一种无源可扩展无线传感器及其制作方法与流程

本发明涉及传感器领域，尤其涉及一种无源可扩展无线传感器及其制作方法。

背景技术：

现有的传感器大都是有源的，需要外部供电才能工作，然而在工业化实际应用中存在较多无法保证供电的场景，传统的传感器型号固定且无法扩展，输出也依赖有线方法，应用局限性大、布线麻烦，无法全面满足实际应用中多变的需求，特别是在一些高标准要求的场景中，现有的传感器无法实现较好的监测效果。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：提供一种无源可扩展无线传感器及其制作方法，扩展传感器的应用场景。

为了解决上述技术问题，本发明采用的一种技术方案为：

一种无源可扩展无线传感器，包括多个传感芯片、阻抗环及天线线路；

多个所述传感芯片与所述阻抗环连接，所述阻抗环与所述天线线路连接；

所述传感芯片与所述阻抗环之间或所述阻抗环与所述天线线路之间为可拆卸连接。

为了解决上述技术问题，本发明采用的另一种技术方案为：

一种无源可扩展无线传感器的制作方法，可制作上述的一种无源可扩展无线传感器，包括步骤：

将预设的阻抗环及输入端子通过pet/pi/pp复合铝箔/铜箔或fr4pcb复合铜箔的方式蚀刻成卷状或片状的传感器线路；

通过预设的固定方式将传感芯片固定在所述传感器线路上的预设位置。

本发明的有益效果在于：传感芯片与阻抗环连接，阻抗环与天线线路连接，且阻抗环与天线线路之间的连接为可拆卸连接，传感芯片能够通过天线线路的信号为自身充电实现无源工作，无需外部充电，能够适应较恶劣的工作环境，同时阻抗环与天线线路之间可拆卸连接使得传感芯片能够在不同的场景下与不同的天线线路灵活组合，增加了传感器应用的灵活性，且能够在天线线路上集成多个传感芯片，提升单个天线的信号传送数量及传输效率。

附图说明

图1为本发明实施例的一种无源可扩展无线传感器的并联方案示意图；

图2为本发明实施例的一种无源可扩展无线传感器的串联方案示意图；

图3为本发明实施例的一种无源可扩展无线传感器的光耦式输入并联方案工作示意图；

图4为本发明实施例的一种无源可扩展无线传感器的开关式输入并联方案工作示意图；

图5为本发明实施例的一种无源可扩展无线传感器的光耦式输入串联方案工作示意图；

图6为本发明实施例的一种无源可扩展无线传感器的开关式输入串联方案工作示意图；

图7为本发明实施例的一种光耦式接入示意图；

图8为本发明实施例的一种开关式接入示意图；

图9为本发明实施例的一种天线线路示意图；

图10为本发明实施例的一种并联阻抗设计示意图；

图11为本发明实施例的一种串联阻抗设计示意图；

标号说明：

1、传感芯片；2、阻抗环；3、天线线路。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

请参照图1，一种无源可扩展无线传感器，其特征在于，包括多个传感芯片、阻抗环及天线线路；

多个所述传感芯片与所述阻抗环连接，所述阻抗环与所述天线线路可拆卸连接。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：传感芯片与阻抗环连接，阻抗环与天线线路连接，且阻抗环与天线线路之间的连接为可拆卸连接，传感芯片能够通过天线线路的信号为自身充电实现无源工作，无需外部充电，能够适应较恶劣的工作环境，同时阻抗环与天线线路之间可拆卸连接使得传感芯片能够在不同的场景下与不同的天线线路灵活组合，增加了传感器应用的灵活性，且能够在天线线路上集成多个传感芯片，提升单个天线的信号传送数量及传输效率。

进一步地，还包括多个输入端子，多个所述输入端子的一端与多个所述传感芯片一一对应连接，多个所述输入端子的另一端为对外接口。

由上述描述可知，设置输入端口，一端与传感器芯片连接，另一端设置对外接口，可以根据不同的环境连接不同的感应线路，如图7所示的光耦式及图8所示的开关式，增加了传感器芯片的应用场景。

进一步地，所述阻抗环有多个，多个所述阻抗环与多个所述传感芯片一一对应连接，多个所述阻抗环连接在所述天线线路上。通过所述天线线路输出信号。

由上述描述可知，设置多个阻抗环与多个传感芯片一一对应连接，并且芯片通过阻抗环连接在天线线路上，通过天线线路输出/接收信号，可以在一个天线线路上根据需要集成多个传感器芯片，提高天线线路的利用效率。

进一步地，所述阻抗环的数量为1，多个所述芯片连接在一个所述阻抗环上，所述阻抗环与所述天线线路可拆卸连接。

由上述描述可知，设置一个阻抗环，将多个芯片连接在阻抗环上，阻抗环与天线线路可拆卸连接，能够根据不同的应用场景与不同的天线线路进行组合达到最佳的通信效果。

进一步地，所述传感芯片为rfid芯片。

由上述描述可知，rfid芯片能够通过接收无线信号为自身提供电源进行工作，无需外接电源线，进一步缩小了传感器尺寸，减小了使用环境的制约。

进一步地，所述阻抗环及所述天线线路蚀刻在柔性fpc板或fr4pcb板上。

由上述描述可知，若将线路蚀刻在柔性fpc板上，柔性材料可以贴合不规则的表面，fr4pcb板是硬性材料，可以适应不同的使用场景。

一种无源可扩展无线传感器的制作方法，可制作上述的一种无源可扩展无线传感器，包括步骤：

将预设的阻抗环及输入端子通过pet/pi/pp复合铝箔/铜箔或fr4pcb复合铜箔的方式蚀刻成卷状或片状的传感器线路；

通过预设的固定方式将传感芯片固定在所述传感器线路上的预设位置。

由上述描述可知，通过上述方法可得到上述的一种无源可扩展无线传感器，传感芯片与阻抗环连接，阻抗环与天线线路连接，且阻抗环与天线线路之间的连接为可拆卸连接，传感芯片能够通过天线线路的信号为自身充电实现无源工作，无需外部充电，能够适应较恶劣的工作环境，同时阻抗环与天线线路之间可拆卸连接使得传感芯片能够在不同的场景下与不同的天线线路灵活组合，增加了传感器应用的灵活性，且能够在天线线路上集成多个传感芯片，提升单个天线的信号传送数量及传输效率。

请参照图1、图3、图7至图9，本发明的实施例一为：

一种无源可扩展无线传感器，包括多个传感芯片1、多个阻抗环2、天线线路3及多个输入端子(图1及图2中1#-n#)；本实施例中各个传感器芯片之间为并联；

多个所述传感芯片1与所述阻抗环2连接，所述阻抗环与所述天线线路3可拆卸连接；

多个所述输入端子的一端与多个所述传感芯片一一对应连接，多个所述输入端子的另一端为对外接口；

请参照图7，在一种可选的实施方式中，对外接口与光电耦合器连接，可检测有线高低压输入、信号输入；

请参照图8，在一种可选的实施方式中，对外接口与有线开关连接直接检测目标设备的工作状态，工作状态可包括开启/关闭；

在一种可选的实施方式中，对外接口通过导电胶水、锡膏、铆钉等方法导线至待检测的开关线路，若应用场景存在高压问题，可通过光电耦合器进行隔离后连接，感器连接正常以后，可以通过手持rfid读写器或者固定式rfid读写器来实现以唯一uidid号的方法实现不同传感器端口的逐一或批量采集读取；

请参照图1，多个所述阻抗环与多个所述传感芯片一一对应连接，多个所述阻抗环连接在所述天线线路上。通过所述天线线路输出信号；

在一种可选的实施方式中，天线线路发射臂为铝、铜、印刷银浆等金属类导体；天线线路可为图9所示的专门天线体，也可为金属导体外壳(如直接将设备外壳作为天线线路)；

所述传感芯片为rfid芯片，rfid芯片通过接收无线电，将无线电转变为电能进行供电实现被动式工作；

在一种可选的实施方式中，传感芯片为带有tamperdetection侦测功能芯片，如型号为：em4423t、em4425t、g2il+、g2im+、kx2005xbl等的传感芯片；

在一种可选的实施方式中，各个传感芯片1之间需保持一定的间距，避免出现传感器之间信号互相影响导致传感器不工作或信号不稳定的现象；

在一种可选的实施方式中，各个传感芯片1之间的距离至少为5毫米；

所述阻抗环及所述天线线路蚀刻在柔性fpc板或fr4pcb板上。

请参照图2、图4及图7至图9，本发明的实施例二为：

一种无源可扩展无线传感器，其与实施例一的不同之处在于：

本实施例中各个传感芯片1之间为串联；

所述阻抗环2的数量为1，多个所述芯片连接在一个所述阻抗环上，所述阻抗环与所述天线线路可拆卸连接。

请参照图10至图11本发明的实施例三为：

一种无源可扩展无线传感器的制作方法，可制作实施例一或实施例二中所述的一种无源可扩展无线传感器，包括步骤：

将预设的阻抗环及输入端子通过pet/pi/pp复合铝箔/铜箔或fr4pcb复合铜箔的方式蚀刻成卷状或片状的传感器线路；

通过预设的固定方式将传感芯片固定在所述传感器线路上的预设位置；

在一种可选的实施方式中，固定方式包括flip-chip倒封装方式，cob绑定方式，或者smt贴片技术，将传感芯片通过胶水/金线/铝线或者锡膏等固化材料封装至传感器线路上的预设位置；

若各个传感芯片为并联，则每个传感器固定到其对应的阻抗环上；

若各个传感芯片为串联，则将各个传感器依次固定到一个阻抗环上，此时确保各个传感器之间需保持一定的间距；

请参照图11，在一种可选的实施方式中，传感芯片为g2tl+芯片，其匹配参数在915mhz，其自身阻抗z1、z2及z3都是23-j224，若设计在单个阻抗环上串联两颗传感芯片，则最终的阻抗环阻抗应为z＝z1+z2＝46-j448；请参照图10，若设计每个阻抗环上设置一颗传感芯片，各个传感芯片之间并联，则阻抗环阻抗可为各个阻抗环的阻抗值相等即z1＝z2＝z3＝z4＝z……＝23-j224，或每个阻抗环的阻抗与其上设置的传感芯片相等；若为两颗芯片并联的情况，则总阻抗为z＝(23-j224)²/(46-j448)；

若各个传感芯片与阻抗环一一对应，将传感芯片与阻抗环组成的传感模块以一定的间距架接或粘贴至天线线路上；

若多个传感芯片设置在一个阻抗环上，将传感芯片与阻抗环组成的传感模块架接或粘贴至天线线路上。

综上所述，本发明提供了一种无源可扩展无线传感器及其制作方法，传感器芯片与阻抗环连接，阻抗环与天线线路之间可拆卸连接，能够灵活配置不同的天线实现适应不同的应用场景，同时，天线线路可以是特别设置的天线体，也可直接使用金属面如设备的金属面作为天线体，进一步拓展了传感器的使用场景；同时，能够根据实际场景灵活配置传感芯片的数量，rfid传感芯片能够从无线信号中为自身供能实现被动工作。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。