低功耗的智能耳标的制作方法

本发明涉及一种耳标技术领域，尤其涉及一种低功耗的智能耳标。

背景技术：

耳标安装于牲畜耳部，用于牲畜身份识别，在畜牧养殖业起到了不可或缺的重要作用。

现有的电子耳标通常集成各种传感器，获取牲畜的生命体征，并通过无线的通讯方式将采集的信息集中处理，其优势是便于大型养殖场智能化、低成本化改造，在降低人工成本的同时，牲畜生命体征的数据的实时有效性对提高牲畜的存活率也发挥了重大作用。

电子耳标虽然优势明显，然而集成功能越多，受制于其安装方式、电子耳标的稳定性、续航性、结构的可靠性等多方面因素影响，但其市场普及率依然有限。

目前大部分电子耳标由于功耗问题续航性普遍较差，通常需要充电或者更换电池进行续航，而这种方式往往带来耳标结构上的复杂，体积也较大，对于安装和维护带来极大不便、且结构可靠性无法得到保证，损坏率较高。同时，受制于结构空间有限，普遍采用内置片状天线传输信号，无线信号传输距离受到很大限制，故而难以推广。

技术实现要素：

本发明主要解决的技术问题是提供一种低功耗的智能耳标，该低功耗的智能耳标可以避免集成多种功能时耗电量较大，提高耳标持续工作时间，结构小巧紧凑。

为了解决上述问题，本发明提供一种低功耗的智能耳标，该低功耗的智能耳标包括主标和与主标配合固定的副标，该主标内设有采用动作皮表温度的温度传感器模块、将温度数据通过天线单元无线向外发送的射频电路模块和协调温度传感器模块和射频模块工作的微处理器，以及为温度传感器模块、射频模块和微处理器供电的电源，所述温度传感器模块包括两个温度传感器和与分别与两个温度传感器连接的采样电路，该采样电路分别与ADC模数转换电路连接，所述温度传感器安装于金属探头罩内并与金属探头罩接触，在采样电路与温度传感器之间设有MOS管开关。

进一步在说，所述主标还包括耳标上盖、耳标下盖、耳标颈、耳标头和设于耳标下盖的金属探头罩，其中所述耳标下盖的正面与耳标上盖扣合固定，该耳标下盖的背面与耳标颈连接，该耳标颈与耳标头一体相连。

进一步在说，所述耳标上盖设有用于注胶的孔。

进一步在说，所述耳标下盖与耳标上盖形成的腔体内填充透明环氧树脂胶。

进一步在说，所述温度传感器包括NTC热敏电阻。

进一步在说，所述天线单元包括用于匹配天线阻抗的阻抗匹配单元、导电的耳标颈、导电的耳标头、用于连接射频模块和耳标颈的弹性金属连接器。

进一步在说，所述射频模块包括匹配网络单元和天线单元。

进一步在说，所述天线单元包括用于匹配天线阻抗的阻抗匹配单元、金属耳标颈、金属耳标头，以及用于连接射频单元和耳标颈的弹性金属连接器。

进一步在说，所述金属耳标颈表面包裹有塑料层罩。

进一步在说，所述微处理器为集成2.4G无线收发器和ADC模数转换的SOC芯片。

本发明低功耗的智能耳标，包括主标和与主标配合固定的副标，该主标内设有采用动作皮表温度的温度传感器模块、将温度数据通过天线单元无线向外发送的射频电路模块和协调温度传感器模块和射频模块工作的微处理器，以及为温度传感器模块、射频模块和微处理器供电的电源，所述温度传感器模块包括两个温度传感器探测温度的NTC热敏电阻和与分别与NTC热敏电阻连接的两个采样电路，该采样电路分别与ADC模数转换电路连接，所述NTC热敏电阻安装于金属探头罩内并与金属探头罩接触，在所述采样电路与温度传感器模块之间设有MOS管开关。安装时，将副标与主标配合固定，使牲畜耳部位于副标与主标之间，同时主标上的温度传感器与牲畜耳部表皮接触。工作时在微处理器控制下，由温度传感器采集牲畜耳部表皮，并经过采样电路获得温度数据，再由射频模块向外发送。由于在采样电路与温度传感器模块之间设有MOS管开关，工作时打开，休眠时关闭，达到降低功耗目标。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1是低功耗的智能耳标实施例结构示意图。

图2是低功耗的智能耳标实施例原理框图。

图3是主标实施例耳标上盖结构示意图。

图4是主标实施例耳标下盖结构示意图。

图5是ADC采样电路原理路示意图。

图6是智能牲畜养殖体温监控总整框。

下面结合实施例，并参照附图，对本发明目的的实现、功能特点及优点作进一步说明。

具体实施方式

为了使发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-图4所示，本发明提出一种低功耗的智能耳标实施例。

该低功耗的智能耳标包括：主标31、副标32、电源17、温度传感器模块18、射频模块19以及微处理器(MCU)20；所述电源模块17给温度传感器模块18、射频模块19以及微处理器提供电源；所述微处理器与射频模块、温度传感器模块、电源相连，如图1所示。

具体地说，所述主标还包含耳标上盖1、耳标下盖2、耳标颈3、耳标头4、金属探头罩。主标耳标下盖2的正面与耳标上盖1相互扣合，耳标下盖2的背面与耳标颈3相连，耳标颈3与耳标头4一体相连，在耳标下盖2的背面设有安装后能与牲畜耳部表皮接触的两个金属探头罩5，如图2所示。

所述温度传感器模块18包括两个温度传感器和与分别与两个温度传感器连接的ADC采样电路。所述温度传感器安装于金属探头罩内并与金属探头罩5接触。在采样电路与温度传感器之间设有MOS管开关，如图5所示，其中所述温度传感器可能采用NTC热敏电阻。

双探头的温度传感器采用与牲畜耳朵密实接触方式探测体温，通过双探头传感器的数据处理整合，得到高精度、高稳定性的实时温度体征状态，避免了因使用单一传感器因牲畜运动而导致探测器与牲畜皮肤接触不良的问题。同时避免温度传感器安装于穿过牲畜耳朵的耳标颈内部，随着时间推移，耳洞变大，耳朵软组织茧化后导致的测温不准，波动剧烈等问题，提高数据采集的准确性。每个采样电路分别与温度传感器连接，由ADC模数转换电路将模拟信号转换为数字信号，完全独立的两路温度传感器和采样电路得以实现同时采集动物耳朵两个相对位置的温度值，避免了因动物剧烈活动导致的单点探头接触不良问题。

所述射频模块19包括天线单元和匹配网络单元，其中天线单元包括用于匹配天线阻抗的阻抗匹配单元、导电的耳标颈、导电的耳标头、用于连接射频模块和耳标颈的弹性金属连接器。由于天线单元集成于耳标结构自身外侧，与空气环境直接接触，经可靠调试后，大大减少了信号的衰减，提高了信号传输的稳定性和距离。

所述副标32中部，当副标为圆形时，其中心位置，如圆心处设有通孔。使用时耳标头穿透牲畜耳部、嵌入副标32、固定耳标，耳标颈3留在穿孔内。副标上登载编码信息，与耳标上盖对应。

所述电源可以采用纽扣电池，温度传感器、射频模块以及微处理器，所述纽扣电池、微处理器、NTC热敏电阻和射频模块安装于主标耳标下盖和耳标上盖形成的空腔内，其中NTC热敏电阻与耳标下盖上的金属帽形成导执接触。

所述主标31的耳标上盖1设有用于注胶的孔，通过该孔可以向主标内注入透明环氧树脂胶等，使耳标上盖和耳标下盖形成的空腔被填充，起到防水、防撞、防摔等作用。根据需要，该孔的数量可以根据需要设置，一个、两个或多个，通常可以设置为2个。在所述耳标上盖不可以根据需要设置编码信息，这样可以直观观察耳标。

在本实施例中，所述微处理器为SOC芯片，其集成2.4G无线收发器、ADC模数转换，其集成度高、体积小、低功耗，静态休眠功耗仅1.6uA，可以延长电池的供电时间。所述电源采用纽扣锂锰电池，体积小、寿命长。

所述射频模块包括匹配网络单元和天线单元，其中该天线单元包括用于匹配天线阻抗的阻抗匹配单元、耳标颈、耳标头、用于连接射频单元和耳标颈的弹性金属连接器。也就是说，金属耳标颈、金属耳标头作为天线的一部分。

本发明实施原理如下：

所述主标31包含耳标上盖1、耳标下盖2、耳标颈3、耳标头4、金属探头罩5、金属探头罩6。主标耳标下盖2的正面与耳标上盖1相互扣合，背面与耳标颈3相连，耳标颈3与耳标头4相连；互扣合时耳标上盖1上的凸缘7与耳标下盖内侧的卡槽8贴合，凸缘7外侧有一卡槽9，与耳标下盖2内侧的卡槽10贴合，耳标上盖1有凹槽11和凹槽12与耳标下盖2的支柱13、支柱14重合以固定耳标上盖1和耳标下盖2的扣合方向；耳标上盖1还开有两个通孔15和16；电源模块17、温度传感器模块18、射频模块19、微处理器20安装于耳标下盖2内部腔体21，温度传感器模块18上的两个NTC热敏电阻分别塞入金属探头罩5和金属探头罩6并用环氧树脂胶固定；耳标颈3与耳标下盖2背面相连；弹性金属连接器22安装于耳标下盖2底部凹槽23处，一端连至射频模块19内的阻抗匹配单元，另一端卡入耳标颈3上凹槽24处实现电气连接。

副标32中央有一通孔25，使用时耳标头4穿透牲畜耳部，通过通孔25并嵌入副标B背面凸缘26内部，固定耳标，耳标颈留在穿孔内。

耳标工作时，电源模块17给温度传感器模块18、射频模块19、微处理器20提供电源。耳标根据预设的工作周期，周期性的在工作模式与空闲模式切换状态；工作模式时，微处理器20通过IO口控制一个MOS管打开2个采样电路并分别采集2个NTC热敏电阻上的电压信号。该采样电路如图5所示，2个电压信号通过各自ADC模数转换电路将模拟信号转换为数字信号后经过算法计算出各自温度值，微处理器20对比两个温度值后取其较大值作为牲畜真实体温值，随后微处理器将计算出来的体温值与其身份信息下发2.4G无线收发器经编码调制后通过射频模块19上的天线单元转换为电磁信号辐射至空间环境，基站接收耳标发射过来的体征信息后通过无线通信上传至主控单元，经主控单元统一上传至服务器，通过app、网页等多平台监控，预警养殖场内牲畜体征状态信息。工作模式持续时间只有40ms，动态功耗为4mA，执行完以上操作后，耳标进入空闲模式，等待下一周期工作模式，空闲模式期间微处理器进入休眠状态，休眠模式下静态功耗只有1.6uA，大大节约了电量损耗，延长了耳标使用寿命。

如图6所示，每个耳标与各基站之间采用2.4G无线通信传输数据，其通讯距离及稳定性良好，满足各类养殖场养殖需求。由基站经过主控单元发送给服务器，用户可以通过手护终端，如app、网页等实现远程监控养殖场牲畜健康状况信息。

在本实施例中，所述金属耳标颈表面包覆在保护层，有效隔离牲畜耳朵与耳标颈金属的直接接触，减轻动物的排外反应，同时减少对天线性能的影响。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。