集成RFID電子標簽的傳感器節點設置

作者：管理員更新時間：2015-05-11 人氣：253

? ? ??電池在出廠之前一般都是要經過一道充放電程序的，這是要對電池的性能進行檢測，這對于保證電源供電可靠性具有十分重要的作用。充放電過程中需要檢測的參數一般是包括：充放電的電壓、充放電的電流、電池的溫度、內阻、荷電狀態(SOC)以及劣化狀況(SOH)，以便于處理極扳活性物質凝結、測試電池性能、防止極板鈍化，保證電池質量。根據中國郵電電信總局頒發的《電信電源維護規程》的要求，所有閥控式鉛酸(VRLA)蓄電池出廠前都要進行進行2～3次充放電試驗，考驗和檢測各相技術指標。

　　設計一種集成RFID電子標簽的傳感器節點，實現實時數據采集，在采集的電壓、電流、溫度值之后將數據存儲在電子標簽中，由上位機上的讀卡器實時讀取。另外根據電池企業的特殊應用背景，電池生產線上布置大規模、高密集度的RFID標簽，必須設計快速大批量讀取的RFID讀寫器，將RFID技術與無線傳感器網絡技術進行融合。無線傳感器網絡一般不關心某一節點的位置，因此對節點一般都不采用全局標識，而RFID技術對節點的標示有著得天獨厚的優勢，將兩者結合共同組成網絡可以相互彌補對方的缺陷，網絡既可以考慮到每一個電池的充放電過程的電流、電壓信息，也可以利用RFID的標識功能輕松的找到每一個電池的具體位置。

　　無線傳感器網絡技術綜合了傳感器、嵌入式計算、現代網絡及無線通信、分布式信息處理等多領域技術，是工業控制的前沿技術，應用前景十分廣闊。本文設計的節點由集成RFID電子標簽的傳感器組成，兼有電子標簽和傳感器的功能。外形設計小巧，只有打火機體積大小，接在每只電池的兩個端子上。充放電機工作時，傳感器節點采集數據，并且將數據存儲在電子標簽中，安裝在上位機上的讀卡器將采集數據實時讀取。無線傳感器網絡采用自組織協議支持下的網絡拓撲結構，在電磁干擾和遮擋干擾都非常嚴重的生產車間，系統可以穩定運作，并且信息采集的可靠性也比有線采集提高了一個數量級。

　　1 集成RFID的智能節點的硬件設計

　　該智能節點由微控制單元、傳感器采集單元、射頻收發器、RF天線、內部存儲器單元和供電單元6部分組成。集成RFID電子標簽的智能節點被放置在電池頂端，接口連接電池兩個極板，傳感器采集單元負責采集電池的電流、電壓、溫度等信息，采集的電量信息暫存在內部存儲器中，微處理器在合適的時候將數據進行處理，由SPI接口將數據發送到電子標簽，電子標簽中的信息通過射頻收發器發送出去，由上位機上的讀卡器實時讀取。

　　一種集成RFID電子標簽的傳感器節點設計

　　下面分別介紹各個部分的具體設計

　　傳感器采集單元：傳感器采集單元負責采集電池的電流、電壓、溫度等電量信息，它包含有電源模塊、電壓采集模塊、電流采集模塊和溫度采集模塊。

　　一種集成RFID電子標簽的傳感器節點設計

　　①電壓采集模塊

　　電壓采集則需要先對電壓進行放大和濾波，然后直接進行AD轉換即可由微處理器進行讀取和處理。本文選用科海模塊KV50A/P，KV50/P的被測電流為額定值10 mA(被測電壓通過連接電阻R得到，V/R=被測電流)，輸出電流為額定值50 mA，測量范圍為0～15 mA，線性度<0.1%，內阻為450 Ω。

　　一種集成RFID電子標簽的傳感器節點設計

　　②電流采集模塊

　　電流采集使用一個霍爾電流傳感器芯片，該傳感器可將電流轉換成與之對應的電壓值，電壓值再經過一次AD轉換，就可以直接被微處理器接收和儲存。本文選用科海模塊KA50A/P。電流采集模塊采樣電路圖

　　一種集成RFID電子標簽的傳感器節點設計

　　③溫度采集模塊

　　溫度采集模塊采用美國Dallas公司生產的DS18B20單總線數字式智能型溫度傳感器，它具有很高的工作精度和較寬的線性工作范圍，它的輸出電壓與攝氏溫度成線性比例，而且不需要外部校準或微調，直接將溫度物理量轉化為數字信號，并以總線方式傳送到控制器進行數據處理。DS18B20對于實測的溫度提供了9～12位的數據和報警溫度寄存器，測溫范圍為55～+125℃，其中在10～+85℃的范圍內測量精度為±0.5 ℃。DS18B20的輸出電壓與攝氏溫度呈線性關系，0℃時輸出為0 V，每升高1℃，輸出電壓增加10 mV此傳感器可適用于各種領域、各種環境的自動化測量及控制系統，具有微型化、功耗低、性能高、抗干擾能力強、易配微處理器等優點。此外，每一個DS18B20有唯一的系列號，因此多個DS18B20可以存在于同一條單線總線上。