融合RFID的無線濕度傳感器節點設計研究

吳燕

摘要：以融合RFID 的無線傳感器節點設計的具體要求為基礎設計了一種融合RFID的無線濕度傳感器節點系統，該系統不僅具有較高的穩定性，同時在造價方面也存在著較大的優勢。首先對系統設計進行了簡單的介紹，最后研究了具體的功能設計。

關鍵詞：RFID；無線濕度傳感器；節點設計

中圖分類號：TP391.41 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2018）05-0087-02

在物聯網當中RFID與無線傳感器是最核心的兩項技術，RFID的主要功能是通過射頻來實現對圖像信息的識別與處理，無線傳感器網絡則通過大量傳感器的應用組成組織網絡，從而實現對數據采集的量化與融合處理。RFID技術的實現需要高度依賴于讀寫設備，同時也存在著一定的不穩定性，無線傳感器網絡可以有效解決這一問題，但是RFID技術在節點標識方面則存在著較大的優勢，基于此種情況，實現二者的有效融合對于物聯網技術的發展具有非常重要的意義。基于此種情況本文對融合RFID的無線濕度傳感器節點設計進行了全面的研究與分析，現報道如下。

1 系統設計

在本文當中所設計的無限適度傳感器節點系統設計如圖1中所示。該系統采用了UHF RFID技術進行濕度傳感器設計，除了標簽天線之外，其他設備均采用單片集成方式進行設計，通過這種設計方式不僅能提升電路整體的穩定性，同時還能在一定程度上降低整體設備的制造成本。在該系統當中標簽天線的主要功能在于接受由RFID閱讀器所發出的射頻信號，并在匹配網絡的輔助作用之下，對系統整體的資源進行整合，從而網絡整體達到最佳狀態。同時在該系統當中并沒有配置傳統RFID標簽所采用的穩壓電路，這主要是由于濕度傳感器借口部位對于電源電壓的變化并不是非常敏感，上電復位電路用于完成傳感器接口電路的清零功能。傳感器信號經接口電路轉換為數字信號， 此信號控制調制電路經反向散射信號反射回閱讀器。

在該設計當中無源標簽并不需要配置單獨的電源，其工作所需要的能源可以直接從閱讀器所發出的無線信號的當中獲得，因此，在進行該系統的設計過程當中需要注重交流—直流轉換效率以及標簽結構的整體性能，同時這也會對該系統的使用距離存在著較大的限制。

2 具體功能模塊設計

2.1 濕度傳感器設計

目前階段關于物聯網濕度傳感器設計的研究已經相對較多，在本文的研究當中直接采用了現階段較為常用的電容式濕度傳感器，該傳感器可以直接利用頂層的金屬層來實現交叉電極的制作，同時采用了聚酰亞胺作為濕度材料，這種制作工藝不僅能夠與主流濕度傳感器制作工藝相匹配，同時還具備較強的可復制性，這對于設備整體的造價具有一定的積極意義。如圖2中所示為本文所采用的濕度傳感器的結構圖。

2.2 整流電路設計

整流電路的性能一般情況下通過整流效率來進行評價，而在整流電路當中整流效率主要是由二極管正向通導電壓來決定的。在本文當中為了實現對整流電路的有效控制同時滿足系統正常工作電壓要求，采用三級級聯結構作為整流電路基本結構，同時還增加了交叉耦合結構整流器，分別如圖3中所示。

2.3 傳感器接口電路設計

在該系統當中傳感器接口電路是實現電容值向數字信號輸出的關鍵所在，在傳統電容傳感器信號處理當中往往會將電容變化值轉變為電壓值，將電壓值轉化為數字信號。雖然這種方式能夠進一步方法信號分辨率，但是也會導致電路整體的復雜性被顯著提升，從而嚴重影響整體系統功耗。基于此種情況，在本文的設計研究當中利用傳感器控制振蕩、數字控制振蕩器以及鑒相器重新設計了一組傳感器接口，具體如圖4中所示。

3 結語

在本文當中筆者設計了一種融合RFID的無線濕度傳感器節點，希望能夠促進我國物聯網技術的進一步發展。

參考文獻

[1]宋洋，何怡剛，鄧芳明，羅旗舞，孫占峰.開槽無芯片RFID濕度傳感器設計研究[J].電子測量與儀器學報，2017，31（07）：1009-1016.

[2]蘇圓圓，何怡剛，鄧芳明，李兵，汪濤，童晉.基于無源RFID的混凝土濕度監測技術研究[J].電子測量與儀器學報，2016，30（08）：1235-1243.

[3]蘇圓圓，何怡剛，鄧芳明，李兵，汪濤，童晉.絕緣子溫濕度在線監測技術研究[J].電子測量與儀器學報，2016，30（07）：1098-1106.

[4]劉茂旭，何怡剛，鄧芳明，李兵，張利華，吳翔.融合RFID的無線濕度傳感器節點設計研究[J].電子測量與儀器學報，2015，29（08）：1171-1178.

[5]王春玲，佘佐彬.基于物聯網的古樹名木監控管理研究[J].計算機工程，2015，41（05）：316-321.