專利名稱：自動(dòng)調(diào)節(jié)讀取距離的自動(dòng)控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種自動(dòng)控制裝置，具體地說(shuō)，涉及一種使用RFID技術(shù) 讀取車輛防偽電子標(biāo)識(shí)中的信息,并通過(guò)衰減器自動(dòng)調(diào)節(jié)讀取距離的自動(dòng)控制 裝置，該自動(dòng)控制裝置可將用戶輸入的距離進(jìn)行轉(zhuǎn)換以提供給距離調(diào)節(jié)控制體 控制讀寫器的衰減或增大信號(hào)。
背景技術(shù)：
為了挖掘和開發(fā)RFID系統(tǒng)的有效資源，構(gòu)造更完善的RFID解決方案， 提高RFID系統(tǒng)控制的高效性和可靠性是在RFID應(yīng)用中是特別重要的。目前， 設(shè)計(jì)的大多讀寫器，只有一個(gè)大致的讀寫區(qū)間，而不是一個(gè)準(zhǔn)確的讀寫距離， 使得在應(yīng)用時(shí)無(wú)法確定其正確的應(yīng)用場(chǎng)合，并且當(dāng)發(fā)現(xiàn)其讀寫距離不滿足要求 時(shí)，必需手動(dòng)更改，這給應(yīng)用帶來(lái)了諸多的不便，降低了應(yīng)用的高效性和可靠 行。公開號(hào)為CN1924609的中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N射頻識(shí)別標(biāo)簽裝置，其 包括模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路，其將通過(guò)天線接收的信號(hào)的大小從模擬格式轉(zhuǎn)換成數(shù) 字格式；和發(fā)送電路，其通過(guò)天線發(fā)送采用數(shù)字格式的信號(hào)或基于所述采用數(shù) 字格式的信號(hào)。但其不能自動(dòng)調(diào)節(jié)讀取距離。實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種使用RFID技術(shù)通過(guò)距離調(diào)節(jié)控制體并讀取 車輛防偽電子標(biāo)識(shí)中的信息的自動(dòng)控制裝置，該自動(dòng)控制裝置可將用戶輸入的距離進(jìn)行轉(zhuǎn)換以提供給距離調(diào)節(jié)控制體控制讀寫器的衰減或增大信號(hào)。 本實(shí)用新型所解決的技術(shù)問(wèn)題可以采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn) 一種自動(dòng)調(diào)節(jié)讀取距離的自動(dòng)控制裝置，其特征在于，包括 一車輛防偽電子標(biāo)識(shí)閱讀模塊；一與所述車輛防偽電子標(biāo)識(shí)閱讀模塊連接進(jìn)行讀寫距離調(diào)節(jié)的距離調(diào)節(jié) 控制體；一在所述距離調(diào)節(jié)控制體下進(jìn)行距離調(diào)節(jié)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。本實(shí)用新型中，所述車輛防偽電子標(biāo)識(shí)閱讀模塊，包括一車輛防偽電子標(biāo)識(shí)讀取收發(fā)模塊，和一處理數(shù)據(jù)的控制芯片。所述距離調(diào)節(jié)控制體，包括一可調(diào)衰減器；可調(diào)衰減器一邊連接nRF2401收發(fā)芯片，另一邊連接電機(jī)，設(shè)置在距離自 調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)模塊中。設(shè)置在調(diào)節(jié)衰減器上的衰減器轉(zhuǎn)角位置傳感器；以及與執(zhí)行機(jī)構(gòu)連接控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作的模糊控制模塊，所述模糊控制模塊可 采用模糊控制器，按照模糊規(guī)則進(jìn)行模糊推理，不斷的進(jìn)行比較運(yùn)算達(dá)到用戶 輸入的距離要求。所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用電動(dòng)機(jī)，其與模糊控制模塊連接，通過(guò)機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)可調(diào) 衰減器進(jìn)行調(diào)節(jié)。此自動(dòng)控制裝置(自調(diào)節(jié)讀取距離的讀寫器)工作過(guò)程如下首先由用戶在 讀寫器提供的顯示器界面上輸入想要讀取的距離，把距離值送給距離調(diào)節(jié)控制 體，由距離調(diào)節(jié)控制體根據(jù)輸入的距離自動(dòng)的調(diào)節(jié)讀寫器的發(fā)射功率后，讀寫器通過(guò)發(fā)射天線發(fā)送一定頻率的射頻信號(hào)，當(dāng)射頻標(biāo)簽進(jìn)入發(fā)射天線工作區(qū)域 時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流，射頻標(biāo)簽獲得能量后將自身編碼等信息通過(guò)標(biāo)簽內(nèi)置發(fā)送天 線發(fā)送出去，系統(tǒng)接收天線接收到從射頻標(biāo)簽發(fā)送來(lái)的載波信號(hào)傳送到讀寫 器，讀寫器對(duì)接收的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)和解碼，然后送到后臺(tái)主系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)處理。 射頻識(shí)別系統(tǒng)的讀寫距離是一個(gè)很關(guān)鍵的參數(shù)。影響射頻標(biāo)簽讀寫距離的因素 包括天線工作頻率、讀寫器的輸出功率、讀寫器的接收靈敏度、射頻標(biāo)簽的功耗、天線及諧振電路的Q值、天線方向、讀寫器和射頻標(biāo)簽的禍合度，以及射頻標(biāo)簽本身獲得的能量及發(fā)射信號(hào)的強(qiáng)度等。在868MHz、 915MHz、 2.45GHz或者更高頻率的系統(tǒng)中，可采用反向散射調(diào)制系統(tǒng)，利用電磁反射完成從電子標(biāo)簽到讀寫器的數(shù)據(jù)傳輸。天線的有效輻 射功率為^附，其計(jì)算公式如下^層=^'& (1)其中，^為讀寫器的發(fā)射 功率，G& 為讀寫器發(fā)射天線的增益，^燈即為讀寫器發(fā)射功率和天線增益的 乘積。在距離讀寫器^處的電子標(biāo)簽的功率密度S為把(1)式代入(2)式，得到其計(jì)算公式如下s = ^% = ^ (2)及是電子標(biāo)簽和讀寫器之間的距離，械2 頓2在電子標(biāo)簽和發(fā)射天線最佳對(duì)準(zhǔn)和正確極化時(shí)，電子標(biāo)簽可吸收的最大功率與入射波的功率密度S成正比，即&。g=4-S ， 4-^&。g (3)把(2)式代入(3)式中得，i^-^^.G^f—L(4)其中，G^為電子標(biāo)簽接收天線增益。 s 、4成 s義為波長(zhǎng)。電子標(biāo)簽到讀寫器的能量傳輸，電子標(biāo)簽返回的能量與它的雷達(dá)散射截面CT 成正比。它是目標(biāo)反射電磁波能力的測(cè)量。散射面取決于一系列的參數(shù)，例如 目標(biāo)的大小、形狀、材料、表面結(jié)構(gòu)、波長(zhǎng)和極化方向等。電子標(biāo)簽的返回的反射功率為:其計(jì)算公式如下;^-& = ^^ = ^^ (5)其中，CT = ^，"為電子標(biāo)簽天線中 4丌7 4;rf 457 ，感應(yīng)出的電壓，^為電子標(biāo)簽中天線的輻射電阻。反射的電磁波以球形方向向空間輻射，其輻射功率與輻射源(反射)距離的平方(i 2)成反比。最終反射到讀寫器天線的輻射功率密度，即電子標(biāo)簽返回讀寫器的功率密度為 S^=^ (6)把(5)式代入(6)式中得、4=^^ (7)由(3)式得知電子標(biāo)簽的有效面積4與其增益G^成正比。對(duì)大多數(shù)的天線構(gòu) 造形式來(lái)說(shuō)，由于其增益為已知，所以有效面積4及其橫截面S，在通過(guò)天線的 阻抗^和終端阻抗^相等的情況下，電子標(biāo)簽接收天線的有效面積為^-f .Grag (8)接收功率為H.^H"/" (9)由(9)式得知，如果以接收的電子標(biāo)簽的反射能量為標(biāo)準(zhǔn)，那么反向散射的射 頻識(shí)別系統(tǒng)的作用距離與讀寫器發(fā)送功率的四次方根成正比。艮P:(10)可見(jiàn)，如果要想使從電子標(biāo)簽發(fā)射到讀寫器的輻射功率翻一倍，也即距離翻一倍，那么就必須使發(fā)射功率在其他條件不變的情況下增加16倍。因此，可以通過(guò)調(diào)節(jié)發(fā)射功率的方式來(lái)，精確定位讀寫器的的閱讀距離。對(duì)于發(fā)射功率的調(diào)節(jié)，只需對(duì)衰減器調(diào)節(jié)。但是，由上面的推導(dǎo)過(guò)程來(lái)看，計(jì)算比較復(fù)雜，可以使用模糊數(shù)學(xué)的方法來(lái)求①對(duì)讀寫器的閱讀距離進(jìn)行模糊劃分和定義，取模糊量4，令模糊集""4，^，…h(huán) ②對(duì)衰減器轉(zhuǎn)過(guò)的角度進(jìn)行模糊劃分和定義，取模糊量A，令模糊集""A，^，…、則建立模糊推理規(guī) 則z/(Z) = 4)^"(" = A)，/ = l，2'"，通過(guò)上述模糊推理規(guī)則，就可以計(jì)算出衰減器調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)角度的模糊量，達(dá)到自動(dòng)調(diào)節(jié)距離的目的。本實(shí)用新型的自動(dòng)調(diào)節(jié)讀取距離的自動(dòng)控制裝置，使用了 S3C44B0X-ARM7芯片，其操作系統(tǒng)內(nèi)核小，低資源占用，可靠性高。具有多 串口、和網(wǎng)口，訪問(wèn)方便。在電機(jī)控制部分使用了MSP430單片機(jī)，寫入了調(diào) 節(jié)控制算法,其成本較低.此前設(shè)計(jì)的系統(tǒng)沒(méi)有使用模糊控制模塊，設(shè)計(jì)起來(lái)較 為簡(jiǎn)單，只能在某一區(qū)間內(nèi)讀標(biāo)簽，距離是固定的，用戶不能調(diào)節(jié)和改變，在要求距離遠(yuǎn)的應(yīng)用場(chǎng)景上帶來(lái)了不便，如果要增大閱讀距離，還要重新設(shè)計(jì)， 加大了開發(fā)的周期和費(fèi)用，而加入模糊控制后，不僅可以方便用戶根據(jù)自己的 應(yīng)用要求，輸入距離值，然后由讀寫器的自動(dòng)調(diào)節(jié)模塊調(diào)整距離，而且縮短了 開發(fā)周期和節(jié)約了成本。模糊控制模塊大大提高了讀寫器的智能性和高效性。


圖l為自調(diào)節(jié)讀寫器控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖。圖2為串行通信系統(tǒng)框圖。圖3為電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)框圖。圖4為智能調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制框圖。圖5為距離遞增的模糊推理規(guī)則。
具體實(shí)施方式
為了使本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白 了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。如圖1所示,系統(tǒng)由輸入電路、距離調(diào)節(jié)控制體、執(zhí)行器組成，距離調(diào)節(jié) 控制體包括可調(diào)衰減器、衰減器轉(zhuǎn)角位置傳感器、模糊控制模塊3部分，他 們被封裝為一體。執(zhí)行機(jī)構(gòu)由一個(gè)直流電機(jī)和相關(guān)的傳動(dòng)部件組成。輸入電路 用來(lái)輸入讀寫器的閱讀距離，距離調(diào)節(jié)控制體有正向和反向兩個(gè)位置傳感器作 為控制可調(diào)衰減器轉(zhuǎn)度的反饋信號(hào)，他通過(guò)衰減器內(nèi)部的一對(duì)高精度電位器獲 取當(dāng)前轉(zhuǎn)度下相應(yīng)的電壓反饋值，該反饋值與可調(diào)衰減器轉(zhuǎn)過(guò)的角度成線性變 化。執(zhí)行器主要通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)可調(diào)衰減器的旋轉(zhuǎn)按鈕。如圖2所示,無(wú)線通信模塊由S3C44B0X-ARM7芯片和無(wú)線串行數(shù)據(jù)傳輸模塊nRF2401組成，電子標(biāo)簽反射回的電磁波經(jīng)讀寫器中的nRF2401芯片進(jìn) 行信號(hào)處理以后，通過(guò)SIO模塊發(fā)送給S3C44B0X ARM芯片，再由ARM芯 片通過(guò)串口發(fā)送給上位機(jī)。距離自調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)模塊,由上述的輸入電路、距離 調(diào)節(jié)控制體、執(zhí)行器、MSP430單片機(jī)組成，并掛接在nRF2401收發(fā)芯片上。如圖3所示電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要采用MSP430單片機(jī)、UC3717A芯片來(lái)完 成，控制可調(diào)衰減器的轉(zhuǎn)動(dòng)。如圖4所示,此控制系統(tǒng)是一個(gè)閉環(huán)控制的過(guò)程，將用戶需要讀寫器讀取 的距離作為輸入，經(jīng)過(guò)鍵盤電路轉(zhuǎn)化后發(fā)送到模糊控制器。同樣，衰減器轉(zhuǎn)動(dòng) 角的位置傳感器作為反饋信號(hào)，A/D轉(zhuǎn)換后發(fā)送到模糊控制器，兩信號(hào)在模糊 控制器中進(jìn)行比較，并且用模糊控制器裝載模糊規(guī)則進(jìn)行模糊推理，推理結(jié)果 發(fā)送給自調(diào)節(jié)控制節(jié)點(diǎn)和模糊控制器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，由該節(jié)點(diǎn)的微處理器產(chǎn)生相 應(yīng)的信號(hào)給電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片UC3717A，再由驅(qū)動(dòng)芯片輸出信號(hào)給電機(jī)，電機(jī)帶 動(dòng)衰減調(diào)節(jié)器轉(zhuǎn)動(dòng)。圖5所示，把衰減器轉(zhuǎn)過(guò)的角度和讀寫器能閱讀到的距離作一個(gè)模糊劃 分0 15°表示距離為"15m" ,15 30°表示距離為"30m"， 30 50。表示 距離為"50m"， 50 80°表示距離為"80m"， 80 100。表示距離為"100m"， 衰減器轉(zhuǎn)角偏差^、衰減器轉(zhuǎn)角偏差變化率A^和控制角"分成五個(gè)模糊量。
，、，"=(NS(減小),PS(梢減小)，Z(正好),PB(稍增大)，NB(增大》距離遞增時(shí)， 衰減器在順時(shí)針?lè)较蚪嵌仍龃?，距離遞減時(shí)，衰減器在逆時(shí)針?lè)较蚪嵌葴p小。以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理和主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu) 點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí) 施例和說(shuō)明書中描述的只是說(shuō)明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神 和范圍的前提下，本實(shí)用新型還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書 及其等效物界定。
權(quán)利要求1.一種自動(dòng)調(diào)節(jié)讀取距離的自動(dòng)控制裝置，其特征在于，包括一車輛防偽電子標(biāo)識(shí)閱讀模塊；一與所述車輛防偽電子標(biāo)識(shí)閱讀模塊連接進(jìn)行讀寫距離調(diào)節(jié)的距離調(diào)節(jié)控制體；一在所述距離調(diào)節(jié)控制體下進(jìn)行距離調(diào)節(jié)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
2. 如權(quán)利要求l所述的自動(dòng)調(diào)節(jié)讀取距離的自動(dòng)控制裝置，其特征在于: 所述車輛防偽電子標(biāo)識(shí)閱讀模塊，包括一車輛防偽電子標(biāo)識(shí)讀取收發(fā)模塊，和 一處理數(shù)據(jù)的控制芯片。
3. 如權(quán)利要求l所述的自動(dòng)調(diào)節(jié)讀取距離的自動(dòng)控制裝置，其特征在于.-所述距離調(diào)節(jié)控制體，包括 一可調(diào)衰減器；可調(diào)衰減器一邊連接nRF2401收發(fā)芯片，另一邊連接電機(jī)，設(shè)置在距離自 調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)模塊中。設(shè)置在調(diào)節(jié)衰減器上的衰減器轉(zhuǎn)角位置傳感器；以及 與執(zhí)行機(jī)構(gòu)連接控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作的模糊控制模塊。
4. 如權(quán)利要求3所述的自動(dòng)調(diào)節(jié)讀取距離的自動(dòng)控制裝置，其特征在于: 所述模糊控制模塊采用模糊控制器。
5. 如權(quán)利要求l所述的自動(dòng)調(diào)節(jié)讀取距離的自動(dòng)控制裝置，其特征在于: 所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用電動(dòng)機(jī)，其與模糊控制模塊連接。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種使用RFID技術(shù)通過(guò)距離調(diào)節(jié)控制體并讀取車輛防偽電子標(biāo)識(shí)中的信息的自動(dòng)控制裝置，該自動(dòng)控制裝置可將用戶輸入的距離進(jìn)行轉(zhuǎn)換以提供給距離調(diào)節(jié)控制體控制讀寫器的衰減或增大信號(hào)。該裝置，包括一車輛防偽電子標(biāo)識(shí)閱讀模塊；一與所述車輛防偽電子標(biāo)識(shí)閱讀模塊連接進(jìn)行讀寫距離調(diào)節(jié)的距離調(diào)節(jié)控制體；一在所述距離調(diào)節(jié)控制體下進(jìn)行距離調(diào)節(jié)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。本實(shí)用新型操作系統(tǒng)內(nèi)核小，低資源占用，可靠性高，具有多串口、和網(wǎng)口，訪問(wèn)方便等優(yōu)點(diǎn)，模糊控制模塊大大提高了讀寫器的智能性和高效性。
文檔編號(hào)G05D3/20GK201174122SQ20082005573
公開日2008年12月31日 申請(qǐng)日期2008年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月26日
發(fā)明者劉建華 申請(qǐng)人:劉建華