微功耗有源智慧IOT电子标签装置的制作方法

本实用新型涉及一种微功耗有源智慧IOT电子标签装置。

背景技术：

目前，广为使用的射频标签（RFID）分为有源和无源两种方式，无源RFID必须近距离才能被感应和读取信息（如门卡、公交卡、饭卡等，通常有效感应距离为1cm-10cm），有源RFID因为内嵌电池，可以使用较高功率主动发送无线信号，所以传输距离可达几十米。然后，无论使用哪种方式，RFID射频标签均具有2个缺点：1）感应范围具有极强的方向性，即必须在读卡器的感应角度内才能读取RFID卡信息；2）只能存储和读取信息。在某些应用场景下，还需要对携带（穿戴、佩戴）标签卡的目标进行“区域定位”以及态势、姿态的感测，因此，当前的RFID射频标签卡并不能很好的满足要求。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种微功耗有源智慧IOT电子标签装置，该装置具有体积小巧、无线发送距离远、功耗极低、电池可持续工作时间长、可采集加速度值及运动检测等特点。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种微功耗有源智慧IOT电子标签装置，包括圆形PCB电路板及设置于该圆形PCB电路板上的微功耗MCU模块及与所述微功耗MCU模块连接的无线发送模块、加速度传感器模块，所述圆形PCB电路板包括位于内部的圆形覆铜区、与圆形覆铜区相接的环形非覆铜区；所述微功耗MCU模块的元器件、无线发送模块的元器件、加速度传感器模块的元器件均设置于所述圆形覆铜区正面；所述环形非覆铜区正面还设置有一与所述无线发送模块连接的环形PCB天线。

在本实用新型一实施例中，还包括一用于为整个装置供电的电源模块，所述电源模块包括一圆形纽扣电池，该纽扣电池设置于所述圆形覆铜区背面。

在本实用新型一实施例中，所述圆形覆铜区除设置微功耗MCU模块的元器件、无线发送模块的元器件、加速度传感器模块的元器件及电源模块的元器件位置的区域外均大面积覆铜接地。

在本实用新型一实施例中，所述无线发送模块包括FSK芯片发射模块及与该FSK芯片发射模块链接的868MHz FSK 射频链路。

相较于现有技术，本实用新型具有以下有益效果：本实用新型装置体积小巧、无线发送距离远、功耗极低、电池可持续工作时间长、可采集加速度值及运动检测等特点。

附图说明

图1是本实用新型微功耗有源智慧IOT电子标签装置的PCB板载天线布板总体布局图。

图2是本实用新型一实施例的PCB板形状及元器件分布布局图框图。

图3是本实用新型微功耗有源智慧IOT电子标签装置的硬件系统框图。

图4是电源模块电路原理图。

图5是FSK芯片发射模块电路原理图。

图6是868MHz FSK 射频链路电路原理图。

图7是微功耗MCU模块电路原理图。

图8是加速度传感器模块电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图1-8，对本实用新型的技术方案进行具体说明。

如图1-8所示，本实用新型的一种微功耗有源智慧IOT电子标签装置，包括圆形PCB电路板及设置于该圆形PCB电路板上的微功耗MCU模块及与所述微功耗MCU模块连接的无线发送模块、加速度传感器模块，所述圆形PCB电路板包括位于内部的圆形覆铜区、与圆形覆铜区相接的环形非覆铜区；所述微功耗MCU模块的元器件、无线发送模块的元器件、加速度传感器模块的元器件均设置于所述圆形覆铜区正面；所述环形非覆铜区正面还设置有一与所述无线发送模块连接的环形PCB天线。还包括一用于为整个装置供电的电源模块，所述电源模块包括一圆形纽扣电池，该纽扣电池设置于所述圆形覆铜区背面。

所述圆形覆铜区除设置微功耗MCU模块的元器件、无线发送模块的元器件、加速度传感器模块的元器件及电源模块的元器件位置的区域外均大面积覆铜接地。

所述微功耗MCU模块可采用EFM8BB10F8G等芯片。所述无线发送模块包括FSK芯片发射模块及与该FSK芯片发射模块链接的868MHz FSK 射频链路。所述FSK芯片发射模块可采用SX1243等芯片。所述加速度传感器模块可采用MC3630等芯片。

实施例一：

本实用新型的微功耗有源智慧IOT电子标签装置，其硬件系统框架图如3所示，主要由4个部分组成：电源模块、无线发送模块、微功耗MCU模块、加速度传感器模块。电源模块采用纽扣电池供电，无线发送使用FSK调制方式单向发送无线信号，主控MCU模块则实现驱动及其业务逻辑的控制，加速度传感器实现对目标的加速度值采样和处理。

如图4所示，为本实施例采用的电源模块的电路原理图，其工作原理为通过纽扣电池B1经过一个大电容（C16，47uF）滤波后给系统供电，大电容也可以降低无线发送信号时的瞬间大电流对电池的冲击和损伤。

如图5、6所示，分别为本实施例采用的FSK无线芯片发射模块的电路原理图及868MHz FSK调试PCB天线射频链路原理图，其中SX1243的第1、2、6引脚与微功耗MCU模块连接，实现FSK的频点、发送功率等工作方式配置和无线数据的发送；4脚接外部无源晶振；8脚与外部射频链路和天线连接。射频链路的工作原理为：通过电容（C8、C15）和电感（L1）构成的滤波网络，给功放PA供电；中间的电容（C7、C10、C11、C12）与电感（L2、L3）构成的网络实现PA匹配及其滤波功能；后端的电容（C13）和电感（L4、L5）实现天线匹配，本实施例采用单极子天线+L型匹配方式。

如图7所示，为本实施例采用的微功耗MCU模块的电路原理图，第1、2、19、20引脚为SPI通讯连接线引脚，用于与加速度传感器进行连接；第5、6引脚为编程和调试接口；7~11引脚暂未使用，悬空；13~15脚与SX1243连接，实现对通信逻辑的控制；16脚与加速度传感器的中断输出引脚相连，实现中断唤醒。17~18引脚为主控芯片的串口连接，引出，可用于配合测试及扩展使用。

如图8所示，为本实施例采用的加速度传感器模块的电路原理图，MC3630的第1、2、10、12引脚为自带的SPI通信功能引脚，用于与MCU主控连接；第5脚为中断输出引脚，连接至MCU的IO口，实现加速度传感器的中断触发和MCU唤醒。

本实施例的微功耗有源智慧IOT电子标签装置，具体应用于868MHz FSK通信，其PCB电路板布局方式如图1所示：

1）图中为PCB结构及元器件在电路板的正面分布，背面不安排任何元器件，纽扣电池焊接在电路板的背面，纽扣电池为圆形。

2）天线巴伦部分的PCB板背面及正面均不覆铜接地，其他部分则大面积覆铜接地。

3）868MHz FSK天线采用环形PCB结构，在终点不闭合。

图2为本实施例电子标签装置采用的具体PCB板形状及元器件分布布局图框图。

以上是本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本实用新型技术方案的范围时，均属于本实用新型的保护范围。