专利名称：一种低功耗无线有源温度标签的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及温度测量和射频领域，具体涉及一种低功耗无线有源温度标签。
背景技术：
对于冷链运输过程中的温度监控，传统上是采用温度记录仪的方式来测量并记录整个的车厢的温度，即每个车厢放一台温度记录仪，测量并记录运输过程中的温度，当货物达到运输目的地后，将温度记录仪与电脑相连将数据导入计算机，再进行数据统计与分析。传统的温度记录仪有价格昂贵、监控对象单一、不具备数字标识、需要有线连接等缺点，无法满足冷链运输过程中对于车厢内货物温度监控的要求。

实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种低功耗无线有源温度标签，以通过较 低的功耗实现无线温度采集和数据传输。本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下一种低功耗无线有源温度标签，包括温度传感器、射频电子模块、处理器模块、电源模块以及天线，其中，所述温度传感器用于测量待测物的温度值；所述处理器模块用于控制各模块工作，并获取所述温度传感器测量的待测物的温度值，并接收用户指令、输出提示信息，非工作时处于休眠状态；所述射频电子模块用于存储温度值信息，并将温度值信息发送给外部读卡器；所述电源模块用于为低功耗无线有源温度标签提供工作能量。进一步，所述低功耗无线有源温度标签还包括与处理器模块相连接的模数转换模块，所述模数转换模块用于将温度传感器测量的待测物的温度值的模拟量转换为对应的数字量；同时将电源模块的电压转换为剩余的电量；并将温度值的数字量以及剩余的电量传输至处理器模块。进一步，所述射频电子模块用于根据信号的强度动态调整发射功率，当信号比较弱时，提高发射功率；当信号比较强时，则降低发射功率。进一步，所述低功耗无线有源温度标签还包括与处理器模块相连接的时钟模块，所述时钟模块用于产生系统时钟，以定时唤醒处理器模块。进一步，所述低功耗无线有源温度标签还包括与处理器模块相连接的人机交互模块，所述人机交互模块用于响应用户查询所述低功耗无线有源温度标签是否正常工作的指令并显示所述低功耗无线有源温度标签的工作状态。进一步，所述人机交互模块包括用于用户输入查询所述低功耗无线有源温度标签工作状态指令的按键输入模块和用于显示所述低功耗无线有源温度标签工作状态的显示模块。进一步，所述周期性是指手动制定的温度采集周期或者是所述低功耗无线有源温度标签自行调节的温度采集周期。进一步，当所述低功耗无线有源温度标签处于自行调节温度采集周期的工作模式时，温度采集周期根据被测物体的温度进行自动调整，在安全的温度范围内以较慢的频率采集温度值，而当检测到温度值达到警戒范围时，则提高温度值采集的频率。进一步，所述温度传感器采用温度敏感元件组成，可以是热敏电阻或热敏二极管中的一种或是其他具有同等功能的元器件。采用上述技术方案的有益效果是采用本实用新型的低功耗无线有源温度标签，能够同时具有温度测量和电子标签的功能，且温度采集周期和数据发送周期可进行自动调节，还可以进行电池电量检测并具有低功耗的特点。

图I为本实用新型实施例中低功耗无线有源温度标签的逻辑结构示意图。
具体实施方式
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以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。本实用新型实施例公开了一种低功耗无线有源温度标签，图I为本实用新型实施例中低功耗无线有源温度标签的逻辑结构示意图，如图I所示包括温度传感器101、射频电子模块102、处理器模块105、电源模块104以及天线103，其中，所述温度传感器101用于测量待测物的温度值；所述处理器模块105用于控制各模块工作，并获取所述温度传感器101测量的待测物的温度值，并接收用户指令、输出提示信息，非工作时处于休眠状态；所述射频电子模块102用于存储温度值信息，并将温度值信息发送给外部读卡器；所述电源模块104用于为低功耗无线有源温度标签提供工作能量。在本实用新型实施例中，所述低功耗无线有源温度标签还包括与处理器模块105相连接的模数转换模块107，所述模数转换模块107用于将温度传感器101测量的待测物的温度值的模拟量转换为对应的数字量；同时将电源模块104的电压转换为剩余的电量；并将温度值的数字量以及剩余的电量传输至处理器模块105。在上述实施例中，所述处理器模块105的作用是协调各个模块，完成温度的采集、数据传输、人机交互等；在本实施例中，所述处理器模块105可以采用SILICON LAB公司的SilOOO芯片实现。所述射频电子模块102用于根据信号的强度动态调整发射功率，当信号比较弱时，提高发射功率，以保证数据被有效接收；而信号比较强时，则可以降低发射功率从而可以降低信号发射所消耗的电流；在本实施例中，所述射频电子模块102可以由SilOOO芯片内部集成，其工作频率范围为240MHz 960MHz，发射功率为IdBm 20dBm。所述温度传感器101采用温度敏感元件组成，可以为热敏电阻或热敏二极管中的一种或是其他具有同等功能的元器件，其功能主要为测量温度值，并将温度值转换为与之对应的电压值；在本实施例中，所述温度传感器101采用ST公司的STLM20，处理器模块105通过数据转换器读取该敏感元件的电压值再通过转换可以获得当前的温度值。所述电源模块104的作用就是给低功耗无线有源温度标签提供必要的电能，本实施例中，该低功耗无线有源温度标签采用3V的电池供电，这样既能满足系统芯片的工作电压，又可以尽可能降低系统的整体功耗。[0022]所述模数转换模块107的功能就是将模拟量电压值转换数字量，模数转换模块107主要完成温度电压值和电池电量转换的功能，通过转换可以将电压值转换为具体的温度值。通过对电池电压的转换可以获得剩余电池的电量。在本实施例中，所述模数转换模块107可以由单独的芯片构成，也可以由处理器模块105集成，例如本系统所采用的SIlOOO芯片本身就集成了模数转化模块。所述低功耗无线有源温度标签还包括与处理器模块105相连接的时钟模块106，所述时钟模块106用于产生系统时钟，主要功能就是定时唤醒处理器模块105。为了能有效的降低功耗，该低功耗无线有源温度标签通常处于休眠状态，当系统时钟达到预订的时间后，则系统时钟模块106会将处理器模块105唤醒，以运行下一步的任务。在本实施例中，实时时钟模块106可以是单独的芯片也可由处理器模块105集成，例如本实施例中所采用的SilOOO芯片，其本身就集成有实时时钟模块。所述低功耗无线有源温度标签还包括与处理器模块105相连接的人机交互模块108，所述人机交互模块108用于响应用户查询所述低功耗无线有源温度标签是否正常工作的指令并显示所述低功耗无线有源温度标签的工作状态。其中，所述人机交互模块108 包括用于用户输入查询所述低功耗无线有源温度标签工作状态指令的按键输入单元和用于显示所述低功耗无线有源温度标签工作状态的显示单元。为了保持较低的功耗，温度标签在发送完数据后，会自动进入到休眠模式，此时无法响应外部无线收发设备所发出的指令。用户可以通过按键输入单元将此温度标签唤醒，唤醒后则可以通过外部无线接收设备完成参数的配置；另外，也可以通过按键输入单元直接启动温度的采集或者关闭温度的采集。通过显示单元如LED给出用户以必要的信息指示，当温度标签在正常工作时，LED指示灯处于关闭状态，当用户操作按键输入单元时则通过LED的指示可以提示用户目前温度标签的工作状态。以下结合上述的结构描述进一步阐述本实用新型的低功耗无线有源温度标签的特点I、同时具有温度测量和电子标签的功能温度标签除了完成温度测量外，还内置了 64位的唯一编码，编码可以用来表示产品信息，温度标签将温度数据和64位的编码一起发送给外部接收设备，外部接收设备在获得温度值的同时可以根据编码同时获知与此温度相关的产品编码；2、低功耗的工作模式该温度标签由电池提供能量，所以功耗的大小直接决定着产品的续航时间，本专利中采用了如下的方式来降低系统功耗I)选择发射功率可变的射频电子单元功率可变以意味着温度标签可以根据信号的强度来动态调节信号的发射强度，如果外部无线接收设备接收到信号的强度比较高，通过命令将信息传输给该温度传感器，则温度传感器可以将自己的发射功率降低，发射功率又直接和工作电流相关，例如SilOOO内部集成的射频模块，IDB的发射功率则工作电流为18mA ；13DB的发射功率其工作电流为30mA ；20DB的发射功率为85mA ;所以发射功率的降低意味着功耗的减小；2)数据通讯方式采用主动上报和被动查询相结合的方式数据主动上报机制相对于被动查询而言的，被动查询意味着需要接收到主机发送的数据，才将数据上传，而等待外部设备发送的信号需要将射频单元的接收打开，因此需要消耗额外的电流；温度标签需要采集的数据主要有温度值和电池电量，数据采集完成后以主动上报的方式将数据发送给外部的接收设备，数据发出后会处于该温度标签会处于短暂的唤醒状态，等待外部设备所发出的应答命令，在收到应答命令后，会立即进入休眠状态，如果没有收到外部无线读写设备所发出的应答命令则在规定的时间内也会自动进入休眠状态，以避免因长时间等待而额外消耗电流。温度标签除了温度和电池电量需要采集外，还有多项参数需要配置采用主动上报和被动查询相结合的方式的优点在于可以在尽量降低系统功耗的同时尽可能的使其有灵活的工作方式。而工作方式的改变由可以进一步降低系统的电流。例如信号的发射功率、温度采集的间隔周期、温度值修正值等，参数的设置采用被动查询的方式，温度标签只有处于工作状态才会响应外部设备发出的查询指令；3)周期可变的数据上报周期用户可以根据需要修改数据的上报周期，数据上报的时间越短则相应的功耗也就 越高，所以可以在满足系统要求的前提下，尽可能延长数据的上报时间而降低功耗；温度采集周期可变4)采用周期的休眠机制处理器模块完成相应的温度采集和数据发送后，就会进入进休眠状态，仅保留有实时时钟工作，以此来降低处理器模块的功耗；5)处理器模块在休眠时关闭外围电路温度传感器的供电、电池电量的检测都是由三极管控制，在不需要进行温度采集的时候将温度传感器的电源切断，同样电池电量模块也由三极管机型控制，在不需要进行电池电量采集时也将其供电切断；3、温度采集周期和数据发送周期可变的工作模式在本专利中其周期性是可以手动制定或自行调节的，当处于自动调节模式时，温度采集周期可以根据被测物体的温度自动调整，在安全的温度范围内以较慢的频率采集温度值，而当检测到温度值达到警戒范围时，则提高其采集的频率；其中，用户可以自行设置安全的温度区间；4、电池电量检测功能本专利提供电池电压检测的功能，周期性测量电池电压值，并将该电压值以主动上报的方式将数据发送给外部数据采集设备。外部无线设备能及时获得温度标签的电池电量以进行及时的更换。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种低功耗无线有源温度标签，其特征在于，包括温度传感器、射频电子模块、处理器模块、电源模块以及天线，其中，所述温度传感器用于测量待测物的温度值；所述处理器模块用于控制各模块工作，并周期性获取所述温度传感器测量的待测物的温度值，并接收用户指令、输出提示信息，非工作时处于休眠状态；所述射频电子模块用于存储温度值信息，并将温度值信息发送给外部读卡器；所述电源模块用于为低功耗无线有源温度标签提供工作能量。
2.根据权利要求I所述的低功耗无线有源温度标签，其特征在于，所述低功耗无线有源温度标签还包括与处理器模块相连接的模数转换模块，所述模数转换模块用于将温度传感器测量的待测物的温度值的模拟量转换为对应的数字量；同时将电源模块的电压转换为剩余的电量；并将温度值的数字量以及剩余的电量传输至处理器模块。
3.根据权利要求I所述的低功耗无线有源温度标签，其特征在于，所述射频电子模块还用于根据信号的强度动态调整发射功率，当信号比较弱时，提高发射功率；当信号比较强时，则降低发射功率。
4.根据权利要求I所述的低功耗无线有源温度标签，其特征在于，所述温度传感器采用温度敏感元件组成。
5.根据权利要求I所述的低功耗无线有源温度标签，其特征在于，所述低功耗无线有源温度标签还包括与处理器模块相连接的时钟模块，所述时钟模块用于产生系统时钟，以定时唤醒处理器模块。
6.根据权利要求I所述的低功耗无线有源温度标签，其特征在于，所述低功耗无线有源温度标签还包括与处理器模块相连接的人机交互模块，所述人机交互模块用于响应用户查询所述低功耗无线有源温度标签是否正常工作的指令并显示所述低功耗无线有源温度标签的工作状态。
7.根据权利要求6所述的低功耗无线有源温度标签，其特征在于，所述人机交互模块包括用于用户输入查询所述低功耗无线有源温度标签工作状态指令的按键输入模块和用于显示所述低功耗无线有源温度标签工作状态的显示模块。
8.根据权利要求I所述的低功耗无线有源温度标签，其特征在于，所述周期性是指手动制定的温度采集周期或者是所述低功耗无线有源温度标签自行调节的温度采集周期。
9.根据权利要求8所述的低功耗无线有源温度标签，其特征在于，当所述低功耗无线有源温度标签处于自行调节温度采集周期的工作模式时，温度采集周期根据被测物体的温度进行自动调整，在安全的温度范围内以较慢的频率采集温度值，而当检测到温度值达到警戒范围时，则提高温度值采集的频率。
专利摘要本实用新型涉及一种低功耗无线有源温度标签，包括温度传感器、射频电子模块、处理器模块、电源模块以及天线，其中，所述温度传感器用于测量待测物的温度值；所述处理器模块用于控制各模块工作，并获取所述温度传感器测量的待测物的温度值，并接收用户指令、输出提示信息，非工作时处于休眠状态；所述射频电子模块用于存储温度值信息，并将温度值信息发送给外部读卡器；所述电源模块用于为低功耗无线有源温度标签提供工作电压。本实用新型的低功耗无线有源温度标签能够同时具有温度测量和电子标签的功能，且温度采集周期和数据发送周期、发送频率均可进行自动调节，还可以进行电池电量检测并具有主动上报、被动查询、低功耗等特点。
文档编号G01K7/22GK202632329SQ20122016957
公开日2012年12月26日 申请日期2012年4月19日 优先权日2012年4月19日
发明者侯志刚 申请人:北京昆仑海岸传感技术有限公司