专利名称：基于单片机的电磁场供电传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于无线电射频发射与接收，传感器检测和集成电路技术领域，特别 涉及基于电磁场供电的传感器结构设计。
背景技术：
在传感器领域，各种温度、压力等传感器已经广泛应用。他们将物理量转换成为电 信号，通过有线或无线方式传输给信号接收器。无线传输方式的传感器通常需要用电源线 或电池方式提供能量，传感器使用的方便性和寿命受到一定的影响.本申请人申请的名称为“基于电磁场供电的传感器”(专利号ZL 200920106564. 8)的实用新型专利，通过电磁场提供能量，可以使无线传输方式的传感器使 用更方便，寿命更长。但该专利在实施中有以下两个问题(1)双界面卡IC成本和开发成本 都比较高；(2)双界面卡的接触端口是数字接口，需配开关型或数字一体化接口传感元件， 限制了许多模拟传感元件的使用.
发明内容本实用新型为克服已有双界面卡加传感器方案实施成本高、需要开关型或数字一 体传感器之不足之处，设计出一种基于单片机的电磁场供电传感器，将单片机技术与传感 器技术结合，通过电磁场获取能量，可以使无线传输方式的传感器使用更方便，成本更低。本实用新型提出的基于单片机的电磁场供电传感器，其特征在于，，该传感器包括 一个单片机、并联谐振电路、全桥整流电路、隔离及滤波电路及传感元件；该联谐振电路通 过全桥整流电路相连与隔离及滤波电路相连，该全桥整流电路分别与隔离及滤波电路及单 片机相连；该传感元件一端连接在全桥整流电路与隔离及滤波电路之间，该传感元件另一 端与单片机相连，所述的单片机含有模数转换器；该单片机时钟端口直接与并联谐振电路 相联。本实用新型的特点及效果本实用新型将最新的单片机技术应用于传统的检测领域，构造全新的检测装置。本实用新型具有四个特点1)可选用的通用单片机型号非常多，成本比较低；2)不但可以无线电传输测量数据，还可以用更为直接的发光方式传输数据；3) 一个传感器可以连接多个传感元件，同时测量多个物理参数；4) 一个读卡器工作电磁场中只能有一个传感器工作。本实用新型有广泛的应用领域1)本实用新型传感器可以做成本很低的传感标签或硬币，粘贴或放置在要测量的 环境中，长期使用，没有供电问题。2)本实用新型可以是不带电池的声音、压力、物位等无线传感器。3)本实用新型可以 一个单片机上同时连接多个相同或不同的传感元件，从而完成多种物理参数的测量。
图1为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
本实用新型设计的基于电磁场供电的传感器结合附图1及实施例对其结构及工 作过程详细说明如下本实施例的电路结构如图1所示，目前市场上各种单片机型号很多，性能和价 格各不相同，可以根据需要选择。本实施例的单片机选用了三星半导体公司的低端产品 S3F9444超频工作在13. 56MHz频率。本实施例由L和Cl组成并联谐振电路；其中电感线 圈L是常见的公交一卡通卡的感应线圈，电容Cl是47P左右高频电容。当L进入IS014443 标准TYPE-B读卡器发出的工作电磁场时，L和Cl谐振频率为13. 56MHz。本实施例由四个 1N4148整流二极管D1、D2、D3、D4组成全桥整流电路，将谐振电路中的交流信号变换为直流 电。本实施例的隔离滤波电路由二极管D5和电容C2组成。该直流电经1N4148 二极管D5 隔离，IOuF电容C2滤波后供单片机工作。本实施例还包括为起保护作用的5. 5V稳压二极 管D7 (通常可以省略)。调整L与读卡器天线的距离，使单片机上的电压在2V 5V之间。 单片机直接引用谐振电路13. 56MHz交流信号做工作时钟。本实施例由5ΚΩ电阻R2和传 感元件Rt (采用25°C时，6ΚΩ左右的热敏电阻)组成串联电路。单片机内含的A/D转换 器，将传感元件Rt上的电压通过ADC2 口采样变换成为数字数据。本实施例还包括相连在 单片机P0. 0端口的发光二极管D6和负载电阻Rl ；单片机以847. 5KHz频率，点亮和熄灭发 光二极管D6，并通过相位变化方式将采样数据发射出来。Rl是50 Ω负载电阻。根据实际 需要可以省略D6或R1。在点亮熄灭D6的时候，IS014443标准TYPE-B读卡器可以检测到 847. 5ΚΗζ频率负载相位变化，从而读出传感器发出的数据。当环境温度变化时，热敏电阻Rt的阻值会发生变化，其两端的电压会变化，单片 机采集的数据也会发生响应的变化。读卡器采集到响应数据后就可以推算出Rt周围的环
境温度。上述的传感元件可以用热敏电阻、应变片、声波传感元件、红外传感元件、湿敏元 件、光敏元件或气敏元件等任一种传感元件代替，还可根据不用的应用场合、选用检测各种 物理参数的其它传感元件。由于S3F9444单片机有多个A/D端口，可以同时连接数个传感元件。本实施例的工作原理用电感线圈和电容组成谐振电路。当电感线圈进入 IS014443标准读卡器发出的工作电磁场时，谐振电路的谐振频率为13. 56MHz。由四个整流 二极管组成的全桥整流电路，将谐振电路中的交流信号变换为直流电。该直流电经二极管 隔离，电容滤波后供单片机工作。单片机直接引用谐振电路交流信号做工作时钟。单片机 内含A/D转换器，将传感元件上的电压信号采样变换成为数字信号，再以847. 5KHz频率，点 亮和熄灭发光二极管，并通过相位变化方式将采样数据发射出来。IS014443标准读卡器可 以检测到847. 5KHz频率负载相位变化，从而读出传感器发出的数据。
权利要求一种基于单片机的电磁场供电传感器，其特征在于，该传感器包括一个单片机、并联谐振电路、全桥整流电路、隔离及滤波电路及传感元件；该并联谐振电路通过全桥整流电路相连与隔离及滤波电路相连，该全桥整流电路分别与隔离及滤波电路及单片机相连；该传感元件一端连接在全桥整流电路与隔离及滤波电路之间，该传感元件另一端与单片机相连，所述的单片机含有模数转换器；该单片机时钟端口直接与并联谐振电路相联。
2.根据权利要求1所述的电磁场供电传感器，其特征在于，还包括相连在全桥整流电 路与单片机之间的发光二极管和电阻。
3.根据权利要求1所述的电磁场供电传感器，其特征在于，所述并联谐振电路由电感 线圈与电容组成。
4.根据权利要求1所述的电磁场供电传感器，其特征在于，所述全桥整流电路由四个整流二极管组成。
5.根据权利要求1所述的电磁场供电传感器，其特征在于，所述隔离及滤波电路由二 极管和电容组成。
6.根据权利要求1所述的电磁场供电传感器，其特征在于，所述传感元件可以采用热 敏电阻、应变片、声波传感元件、红外传感元件、湿敏元件、光敏元件或气敏元件之任一种。
7.根据权利要求1所述的电磁场供电传感器，其特征在于，所述单片机有多个模数转 换端口，同时连接数个传感元件。
专利摘要本实用新型涉及基于单片机的电磁场供电传感器，属于无线电射频发射与接收，传感器检测和集成电路技术领域，该传感器包括一个单片机、并联谐振电路、全桥整流电路、隔离及滤波电路及传感元件；该联谐振电路通过全桥整流电路相连与隔离及滤波电路相连，该全桥整流电路分别与隔离及滤波电路及单片机相连；该传感元件一端连接在全桥整流电路与隔离及滤波电路之间，该传感元件另一端与单片机相连，所述的单片机含有模数转换器；该单片机时钟端口直接与并联谐振电路相联。本实用新型将单片机技术与传感器技术结合，通过电磁场获取能量，可以使无线传输方式的传感器成本更低，实现更方便。
文档编号G01D5/00GK201637423SQ20102015130
公开日2010年11月17日 申请日期2010年4月2日 优先权日2010年4月2日
发明者徐芳硕 申请人:徐芳硕