CN208444305U - 可嵌入式自感知射频阅读装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种可嵌入式自感知射频阅读装置，包括：PCB板，所述PCB板背面设置有长方形卡槽；多频段射频天线，设置于所述PCB板内；低频RFID芯片，与所述多频段射频天线连接，设置于PCB板内；微波RFID芯片，与所述多频段射频天线连接，设置于PCB板内；超高频RFID芯片，与所述多频段射频天线连接，设置于PCB板内；信号选择电路，与所述超高频RFID芯片、低频RFID芯片和微波RFID芯片分别连接；本可嵌入式自感知射频阅读装置通过整合低频、超高频、微波三种射频模式读取标签信号，使其比单一频段的射频阅读装置适应性更强；通过超声，红外，触控等手段感知用户位置和行为，合理选择射频频段读取标签信息，使其各个射频频段互不干扰，提高标签识别的准确率。

Description

可嵌入式自感知射频阅读装置

技术领域

本实用新型涉及无线射频识别技术领域，特别涉及一种可嵌入式自感知射频阅读装置。

背景技术

目前，由于射频在不同频段通讯的作用距离、传输速率、抗干扰等特性都大不相同，由于应用场景侧重不同以至RFID(射频识别技术)产品形态也很丰富；最为常见的是非接触式一卡通应用(13.56M Hz)阅读装置，用户通常在0-5cm距离内主动刷卡，即可以建立射频通讯，在门禁，考勤，消费，市政一卡通等应用场景被广泛使用；其次是在监狱，校门，隧道等场景中的有源标签(2.4G Hz)定位考勤方案，阅读装置通常在0-100米范围内可接收到用户有源标签发送的射频信号，建立通讯，根据信号的强弱判断标签邻近阅读装置的大致距离，多个阅读装置通过三角定位法即可计算出人员标签的平面相对位置而实现定位需求。大多数多频段射频读取模块通过将多个频段的读取模块集合起来，多个频段同时读取，容易相互间造成干扰。

发明内容

本实用新型提供一种可嵌入式自感知射频阅读装置，通过整合低频、超高频、微波三种射频模式读取标签信号，使其比单一频段的射频阅读装置适应性更强；通过超声，红外，触控等手段感知用户位置和行为，合理选择射频频段读取标签信息，使其各个射频频段互不干扰，提高标签识别的准确率。

本实用新型实施例提供的一种可嵌入式自感知射频阅读装置，包括：

PCB板；

多频段射频天线，设置于所述PCB板上；

低频RFID芯片，与所述多频段射频天线连接，设置于PCB板上；

微波RFID芯片，与所述多频段射频天线连接，设置于PCB板上；

超高频RFID芯片，与所述多频段射频天线连接，设置于PCB板上；

信号选择电路，与所述超高频RFID芯片、低频RFID芯片和微波RFID芯片分别连接；

射频标签物体确认装置，用于确认所述射频阅读装置与射频标签物体之间的距离和/或射频标签物体的行为状态；所述距离确认装置包括：超声传感器、红外传感器和触摸电容传感器中一种或多种结合；

处理器，分别与所述射频标签物体确认装置和信号选择电路连接，用于根据所述射频阅读装置与射频标签物体之间的距离和/或射频标签物体的行为状态控制所述信号选择电路选通所述超高频RFID芯片、低频RFID芯片和微波RFID芯片中的一个；

数据接口，与所述处理器连接；

电源模块，分别与所述处理器、低频RFID芯片、微波RFID芯片、超高频RFID芯片和信号选择电路连接。

可选的，数据接口包括：韦根接口、RS485接口和RS232接口。

可选的，信号选择电路包括：

第一继电器，与所述低频RFID芯片和电源模块串联；

第二继电器，与所述微波RFID芯片和电源模块串联；

第三继电器，与所述超高频RFID芯片和电源模块串联；

信号选择开关电路，所述信号选择开关电路包括一个输入端和三个输出端，所述三个输出端分别与所述第一继电器的线圈、第二继电器的线圈和第三继电器的线圈连接，所述输入端与所述处理器连接。

可选的，可嵌入式自感知射频阅读装置还包括：

充电模块，与所述电源模块连接，用于使用外部电源为所述电源模块补充电能；

所述充电模块包括Micro USB充电接口，所述充电接口设置于所述PCB板短边侧面。

可选的，可嵌入式自感知射频阅读装置还包括：

指示灯，与所述处理器相连，设置于所述PCB板上，用于显示所述可嵌入式自感知射频阅读装置的工作状态。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1为本实用新型实施例中一种可嵌入式自感知射频阅读装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中又一种可嵌入式自感知射频阅读装置的示意图；

图3为本实用新型实施例中一种信号选择开关电路的电路图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型实施例提供了一种可嵌入式自感知射频阅读装置，如图1、2所示，包括：

PCB板11；

多频段射频天线12，设置于PCB板11上；

低频RFID芯片13，与多频段射频天线12连接，设置于PCB板11上；

微波RFID芯片14，与多频段射频天线12连接，设置于PCB板11上；

超高频RFID芯片15，与多频段射频天线12连接，设置于PCB板11上；

信号选择电路16，与超高频RFID芯片15、低频RFID芯片13和微波RFID芯片14分别连接；

射频标签物体确认装置18，用于确认所述射频阅读装置与射频标签物体之间的距离和/或射频标签物体的行为状态；射频标签物体确认装置包括：超声传感器、红外传感器和触摸电容传感器中一种或多种结合。射频标签物体的行为状态包括：接近射频阅读装置(离射频阅读装置越来越近)，射频标签物体确认装置不一定设置在PCB上，也可设置在其他利于确认射频阅读装置与射频标签物体之间的距离的位置，例如在上下班刷卡场景中，可以采用安装在上下班过道的上方等位置。

触控电容传感器主要是靠触摸后确定出射频阅读装置与射频标签物体之间的距离；例如，将触控电容传感器设置在门把手上，人员开门触摸到触控电容传感器，处理器内事先存储有该触控电容传感器与射频阅读装置的距离从而确定出射频阅读装置与射频标签物体之间的距离，选择读取频段。此处射频标签物体为人体，射频标签物体的行为状态为开门。更近一步的射频阅读装置根据人员触摸力度，当触摸力度大于预设值时，发送信号给外界的自动门锁***，自动门锁***开门。

处理器17，分别与射频标签物体确认装置18和信号选择电路16连接，用于根据所述射频阅读装置与射频标签物体之间的距离和/或射频标签物体的行为状态控制所述信号选择电路16选通所述超高频RFID芯片15、低频RFID芯片13和微波RFID芯片14中的一个；工作，处理器与超高频RFID芯片、低频RFID芯片和微波RFID芯片通信连接，用于接收超高频RFID芯片、低频RFID芯片和微波RFID芯片其中一个工作时采集的信号；

通过射频标签物体的行为状态来控制，例如：3个触摸电容传感器分别设置在距射频阅读装置50mm、5M和100M处的门把手上，人员在开第一个门(100M)时触摸到触摸电容传感器，触发射频阅读装置中微波RFID芯片工作，人员在开第二个门(5M)时，触发射频阅读装置中超高频RFID芯片工作，人员在开第三个门(50mm)时，触发射频阅读装置中低频RFID芯片工作。

数据接口19，与所述处理器17连接；数据接口与其他设备连接，实现嵌入其他设备使用的目的。

电源模块20，分别与处理器17、低频RFID芯片13、微波RFID芯片14、超高频RFID芯片15和信号选择电路16连接。

低频RFID芯片的工作频段可以为从120KHz到134KHz，主要工作频段为125KHz，超高频RFID芯片的工作频率为850MHz～910MHz,主要工作频段为868MHz,微波RFID芯片的工作频率为2.4GHz和5.8GHz，本实用新型中微波RFID芯片主要工作频段为2.4GHz。处理器通过超声传感器探测出射频阅读装置与射频标签物体之间的距离，当距离约在5-100米范围时，阅读装置中微波RFID芯片工作读取射频标签的标签数据；当距离在5米范围内时，阅读装置中超高频RFID芯片工作，读取标签数据；当进入0-50mm距离内，阅读装置中低频RFID芯片，读取标签数据。

本可嵌入式自感知射频阅读装置通过整合低频、超高频、微波三种射频模式读取标签信号，使其比单一频段的射频阅读装置适应性更强；通过超声，红外，触控等手段感知用户位置和行为，合理选择射频频段读取标签信息，使其各个射频频段互不干扰，提高标签识别的准确率。

为了可以嵌入各种不同的设备中使用，可选的，数据接口包括：韦根接口、RS485接口和RS232接口。通过整合韦根接口、RS485接口和RS232接口可以与绝大多数电子产品进行连接，达到嵌入大多数电子产品上使用，例如门禁读头，电子班牌，监控摄像机，平板电脑等等，无需重新布线等，大大降低了部署成本。

为实现选择射频阅读装置的读取频段；可选的，信号选择电路包括：

第一继电器，与低频RFID芯片和电源模块串联；

第二继电器，与微波RFID芯片和电源模块串联；

第三继电器，与超高频RFID芯片和电源模块串联；

信号选择开关电路，信号选择开关电路包括一个输入端和三个输出端，三个输出端分别与第一继电器的线圈、第二继电器的线圈和第三继电器的线圈连接，输入端与处理器连接。第一继电器的线圈、第二继电器的线圈和第三继电器的线圈另一端接电源模块，为防止电路损毁，还可在信号选择开关电路输出端与继电器之间接入限流电阻。

如图3所示，信号选择开关电路包括：

电源21、第一电阻22、第二电阻23、第三电阻24、第四电阻25、第五电阻26、第一电容27、第二电容28和三级管29；

第一电阻22的一端与电源21正极连接，另一端与第一电容27连接，第一电容27的另一端接地；

第五电阻26与第二电容28串联后接入电源21；

第二电阻23的一端与电源21的正极连接，另一端与三级管29的集电极连接；

三级管29的基极依次连接上第三电阻24和第四电阻25后接地，三级管的发射极接地；

第一施密特触发器30，第一施密特触发器30的两个输入端之间短接并与处理器连接，第一施密特触发器30的正电源端接电源，第一施密特触发器30的接地端接地；

第一JK触发器31，第一JK触发器31的时钟输入端与第一施密特触发器30的输出端连接，第一JK触发器31的两个异步输入端之间短接后接电源，第一JK触发器31的电源电压端接电源21，第一JK触发器31的接地端接地，第一JK触发器31的异步清零端接地；

第二JK触发器32，第二JK触发器32的时钟输入端与第一JK触发器31的反向输出端连接，第二JK触发器32的两个异步输入端之间短接后接电源21，第二JK触发器32的电源电压端接电源21，第二JK触发器32的接地端接地，第二JK触发器32的异步置位输入端接地；

第二施密特触发器33，第二施密特触发器33的一个输入端与第一电容27和第一电阻22之间的节点连接，第二施密特触发器33的另一输入端与三极管29的集电极连接；

第一与门34，第一与门34的两个输入端之间短接并与第二施密特触发器33的输出端、第一JK触发器31的异步置位输入端和第二JK触发器32的异步清零端连接；

第二与门35，第二与门35的两个输入端分别与第一JK触发器31的同相输出端和第二JK触发器32的同相输出端连接；

第三与门36，第三与门36的两个输入端分别与第一JK触发器31的同相输出端和第二JK触发器32的反相输出端连接；

第四与门37，第四与门37的一个输入端与第二JK触发器32的同相输出端连接；

第五与门38，第五与门38的一个输入端与第二JK触发器32的反相输出端连接；第五与门38的另一输入端和第四与门37的另一输入端连接；

第六与门39，第六与门39的两个输入端之间短接并与第五与门38的输出端连接；

第七与门40，第七与门40的一个输入端与第一与门34的输出端连接，另一输入端与第六与门39的输出端连接；

第八与门41，第八与门41的一个输入端与第七与门40的输出端连接，另一端接电源21，输出端与第三电阻24和第四电阻25之间的节点连接；

上述电路的输入端为第一施密特触发器30的两个输入端短接而成；三个输出端分别为第二与门35的输出端、第三与门36的输出端、第四与门37的输出端。当输入端接入低电平脉冲时，三个输出端依次输出低电平；例如当与第一继电器连接的输出端输出低电平时，第一继电器线圈有电流流过，继电器吸合，低频RFID芯片得电工作。这样处理器就可控制可嵌入式自感知射频阅读装置的读取频段的切换，选取适合的读取频段。

上述电路可以由电源、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一电容、第二电容、三级管、一块CD4093芯片、一块CD4027芯片和两块CD4011芯片组成。

为了给可嵌入式自感知射频阅读装置补充电能，可选的，可嵌入式自感知射频阅读装置还包括：

充电模块，与电源模块连接，用于使用外部电源为电源模块补充电能；

充电模块包括Micro USB充电接口，充电接口设置于PCB板短边侧面。

为了显示可嵌入式自感知射频阅读装置工作是否正常，可选的，可嵌入式自感知射频阅读装置还包括：

指示灯，与处理器相连，设置于PCB板上，用于显示可嵌入式自感知射频阅读装置的工作状态。当可嵌入式自感知射频阅读装置工作正常时，显示绿灯；当可嵌入式自感知射频阅读装置内部器件有损坏时显示红灯。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (5)

1.一种可嵌入式自感知射频阅读装置，其特征在于，包括：

PCB板；

多频段射频天线，设置于所述PCB板上；

低频RFID芯片，与所述多频段射频天线连接，设置于PCB板上；

微波RFID芯片，与所述多频段射频天线连接，设置于PCB板上；

超高频RFID芯片，与所述多频段射频天线连接，设置于PCB板上；

信号选择电路，与所述超高频RFID芯片、低频RFID芯片和微波RFID芯片分别连接；

射频标签物体确认装置，用于确认所述射频阅读装置与射频标签物体之间的距离和/或射频标签物体的行为状态；所述射频标签物体确认装置包括：超声传感器、红外传感器和触摸电容传感器中一种或多种结合；

处理器，分别与所述距离确认装置和信号选择电路连接，用于根据所述射频阅读装置与射频标签物体之间的距离和/或射频标签物体的行为状态控制所述信号选择电路选通所述超高频RFID芯片、低频RFID芯片和微波RFID芯片中的一个；

数据接口，与所述处理器连接；

电源模块，分别与所述处理器、低频RFID芯片、微波RFID芯片、超高频RFID芯片和信号选择电路连接。

2.如权利要求1所述的一种可嵌入式自感知射频阅读装置，其特征在于，所述数据接口包括：韦根接口、RS485接口和RS232接口。

3.如权利要求1所述的可嵌入式自感知射频阅读装置，其特征在于，所述信号选择电路包括：

第一继电器，与所述低频RFID芯片和电源模块串联；

第二继电器，与所述微波RFID芯片和电源模块串联；

第三继电器，与所述超高频RFID芯片和电源模块串联；

信号选择开关电路，所述信号选择开关电路包括一个输入端和三个输出端，所述三个输出端分别与所述第一继电器的线圈、第二继电器的线圈和第三继电器的线圈连接，所述输入端与所述处理器连接。

4.如权利要求1所述的可嵌入式自感知射频阅读装置，其特征在于，还包括：

充电模块，与所述电源模块连接，用于使用外部电源为所述电源模块补充电能；

所述充电模块包括Micro USB充电接口，所述充电接口设置于所述PCB板短边侧面。

5.如权利要求1所述的可嵌入式自感知射频阅读装置，其特征在于，还包括：

指示灯，与所述处理器相连，设置于所述PCB板上，用于显示所述可嵌入式自感知射频阅读装置的工作状态。