一种对观瞄器材工作时间进行计量的rfid电子标签的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种对观瞄器材工作时间进行计量的RFID电子标签，包括电路单元、电池仓盖、弹簧支撑板、电池接触弹簧和RFID天线，其中，所述电路单元、弹簧支撑板分别固定在所述电池仓盖上，所述电池接触弹簧设置在所述弹簧支撑板上，所述电路单元与所述电池接触弹簧电性连接，所述电路单元与所述RFID天线电性连接。本发明的有益效果是可通过RFID电子标签对观瞄器材工作时间进行计量，RFID电子标签取代原电池仓盖安装在观瞄器材的新设计的电池仓上，当观瞄器材工作时，RFID电子标签内嵌的电流测量电路测量观瞄器材的电池放电电流，通过电流值判别观瞄器材工作状态并计量工作时间。
【专利说明】
一种对观瞄器材工作时间进行计量的RFID电子标签
技术领域
[〇〇〇11本发明涉及RFID电子标签，尤其涉及一种对观瞄器材工作时间进行计量的RFID电子标签。【背景技术】
[0002]伴随我军装备现代化的发展，微光夜视仪、激光测距仪等观瞄器材成为我军常规单兵装备。相对传统单兵装备，夜视仪、测距仪等观瞄器材属于精密电子设备，包含复杂电子电路、精密光学器件和机械结构，其中很多组件都有工作寿命限制。在部队装备保障中需要掌握其累计工作时间，据此采取检测、保养和更换的保障作业，避免在实际使用时由于组件寿命问题导致观瞄器材发生故障，影响训练和作战任务。
[0003]部队为夜视仪、激光测距仪的保障业务装备了检测仪表，但是对于具有重要意义的通电时间、工作次数等关键参数仍缺乏有效的计量手段，多数通过人工评估和测算，具有很大的误差，导致未达到使用寿命期限的昂贵组件被提前更换，或者已经达到使用寿命的组件没有及时更换。以激光测距仪为例，其内部核心组件激光管的使用寿命与设备的通电时间、工作次数等直接关联，但是在日常维护和使用中无法准确统计激光管的发射次数，为保证激光测距仪使用时的可靠性，只好在预测激光管寿命可能到期时提前进行更换，导致严重浪费。
[0004]目前国内有科研单位开展对观瞄器材的工作状态进行监测的研究，其方案是将监测电路与电池设计到同一个封装中，替换掉原有电池实现监测功能，该方案的主要缺点是需要为不同观瞄器材设计不同的电池，导致装备保障性差。另有方案是对观瞄器材电路进行改造，加入监测电路，该方案需要观瞄器材生产厂家协作，改造费用大，不适用于已经大量列装的装备。
【发明内容】
[0005]为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种对观瞄器材工作时间进行计量的 RFID电子标签。
[0006]本发明提供了一种对观瞄器材工作时间进行计量的RFID电子标签，包括电路单元、电池仓盖、弹簧支撑板、电池接触弹簧和RFID天线，其中，所述电路单元、弹簧支撑板分别固定在所述电池仓盖上，所述电池接触弹簧设置在所述弹簧支撑板上，所述电路单元与所述电池接触弹簧电性连接，所述电路单元与所述RFID天线电性连接。
[0007]作为本发明的进一步改进，所述电路单元为电路板，所述电路板上设有电流测量电路，所述RFID天线设置在所述电路板上。
[0008]作为本发明的进一步改进，所述电流测量电路包括串联在观瞄器材供电回路上的采样电阻、电流测量芯片、处理器和RFID芯片，所述电流测量芯片分别与所述采样电阻的两端连接，所述电流测量芯片的输出端与所述处理器连接，所述处理器的输出端与所述RFID 芯片连接，所述RFID芯片的输出端与所述RFID天线连接。
[0009]作为本发明的进一步改进，所述电流测量电路还包括微电量采集芯片和蓄能电容，所述微电量采集芯片分别与所述采样电阻的两端连接，所述微电量采集芯片与所述蓄能电容连接，所述微电量采集芯片的输出端分别与所述电流测量芯片、处理器连接。
[0010]作为本发明的进一步改进，所述RFID芯片为双界面RFID芯片。
[0011]作为本发明的进一步改进，所述观瞄器材供电回路包括观瞄器材电路单元和电池，所述观瞄器材电路单元、电池、采样电阻相串联。
[0012]作为本发明的进一步改进，所述采样电阻的阻值为0.1?0.5 Q，所述处理器为单片机。
[0013]作为本发明的进一步改进，所述电池仓盖为导电的金属电池仓盖，所述金属电池仓盖的外表面设有绝缘层，所述电路单元与所述金属电池仓盖电性连接，所述弹簧支撑板为绝缘材料制成。
[0014]作为本发明的进一步改进，所述电路单元通过连接插座与所述电池接触弹簧电性连接，所述RFID天线为PCB印制天线或陶瓷天线。
[0015]作为本发明的进一步改进，所述电池仓盖上设有灌封层，所述灌封层灌封所述 RFID天线。[〇〇16]本发明的有益效果是:通过上述方案，可通过RFID电子标签对观瞄器材工作时间进行计量，成本低，该RFID电子标签取代原电池仓盖安装在观瞄器材的新设计的电池仓盖上，当观瞄器材工作时，该RFID电子标签内嵌的电流测量电路测量观瞄器材的电池放电电流，通过电流值判别观瞄器材工作状态并计量工作时间，将计量数据写入到电子标签存储器中，部队后勤保障人员可使用常规RFID读写设备将计量数据读出，该RFID电子标签可以更好的用于观瞄器材的维修、保养和寿命评估应用。【附图说明】
[0017]图1是本发明一种对观瞄器材工作时间进行计量的RFID电子标签的结构示意图。 [〇〇18]图2是本发明一种对观瞄器材工作时间进行计量的RFID电子标签的电路示意图。【具体实施方式】[〇〇19]下面结合【附图说明】及【具体实施方式】对本发明进一步说明。
[0020]图1至图2中的附图标号为:电路板11;电流测量电路12;连接插座13;RFID天线14; 电池仓盖15;电池接触弹簧16;弹簧支撑板17;灌封层18;电流测量芯片101;处理器102;微电量采集芯片103 ;RFID芯片104;蓄能电容105;采样电阻106;电池107;观瞄器材电路单元 108〇[〇〇21] 如图1至图2所示，一种对观瞄器材工作时间进行计量的RFID电子标签，包括电路单元、电池仓盖15(或称“电池帽”、“电池盖”)、弹簧支撑板17、电池接触弹簧16和RFID天线 14,其中，所述电路单元为电路板11，所述电路板11上设有电流测量电路12,所述RFID天线 14设置在所述电路板11上，所述电路板11、弹簧支撑板17分别固定在所述电池仓盖15上，所述电池接触弹簧16设置在所述弹簧支撑板上17,所述电路板11与所述电池接触弹簧16电性连接，所述电路板11与所述RFID天线14电性连接。
[0022]如图1至图2所示，所述电流测量电路12包括串联在观瞄器材供电回路上的采样电阻106、电流测量芯片101、处理器102和RFID芯片104,所述电流测量芯片101分别与所述采样电阻106的两端连接，所述电流测量芯片101的输出端与所述处理器102连接，所述处理器 102的输出端与所述RFID芯片104连接，所述RFID芯片104的输出端与所述RFID天线14连接。 RFID天线14连接RFID芯片104实现RFID信号的发射和接收。
[0023] 如图1至图2所示，所述电流测量电路12还包括微电量采集芯片103和蓄能电容 105,所述微电量采集芯片103分别与所述采样电阻106的两端连接，所述微电量采集芯片 103与所述蓄能电容105连接，所述微电量采集芯片103的输出端分别与所述电流测量芯片 101、处理器101连接。蓄能电容105为微型超级电容，通过蓄能电容105来存储电量，当观瞄器材关闭时，蓄能电容105为处理器101和RFID芯片104进行供电，将工作时间计量结果写入 RFID 芯片 104。[〇〇24] 如图1至图2所示，所述RFID芯片104优选为双界面RFID芯片。所述双界面RFID芯片优选为双界面无源RFID芯片，处理器101将计量数据通过有线方式写入到双界面无源RFID 芯片中。所述RFID芯片104为无源RFID芯片，计量数据的读出采用无源RFID技术，通过标准 RFID读写设备将计量数据以无线方式读出，数据的读出操作不需要为电子标签提供电源， 不需要观瞄器材安装电池或处于开机状态。[〇〇25] 如图1至图2所示，双界面无源RFID芯片的RFID天线14设计在电池仓盖15的外部表面，由RFID芯片读取数据不要求将电子标签由观瞄器材上取下。
[0026] 如图1至图2所示，所述观瞄器材供电回路包括观瞄器材电路单元107和电池108， 所述观瞄器材电路单元107、电池108、采样电阻106相串联。利用微电量采集芯片103由串联在供电回路中的米样电阻106获取电量并升压后为电子标签供电。[〇〇27] 如图1至图2所示，所述采样电阻106的阻值为0.1?0.5 Q，所述处理器102为单片机。为避免对观瞄器材的原有工作状态产生影响，设计中串入的采样电阻106的阻值为0.1 ?0.5 Q，确保采样电阻106上的压降小于0.1V。电流测量芯片101通过采样电阻106测量观瞄器材供电回路中的电流值，处理器102由电流测量芯片101读取测量值并进行判别、计时等处理后形成计量数据，并将计量数据写入到RFID芯片104中。[〇〇28]如图1至图2所示，处理器102为整个系统的核心，完成电流测量数据读取，工作状态的判别和计时，以及通过串行总线向RFID芯片写入数据功能。处理器102选型为超低功耗的单片机，待机电流小于luA，工作电流小于3mA。
[0029]如图1至图2所示，电流测量芯片101通过采样电阻106上的电压来测量流过的电流，通过I2C接口等串行总线接口将测量数据传送给处理器102。处理器102通过软件算法对测量数据进行滤波处理后开始通过比较电流门限判别观瞄器材的工作、待机等状态，并利用处理器102的内置定时器对通电时间、工作时间、发射次数等参数进行计时或计次。
[0030]如图1至图2所示，RFID芯片104为双界面芯片，自身带有不少于200字节的存储器， 同时带有无线接口和有线接口，通过两种接口都可以对其数据区数据进行写入、更改和读取。处理器102通过有线接口(I2C等串行总线接口)向RFID芯片104数据区写入计量数据。 [〇〇31]如图1至图2所示，RFID芯片104的无线接口连接RFID天线14,根据电池仓盖15的体积区别可选用PCB印制天线或者陶瓷天线。符合RFID国标、军标或ISO标准协议的RFID读写设备可以通过无线方式读取RFID芯片104的数据区内的计量数据。
[0032]如图1至图2所示，微电量采集芯片103同时连接到采样电阻106上，将来自采样电阻106的微小电压转换为处理器102的工作电压，微电量采集芯片103将获取电量为超级电容106充电，当电流测量芯片102和处理器102工作时超级电容106放电补充由采样电阻106采集的电量。[〇〇33] 如图1至图2所示，当观瞄器材开机时，RFID电子标签同时快速上电启动，随后处理器102周期性由电流测量芯片101读取电流测量数据，而后采用动态时间窗结合周期平均算法进行滤波处理，对滤波后测量值与预先设定的观瞄器材不同状态的工作电流进行比对， 判别观瞄器材的工作、待机或发射等状态，并利用处理器102内部的定时器对每种状态进行计时或计次，并将计量数据周期性写入RFID芯片的存储器内。[〇〇34] 如图1至图2所示，在RFID芯片的数据存储器中按照一定规则在不同地址记录不同数据，包括通电时间累积、通电次数计数和发射次数计数等数据，也可以对最近几十次的通电时间，通电时的发射次数进行记录。[〇〇35]如图1至图2所示，RFID芯片的存储器的读写操作可通过密码锁定，通常情况下使用RFID设备只能进行计量数据的读取。当观瞄器材更换激光发射管等主要部件时，记录数据可以通过RFID读写设备通过发送密码获得管理权限后对历史数据进行重置或清零。
[0036]如图1至图2所示，所述电池仓盖15为导电的金属电池仓盖，所述金属电池仓盖的外表面设有绝缘层，所述电路单元与所述金属电池仓盖电性连接，所述弹簧支撑板17为绝缘材料制成。
[0037]如图1至图2所示，所述电路板11通过连接插座13与所述电池接触弹簧106电性连接，所述RFID天线14优选为PCB印制天线或陶瓷天线。[〇〇38]如图1至图2所示，所述电池仓盖15上设有灌封层18,所述灌封层18灌封所述RFID 天线14。
[0039]如图1至图2所示，电池仓盖15为金属结构，具有良好的导电特性，外部表面做防锈、绝缘等表面处理，为保证RFID信号的发射，电池仓盖15对应RFID天线14的顶部部分镂空，并使用灌封材料进行固化填封形成灌封层18。
[0040]如图1至图2所示，通过对观瞄器材的电池仓盖15(或称“电池帽”、“电池盖”)进行重新设计制造，在电池仓盖15内嵌入电路板11。电路板11镶嵌在电池仓盖15内部，并与电池仓盖15导电的金属部分实现电路连接。电池接触弹簧(或簧片)16通过绝缘材料制造的弹簧支撑板17固定在电池仓盖15上。电路板11通过连接插座13与电池接触弹簧(或簧片)16实现电路连接。电路板11、连接插座13、电池接触弹簧16和电池仓盖15形成导通电路，与电池107 和观瞄器材电路单元108构成完整供电回路。通过对观瞄器材工作电流的精确测量来判别观瞄器材的待机和工作状态，进而实现对其工作时间的计量。[〇〇41]如图1至图2所示，本发明提供的一种对观瞄器材工作时间进行计量的RFID电子标签，重新设计观瞄器材的电池仓盖，将电流测量电路嵌入在新设计的电池仓盖15内部并串联在观瞄器材的供电回路中，当观瞄器材通电工作时，电流测量电路开始记录设备通电时间，并且通过测量电池107放电电流的大小判别观瞄器材的不同工作状态(例如激光测距仪在发射激光测距时电池放电电流变大，由此可以判别激光测距仪的待机、工作和发射状态) 并记录时间。计量数据写入无源RFID芯片中，装备保障人员通过RFID读写设备读取计量数据并上传给装备保障系统，为观瞄器材的保障业务提供支撑数据。[〇〇42]如图1至图2所示，本发明提供的一种对观瞄器材工作时间进行计量的RFID电子标签，与观瞄器材原有电池仓盖的外观、结构、尺寸和使用功能基本相同，保证电子标签的加装不对观瞄器材原有的使用和维护工作产生影响;对电流测量电路、电量采集电路和RFID 电路均设计在电池仓盖15内部，不对观瞄器材原有电气结构产生改变;通过一个串联进观瞄器材设备供电回路的微小阻值的采样电阻106实现其工作状态监测和计量，不对观瞄器材原有电路参数、性能指标和功能构成影响；以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种对观瞄器材工作时间进行计量的RFID电子标签，其特征在于:包括电路单元、电 池仓盖、弹簧支撑板、电池接触弹簧和RFID天线，其中，所述电路单元、弹簧支撑板分别固定 在所述电池仓盖上，所述电池接触弹簧设置在所述弹簧支撑板上，所述电路单元与所述电 池接触弹簧电性连接，所述电路单元与所述RFID天线电性连接，所述电路单元为电路板，所 述电路板上设有电流测量电路，所述RFID天线设置在所述电路板上。2.根据权利要求1所述的对观瞄器材工作时间进行计量的RFID电子标签，其特征在于: 所述电流测量电路包括串联在观瞄器材供电回路上的采样电阻、电流测量芯片、处理器和 RFID芯片，所述电流测量芯片分别与所述采样电阻的两端连接，所述电流测量芯片的输出 端与所述处理器连接，所述处理器的输出端与所述RFID芯片连接，所述RFID芯片的输出端 与所述RFID天线连接。3.根据权利要求2所述的对观瞄器材工作时间进行计量的RFID电子标签，其特征在于: 所述电流测量电路还包括微电量采集芯片和蓄能电容，所述微电量采集芯片分别与所述采 样电阻的两端连接，所述微电量采集芯片与所述蓄能电容连接，所述微电量采集芯片的输 出端分别与所述电流测量芯片、处理器连接。4.根据权利要求3所述的对观瞄器材工作时间进行计量的RFID电子标签，其特征在于: 所述RFID芯片为双界面RFID芯片。5.根据权利要求3所述的对观瞄器材工作时间进行计量的RFID电子标签，其特征在于: 所述观瞄器材供电回路包括观瞄器材电路单元和电池，所述观瞄器材电路单元、电池、采样 电阻相串联。6.根据权利要求3所述的对观瞄器材工作时间进行计量的RFID电子标签，其特征在于: 所述采样电阻的阻值为0.1?0.5Q，所述处理器为单片机。7.根据权利要求1所述的对观瞄器材工作时间进行计量的RFID电子标签，其特征在于: 所述电池仓盖为导电的金属电池仓盖，所述金属电池仓盖的外表面设有绝缘层，所述电路 单元与所述金属电池仓盖电性连接，所述弹簧支撑板为绝缘材料制成。8.根据权利要求1所述的对观瞄器材工作时间进行计量的RFID电子标签，其特征在于: 所述电路单元通过连接插座与所述电池接触弹簧电性连接。9.根据权利要求1所述的对观瞄器材工作时间进行计量的RFID电子标签，其特征在于: 所述RFID天线为PCB印制天线或陶瓷天线。10.根据权利要求1所述的对观瞄器材工作时间进行计量的RFID电子标签，其特征在 于:所述电池仓盖上设有灌封层，所述灌封层灌封所述RFID天线。
【文档编号】G06K19/077GK106022439SQ201610398060
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年6月7日
【发明人】闫泽涛, 刘瑞涛
【申请人】深圳航天科技创新研究院, 深圳市航天华拓科技有限公司