微功耗有源智慧IOT電子標簽裝置的制作方法

本實用新型涉及一種微功耗有源智慧IOT電子標簽裝置。

背景技術：

目前，廣為使用的射頻標簽（RFID）分為有源和無源兩種方式，無源RFID必須近距離才能被感應和讀取信息（如門卡、公交卡、飯卡等，通常有效感應距離為1cm-10cm），有源RFID因為內嵌電池，可以使用較高功率主動發送無線信號，所以傳輸距離可達幾十米。然后，無論使用哪種方式，RFID射頻標簽均具有2個缺點：1）感應范圍具有極強的方向性，即必須在讀卡器的感應角度內才能讀取RFID卡信息；2）只能存儲和讀取信息。在某些應用場景下，還需要對攜帶（穿戴、佩戴）標簽卡的目標進行“區域定位”以及態勢、姿態的感測，因此，當前的RFID射頻標簽卡并不能很好的滿足要求。

技術實現要素：

本實用新型的目的在于提供一種微功耗有源智慧IOT電子標簽裝置，該裝置具有體積小巧、無線發送距離遠、功耗極低、電池可持續工作時間長、可采集加速度值及運動檢測等特點。

為實現上述目的，本實用新型的技術方案是：一種微功耗有源智慧IOT電子標簽裝置，包括圓形PCB電路板及設置于該圓形PCB電路板上的微功耗MCU模塊及與所述微功耗MCU模塊連接的無線發送模塊、加速度傳感器模塊，所述圓形PCB電路板包括位于內部的圓形覆銅區、與圓形覆銅區相接的環形非覆銅區；所述微功耗MCU模塊的元器件、無線發送模塊的元器件、加速度傳感器模塊的元器件均設置于所述圓形覆銅區正面；所述環形非覆銅區正面還設置有一與所述無線發送模塊連接的環形PCB天線。

在本實用新型一實施例中，還包括一用于為整個裝置供電的電源模塊，所述電源模塊包括一圓形紐扣電池，該紐扣電池設置于所述圓形覆銅區背面。

在本實用新型一實施例中，所述圓形覆銅區除設置微功耗MCU模塊的元器件、無線發送模塊的元器件、加速度傳感器模塊的元器件及電源模塊的元器件位置的區域外均大面積覆銅接地。

在本實用新型一實施例中，所述無線發送模塊包括FSK芯片發射模塊及與該FSK芯片發射模塊鏈接的868MHz FSK 射頻鏈路。

相較于現有技術，本實用新型具有以下有益效果：本實用新型裝置體積小巧、無線發送距離遠、功耗極低、電池可持續工作時間長、可采集加速度值及運動檢測等特點。

附圖說明

圖1是本實用新型微功耗有源智慧IOT電子標簽裝置的PCB板載天線布板總體布局圖。

圖2是本實用新型一實施例的PCB板形狀及元器件分布布局圖框圖。

圖3是本實用新型微功耗有源智慧IOT電子標簽裝置的硬件系統框圖。

圖4是電源模塊電路原理圖。

圖5是FSK芯片發射模塊電路原理圖。

圖6是868MHz FSK 射頻鏈路電路原理圖。

圖7是微功耗MCU模塊電路原理圖。

圖8是加速度傳感器模塊電路原理圖。

具體實施方式

下面結合附圖1-8，對本實用新型的技術方案進行具體說明。

如圖1-8所示，本實用新型的一種微功耗有源智慧IOT電子標簽裝置，包括圓形PCB電路板及設置于該圓形PCB電路板上的微功耗MCU模塊及與所述微功耗MCU模塊連接的無線發送模塊、加速度傳感器模塊，所述圓形PCB電路板包括位于內部的圓形覆銅區、與圓形覆銅區相接的環形非覆銅區；所述微功耗MCU模塊的元器件、無線發送模塊的元器件、加速度傳感器模塊的元器件均設置于所述圓形覆銅區正面；所述環形非覆銅區正面還設置有一與所述無線發送模塊連接的環形PCB天線。還包括一用于為整個裝置供電的電源模塊，所述電源模塊包括一圓形紐扣電池，該紐扣電池設置于所述圓形覆銅區背面。

所述圓形覆銅區除設置微功耗MCU模塊的元器件、無線發送模塊的元器件、加速度傳感器模塊的元器件及電源模塊的元器件位置的區域外均大面積覆銅接地。

所述微功耗MCU模塊可采用EFM8BB10F8G等芯片。所述無線發送模塊包括FSK芯片發射模塊及與該FSK芯片發射模塊鏈接的868MHz FSK 射頻鏈路。所述FSK芯片發射模塊可采用SX1243等芯片。所述加速度傳感器模塊可采用MC3630等芯片。

實施例一：

本實用新型的微功耗有源智慧IOT電子標簽裝置，其硬件系統框架圖如3所示，主要由4個部分組成：電源模塊、無線發送模塊、微功耗MCU模塊、加速度傳感器模塊。電源模塊采用紐扣電池供電，無線發送使用FSK調制方式單向發送無線信號，主控MCU模塊則實現驅動及其業務邏輯的控制，加速度傳感器實現對目標的加速度值采樣和處理。

如圖4所示，為本實施例采用的電源模塊的電路原理圖，其工作原理為通過紐扣電池B1經過一個大電容（C16，47uF）濾波后給系統供電，大電容也可以降低無線發送信號時的瞬間大電流對電池的沖擊和損傷。

如圖5、6所示，分別為本實施例采用的FSK無線芯片發射模塊的電路原理圖及868MHz FSK調試PCB天線射頻鏈路原理圖，其中SX1243的第1、2、6引腳與微功耗MCU模塊連接，實現FSK的頻點、發送功率等工作方式配置和無線數據的發送；4腳接外部無源晶振；8腳與外部射頻鏈路和天線連接。射頻鏈路的工作原理為：通過電容（C8、C15）和電感（L1）構成的濾波網絡，給功放PA供電；中間的電容（C7、C10、C11、C12）與電感（L2、L3）構成的網絡實現PA匹配及其濾波功能；后端的電容（C13）和電感（L4、L5）實現天線匹配，本實施例采用單極子天線+L型匹配方式。

如圖7所示，為本實施例采用的微功耗MCU模塊的電路原理圖，第1、2、19、20引腳為SPI通訊連接線引腳，用于與加速度傳感器進行連接；第5、6引腳為編程和調試接口；7~11引腳暫未使用，懸空；13~15腳與SX1243連接，實現對通信邏輯的控制；16腳與加速度傳感器的中斷輸出引腳相連，實現中斷喚醒。17~18引腳為主控芯片的串口連接，引出，可用于配合測試及擴展使用。

如圖8所示，為本實施例采用的加速度傳感器模塊的電路原理圖，MC3630的第1、2、10、12引腳為自帶的SPI通信功能引腳，用于與MCU主控連接；第5腳為中斷輸出引腳，連接至MCU的IO口，實現加速度傳感器的中斷觸發和MCU喚醒。

本實施例的微功耗有源智慧IOT電子標簽裝置，具體應用于868MHz FSK通信，其PCB電路板布局方式如圖1所示：

1）圖中為PCB結構及元器件在電路板的正面分布，背面不安排任何元器件，紐扣電池焊接在電路板的背面，紐扣電池為圓形。

2）天線巴倫部分的PCB板背面及正面均不覆銅接地，其他部分則大面積覆銅接地。

3）868MHz FSK天線采用環形PCB結構，在終點不閉合。

圖2為本實施例電子標簽裝置采用的具體PCB板形狀及元器件分布布局圖框圖。

以上是本實用新型的較佳實施例，凡依本實用新型技術方案所作的改變，所產生的功能作用未超出本實用新型技術方案的范圍時，均屬于本實用新型的保護范圍。