一種無源墑情監測標簽的制作方法

本發明屬于無源標簽技術領域，尤其是涉及一種無源墑情監測標簽。

背景技術：

普通墑情傳感器由于需要電源輸入線和數據傳輸線，所以接線多，給安裝和測量帶來很大的不方便。

技術實現要素：

有鑒于此，本發明旨在提出一種無源墑情監測標簽，以實現墑情傳感器的無源工作，用以方便安裝使用。

為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

一種無源墑情監測標簽，包括：

無線傳感芯片IC1，該無線傳感芯片IC1接收無線信號，并將無線信號中的能量轉化成電壓供電，同時該無線傳感芯片IC1設有通信接口，輸送通信信號；

隔離電路，一端與無線傳感芯片IC1的電壓輸出管腳電連接，另一端為輸出端，該端設有電壓輸出端VDDSYS輸出供電電壓，所述隔離電路將電路單向隔斷，避免電能反涌；

能量儲存電路，一端與隔離電路的輸出端電連接，另一端接地；

電壓監測芯片IC2，該電壓監測芯片IC2的電壓輸入端與隔離電路的輸出端電連接，接地端接地，電壓信號輸出端輸出信號電壓，監測電路電壓狀況；

電壓監測開關，一端與電壓監測芯片IC2的電壓信號輸出端電連接，接收電壓監測芯片IC2的信號電壓，另一端輸出信號電流；

信號處理器IC3，與無線傳感芯片IC1的通信接口通信連接，同時接收電壓輸出端VDDSYS輸出的供電電壓和電壓監測開關輸出的信號電流；

墑情傳感器，與信號處理器IC3信號連接，向信號處理器IC3輸出墑情監測信號。

進一步的，所述無線傳感芯片IC1采用FARSENS公司的ANDY100芯片，該無線傳感芯片IC1的信號接收端設有信號接收天線，其電壓輸出管腳包括電壓供電管腳VDD和IO供電管腳VIO。

進一步的，所述隔離電路包括二極管D1，所述二極管D1的正極與無線傳感芯片IC1的電壓供電管腳VDD電連接，負極為輸出端，且該二極管D1的負極與IO供電管腳VIO電連接。

進一步的，所述能量儲存電路包括電容C1，所述電容C1的一端與所述隔離電路的輸出端電連接，另一端接地。

進一步的，所述電壓監測芯片IC2的型號為MAX6427MR。

進一步的，所述電壓監測開關包括場效應管Q1，所述場效應管Q1的柵極與電壓監測芯片IC2的電壓信號輸出端電連接，源極接地，漏極輸出信號電流。

進一步的，所述信號處理器IC3為單片機，型號為MSP430G2553。

進一步的，所述墑情傳感器包括電阻R7和電容式墑情傳感器C5，所述電阻R7與電容式墑情傳感器C5串聯，該電容式墑情傳感器C5的另一端接地，該電阻R7的另一端以及電阻R7和電容式墑情傳感器C5的連接節點分別與信號處理器IC3的信號輸入端連接。

進一步的，所述電容式墑情傳感器C5包括底座、第一電極和第二電極，所述底座呈圓形，該底座由絕緣材料制成，所述第一電極垂直固定在所述底座的下底面的中心，該第一電極與所述電阻R7電連接，所述第二電極有多個，環繞所述第一電極分布。

進一步的，所述第二電極有三個。

相對于現有技術，本發明所述的無源墑情監測標簽具有以下優勢：

(1)本發明所述的無源墑情監測標簽，實現了墑情監測標簽的無源工作，簡化了墑情監測標簽的安裝連線，無源墑情監測標簽由于不需要電源，只需要2根線做為墑情傳感器中電容的兩個電極與標簽相連，就可以通過讀寫器讀標簽數據的方式讀出所要測量的土壤濕度，極大的方便廣大用戶，該無源墑情監測標簽最大特點就是綠色無源不需要供電，終身免維護。

附圖說明

構成本發明的一部分的附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中：

圖1為本發明實施例所述的無源墑情監測標簽原理示意圖；

圖2為本發明實施例所述的無源傳感芯片管腳及外圍電路連接示意圖；

圖3為本發明實施例所述的信號處理器管腳及與墑情傳感器的連接示意圖；

圖4為本發明實施例所述的電容式墑情傳感器結構示意圖。

具體實施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本發明中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。

在本發明的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。此外，術語“第一”、“第二”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本發明的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。

在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以通過具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發明。

如圖1至3所示，本發明包括：

無線傳感芯片IC1，該無線傳感芯片IC1接收無線信號，并將無線信號中的能量轉化成電壓供電，同時該無線傳感芯片IC1設有通信接口，輸送通信信號；

隔離電路，一端與無線傳感芯片IC1的電壓輸出管腳電連接，另一端為輸出端，該端設有電壓輸出端VDDSYS輸出供電電壓，隔離電路將電路單向隔斷，避免電能反涌；

能量儲存電路，一端與隔離電路的輸出端電連接，另一端接地；

電壓監測芯片IC2，該電壓監測芯片IC2的電壓輸入端與隔離電路的輸出端電連接，接地端接地，電壓信號輸出端輸出信號電壓，監測電路電壓狀況；

電壓監測開關，一端與電壓監測芯片IC2的電壓信號輸出端電連接，接收電壓監測芯片IC2的信號電壓，另一端輸出信號電流；

信號處理器IC3，與無線傳感芯片IC1的通信接口通信連接，同時接收電壓輸出端VDDSYS輸出的供電電壓和電壓監測開關輸出的信號電流；

墑情傳感器，與信號處理器IC3信號連接，向信號處理器IC3輸出墑情監測信號。

無線傳感芯片IC1采用FARSENS公司的ANDY100芯片，該無線傳感芯片IC1的信號接收端設有信號接收天線，其電壓輸出管腳包括電壓供電管腳VDD和IO供電管腳VIO。

該ANDY100芯片工作在860MHZ～960MHZ的頻率范圍，兼容EPC CLASS-1,Generation 2(EPC C1G2)協議，兼容ISO18000-6TYPE C協議，96bit EPC，32bit TID，工作溫度范圍-30℃～85℃。

隔離電路包括二極管D1，二極管D1的正極與無線傳感芯片IC1的電壓供電管腳VDD電連接，負極為輸出端，且該二極管D1的負極與IO供電管腳VIO電連接，該二極管D1使得RFID芯片ANDY100的電源和其余電路的供電電源分開。

能量儲存電路包括電容C1，電容C1的一端與隔離電路的輸出端電連接，另一端通過與電壓監測芯片IC2的接地端電連接接地，該電容C1容值較大，以便于能量的儲存，且通過電壓監測芯片和電壓監測開關對ANDY100以外的供電電路的監測，當電容C1充電到2.4V以上時，后面的電路正常供電，當電容電壓小于1.8V時，后面的電路斷開電源，保證了后面信號處理器IC3和墑情傳感器的正常工作。

電壓監測芯片IC2的型號為MAX6427MR。

電壓監測開關包括場效應管Q1，場效應管Q1的柵極與電壓監測芯片IC2的電壓信號輸出端電連接，源極接地，漏極輸出信號電流。

信號處理器IC3為單片機，型號為MSP430G2553，用于采集墑情傳感器的數據，并將該數據傳輸至ANDY100芯片，由ANDY100芯片的天線發送。

墑情傳感器包括電阻R7和電容式墑情傳感器C5，電阻R7與電容式墑情傳感器C5串聯，該電容式墑情傳感器C5的另一端接地，該電阻R7的另一端以及電阻R7和電容式墑情傳感器C5的連接節點分別與信號處理器IC3的信號輸入端連接。

所述電容式墑情傳感器C5包括底座、第一電極和第二電極，所述底座呈圓形，該底座由絕緣材料制成，所述第一電極垂直固定在所述底座的下底面的中心，該第一電極與所述電阻R7電連接，所述第二電極有多個，環繞所述第一電極分布。

所述第二電極有三個。

電容式墑情傳感器C5的三個探針是電容的一個極，即第二電極，中間探針是電容的另一個極，即第一電極，測量時，三個探針應完全插入土壤，并壓實確保與土壤緊密接觸，盡量避開孔穴、石子和根莖較多的地方，當在較堅硬的地表測量時，應先鉆孔(孔徑小于探針直徑)，再將探針插入土壤中測量,。

該電容式墑情傳感器C5應防止劇烈震動和沖擊，更不能用硬物敲擊。

當電容式墑情傳感器的探針插入土壤后，第一電極為電容的一個極，第二電極為電容的一個極，土壤即為電容的介質，介質土含水量不同，對應的電容值大小不同，土壤的濕度的變化就轉化為電容的變化輸入信號處理器IC3，信號處理器為單片機MSP430G2553，利用其比較器功能，Vref＝VCC×e－Tref/RrefC，取Vref＝0.25VCC，Rref＝100k，則(T/100000*C)＝ln4＝1.38629，控制RC電路的充放電，讀取充放電時間T值，就可以對應到電容值，從而對應到土壤的濕度數值。

本發明的工作過程為：當需要該電容式墑情傳感器C5測量土壤墑情數據時，向無線傳感芯片IC1發送工作信號，無線傳感芯片IC1接收到工作信號后，將該工作信號中的部分能量轉化為電能輸出，為信號處理器IC3及電容式墑情傳感器C5提供電能，并由電壓監測芯片IC2和電壓監測開關監測輸出電壓，保證電路的正常工作，同時向信號處理器IC3輸送工作啟動信號；

電容式墑情傳感器C5采集土壤濕度數值輸送至信號處理器IC3，信號處理器IC3與無線傳感芯片IC1通信連接，并將土壤墑情數據輸送至無線傳感芯片IC1中，無線傳感芯片IC1將土壤墑情數據轉換成無線信號由天線發送，該無線傳感芯片IC1兼容UHF RFID讀寫器(EPC C1G2)，當發射天線功率2W時，可以工作距離1.5米，由外部連接的讀寫器接收讀取。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。