圈的方式，可以很好的降低能耗，不断的充电使蓄电池在使用和充电过程中保持一个电量递减的过程，可以长期使用一块蓄电池，直到电能不能再得到有效的补充为止，该方式延长了蓄电池更换的周期，使蓄电池可以在其寿命中尽可能多的消耗，避免造成资源和能源的浪费。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1为本发明实施例提供的电能流向框图。
图2为本发明实施例提供的线圈充电电路图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
参见图1，本发明实施例提供的一种半有源RFID设备降低能耗的方法，该有源RFID设备包括蓄能电路、传输电路和充电电路，蓄能电路上设置有地感线圈和储能线圈，储能线圈独立设置在传输电路上，传输电路中与储能线圈并联设置有蓄能电容，蓄能电容接入在充电电路中，蓄能电容将存储在其中的电能加压后通过传输电路传递至充电电路，在充电电路的作用下对蓄电池充电；该方法的具体步骤如下：
100、具有电阻或者用电设备经过地感线圈(地感线圈还可以采用重力施压而连接电流产生磁场的方式获得感应电流)，地感线圈在设定的重力物体或者具有电阻的物体(包括人身和车辆)经过时产生感应电流，感应电流是微弱的，需要通过储能线圈将这些微弱的电流存储；
101、地感线圈产生电流在导线中传递至储能线圈中，地感线圈与储能线圈的导线不超过1米，与储能线圈并联有蓄能电容，由于蓄能电容需要较大的电流才能击穿，因此在产生微弱电流的情况下，蓄能电容并不作用，而是将所有的微弱电流均集中存储在储能线圈中；
102、储能线圈经过大量微弱电流的冲击，电流在储能线圈中集聚成较大的电流和电压，当储能线圈中的电流达到能够一次击穿蓄能电容的电能时，储能线圈反向释放电能，电流经过整流器的整流作用后击穿蓄能电容，从而在蓄能电容中存储电能，整流器是将交流电转化成直流电的设备，整流器中设置有二极管，这种方式可以通过蓄能的作用击穿蓄能电容，较高的电压在传输过程中能耗降低，避免微弱的电流在导线中自身的损耗情况下无法单独到达充电电路；
103、蓄能电容在充电完成的情况下，随即通过谐振电路向充电电路释放电能，充电电路在谐振电路和滤波电容的共同作用下将电能释放至可以接受该电能的蓄电池中，使蓄电池在不需要外部电源的情况下，完成充电，并且蓄电池本身使用时具有较小的放电量，因此，每次充电完成均可以适用较长的时间，在RFID阅读器不断使用过程中，地感线圈同样一直在对蓄能电路充电，蓄电池的充电与蓄能电路中的电能会有损失，这种损失并不影响蓄电池的充电，因此可以长时间的使用。
优选的，传输电路中设置有可调的电阻，当地感线圈对储能线圈作用时，电阻值为零，储能线圈是在短路情况下完成，因此不能产生负载，但是储能线圈蓄能又不是连续的，电能会被释放，短路情况下会造成线路温度过高，容易烧毁，因此，当储能线圈反向作用时，电阻值为最大，最大电阻值大于传输电路阻值，一方面减少电流的流动，另一方面可以降低短路造成的风险。
优选的，储能线圈可以是超导储能线圈，电阻的调节是机动变化的，并且电阻只有两个值，一个零值，一个峰值，地感线圈的部分先导电流进入到电阻中，触发电阻的脉冲至零位，使后续的电流穿过电阻进入到储能线圈中，完成此动作后，电阻复位到最大值位置，等待下一个脉冲。
如图2所示，电感L和电池B分别设置在该完整电路的两端，电感L即为地感线圈，LC为储能线圈，谐振电路上分别设置有两个与蓄能电容并联的电容C1和C2，其中，C1是以微法(uF)为单位，C2是以皮法(pF)为单位，在本实施例中，C1的值为1000uF，C2的值为2000pF，电感L的值为12uH，可以对3.6伏的电池进行充电，电容C2的谐振频率采用1MHz，电容C2与电容C1之间可以选择性的安装整流器，本实施例中蓄能电容C的值大于1000uF。
优选的，谐振电路的方式，这样能使能量的传输效率达到最大，肖特基二极管进行整流后经过滤波电容得到直流电，直接给电池充电，充电电流在0.6A以上。
为了使地感线圈能够产生更高的电流，地感线圈的绕线大于20匝，并且地感线圈采用立体的圆锥形的绕线方式，最大限度的增加感应线圈产生的电流，避免蓄电池在放电结束之前得到蓄能电路的充电，这种方式具有较高的传输效率。
优选的，蓄电池连接有两个电路，即充电电路和放电电路，充电电路中设置有负载电阻，避免蓄电池在放电时产生的电流对充电电路造成损坏，由于电感和电容在充电电路中，并且设置有整流器，蓄电池并不能对充电电路放电，可以很好的起到保护作用。
优选的，地感线圈安装在RFID阅读器识别位置的地下，地感线圈连接的蓄能电路设置在RFID阅读器下方地面上，蓄能电路通过导线与RFID阅读器的蓄电池连接，蓄能电路应尽可能的与地感线圈位置接近，减少电能在导线中的损耗，储能线圈与蓄能电容、蓄能电容与充电电路均可以设置较长的距离。
以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (7)

1.一种半有源RFID设备降低能耗的方法，其特征在于，该有源RFID设备包括蓄能电路、传输电路和充电电路，所述蓄能电路上设置有地感线圈和储能线圈，所述地感线圈安装在RFID阅读器识别位置的地下，地感线圈连接的蓄能电路设置在RFID阅读器下方地面上，蓄能电路通过导线与RFID阅读器的蓄电池连接，所述储能线圈独立设置在传输电路上，所述传输电路中与储能线圈并联设置有蓄能电容，所述蓄能电容接入在充电电路中，所述蓄能电容将存储在其中的电能加压后通过传输电路传递至充电电路，在充电电路的作用下对蓄电池充电；该方法的具体步骤如下：
所述地感线圈通过瞬间的移动产生磁场从而产生电流，感应电流是微弱的，感应电流需要通过储能线圈存储；
所述地感线圈产生电流在导线中传递至储能线圈中，传输电路中与储能线圈并联有蓄能电容；
所述储能线圈经过大量微弱电流的冲击，电流在储能线圈中集聚成较大的电流和电压，当储能线圈中的电流达到能够一次击穿蓄能电容的电能时，储能线圈反向释放电能，电流经过整流器的整流作用后击穿蓄能电容，从而在蓄能电容中存储电能，整流器是将交流电转化成直流电的设备；
所述蓄能电容在充电完成的情况下，随即通过谐振电路向充电电路释放电能，充电电路在谐振电路和滤波电容的共同作用下将电能释放至可以接受该电能的蓄电池中。
2.根据权利要求1所述的半有源RFID设备降低能耗的方法，其特征在于，所述地感线圈的绕线大于20匝，并且地感线圈采用立体的圆锥形的绕线方式。
3.根据权利要求2所述的半有源RFID设备降低能耗的方法，其特征在于，所述传输电路中设置有可调的电阻，当地感线圈对储能线圈作用时，电阻值为零，当储能线圈反向作用时，电阻值为最大，最大电阻值大于传输电路阻值。
4.根据权利要求3所述的半有源RFID设备降低能耗的方法，其特征在于，所述地感线圈的部分先导电流进入到电阻中，触发电阻的脉冲至零位，后续电流穿过电阻进入到储能线圈后，电阻复位到最大值位置。
5.根据权利要求4所述的半有源RFID设备降低能耗的方法，其特征在于，所述地感线圈L和电池B分别设置在该完整电路的两端，谐振电路上分别设置有两个与蓄能电容并联的电容C1和C2。
6.根据权利要求5所述的半有源RFID设备降低能耗的方法，其特征在于，所述电容C1的值大于电容C2的值。
7.根据权利要求6所述的半有源RFID设备降低能耗的方法，其特征在于，所述电容C1的值小于蓄能电容C的值。
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