全文摘要
本实用新型涉及一种近距离红外光电感知开关式电子标签，包括电源、电平转换及驱动模块、红外光电传感器、单片机和无线收发器，所述电平转换及驱动模块与电源、红外光电传感器、单片机分别相连，无线收发器与单片机相连。所述红外光电传感器持续发射红外线并探测是否收到反射红外线，从而控制电平转换与驱动模块是否向单片机和无线收发器提供其所需工作电源电压，进而可依据无线收发器有无发送本电子标签的身份编码，判断是否有物体进入红外光电传感器检测范围内。本实用新型能够实现对特定对象就位情况的监测。
主设计要求
1.一种近距离红外光电感知开关式电子标签，包括电源、电平转换及驱动模块、红外光电传感器、单片机和无线收发器，其特征在于，所述无线收发器、单片机、电平转换及驱动模块、红外光电传感器依次电性连接，电源给无线收发器、单片机、电平转换及驱动模块、红外光电传感器供电，所述电平转换及驱动模块由至少两个并联的与非门组成，电平转换及驱动模块的输出端电连接单片机的电源端，电平转换及驱动模块输入端电连接红外光电传感器的接收信号端。
设计方案
1.一种近距离红外光电感知开关式电子标签，包括电源、电平转换及驱动模块、红外光电传感器、单片机和无线收发器，其特征在于，所述无线收发器、单片机、电平转换及驱动模块、红外光电传感器依次电性连接，电源给无线收发器、单片机、电平转换及驱动模块、红外光电传感器供电，所述电平转换及驱动模块由至少两个并联的与非门组成，电平转换及驱动模块的输出端电连接单片机的电源端，电平转换及驱动模块输入端电连接红外光电传感器的接收信号端。
2.根据权利要求1所述的电子标签，其特征在于，所述红外光电传感器包括红外发射电路和光敏三极管VT，光敏三极管VT的发射极接地，光敏三极管VT的集电极通过电阻R2连接至电源VCC1，光敏三极管VT的集电极还电连接电平转换及驱动模块的输入端，所述红外发射电路包括串联的电阻R1和发光二极管DS。
3.根据权利要求1所述的电子标签，其特征在于，所述与非门所有输入端并联，所有输出端并联。
4.根据权利要求1所述的电子标签，其特征在于，所述单片机的型号为PIC16F873，所述单片机还电连接状态指示器，所述状态指示器由不同颜色的指示灯组成。
5.根据权利要求1所述的电子标签，其特征在于，所述无线收发器的型号为nRF24L01。
设计说明书
技术领域
本实用新型涉及电子标签领域，具体涉及一种近距离红外光电感知开关式电子标签。
背景技术
电子标签是射频识别技术领域的重要设备，具有信息承载与交互功能。按是否配备独立电源，可分为有源电子标签和无源电子标签。随着物联网的发展，电子标签已经成为一种成熟的商业化产品，具有较低的成本和稳定的技术性能。传统的电子标签一般仅用作静态的信息存储容器，被动地接收阅读器所写入的信息，或简单地向阅读器报告所储存的信息。电子标签的应用模式和应用价值仍然有待深入发掘。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种近距离红外光电感知开关式电子标签，能够监测特定对象的就位情况。
本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种近距离红外光电感知开关式电子标签，包括电源、电平转换及驱动模块、红外光电传感器、单片机和无线收发器，所述无线收发器、单片机、电平转换及驱动模块、红外光电传感器依次电性连接，电源给无线收发器、单片机、电平转换及驱动模块、红外光电传感器供电，所述电平转换及驱动模块由至少两个并联的与非门组成，电平转换及驱动模块的输出端电连接单片机的电源端，电平转换及驱动模块输入端电连接红外光电传感器的接收信号端。
优选地，所述红外光电传感器包括红外发射电路和光敏三极管VT，光敏三极管VT的发射极接地，光敏三极管VT的集电极通过电阻R2连接至电源VCC1，光敏三极管VT的集电极还电连接电平转换及驱动模块的输入端，所述红外发射电路包括串联的电阻R1和发光二极管DS。
优选地，所述与非门所有输入端并联，所有输出端并联。
进一步地，所述单片机的型号为PIC16F873，所述单片机还电连接状态指示器，所述状态指示器由不同颜色的指示灯组成。
进一步地，所述无线收发器的型号为nRF24L01。
本实用新型的原理如下：红外光电传感器在通电后持续发射红外线，并主动探测反射红外线。当监测对象尚未就位时，红外光电传感器不能收到反射红外线，从而向所述电平转换及驱动模块输出高电平；当监测对象就位时，红外光电传感器所发出的红外线在监测对象表面产生反射，从而使红外光电传感器接收到反射红外线，进而向所述电平转换及驱动模块输出低电平。
电平转换及驱动模块向红外光电传感器供电，并接收红外光电传感器的输出电平；当收到的红外光电传感器的输出电平为高电平时，电平转换及驱动模块将该高电平转换为低电平，并输出至单片机的电源端；当收到的红外光电传感器的输出电平为低电平时，电平转换及驱动模块将该低电平转换为高电平，并输出至单片机的电源端。
单片机的电源端为高电平时，形成单片机所需工作电源，使单片机进入工作状态。单片机进入工作状态时，控制所述无线收发器对外发送射频信号，所述射频信号为本电子标签的身份识别码(即ID码)。单片机的电源端为低电平时，单片机不工作。
本实用新型的有益效果是：提供了一种近距离红外光电感知开关式电子标签，能够监测特定对象的就位情况，具有构造简单、能耗低、成本低、抗干扰能力强等优点，两个与非门并联，用于增大输出功率。
附图说明
图1为本实用新型一种近距离红外光电感知开关式电子标签的整体结构示意图；
图2为本实用新型一种近距离红外光电感知开关式电子标签的电路图；
图3为本实用新型一种近距离红外光电感知开关式电子标签的工作流程图；
图4为本实用新型一种近距离红外光电感知开关式电子标签的CD4023芯片的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
如图1和图2所示，一种近距离红外光电感知开关式电子标签，包括电源VCC1、电平转换及驱动模块2、红外光电传感器3、单片机4，无线收发器5，状态指示器6，所述电平转换及驱动模块2与电源VCC1、红外光电传感器3、单片机4分别电连接，无线收发器5与单片机4电连接。
所述电平转换及驱动模块2优选型号为CD4023的芯片包括三路三输入与非门，其中两路三输入与非门的所有输入端并联，所有输出端并联，形成非门，其输出端15电连接单片机4的电源端10，其输入端16电连接红外光电传感器3的接收信号端13，所述红外光电传感器3优选型号为ST168的单光束反射式红外光电传感器，包括红外发射电路7和光敏三极管VT，光敏三极管VT的发射极14接地，光敏三极管VT的集电极13通过电阻R2连接至电源VCC1，光敏三极管VT的集电极13还电连接电平转换及驱动模块输入端16，所述红外发射电路7包括串联的电阻R1和发光二极管DS，发光二极管DS的两个发射信号端11、12一个接地，另一个通过电阻R1电连接电源VCC1。
所述单片机4优选型号为PIC16F873的单片机，所述无线收发器5优选型号为nRF24L01的无线收发器。
所述电平转换及驱动模块2向所述红外光电传感器3供电，并接收红外光电传感器3的光敏三极管VT集电极的输出电平，电阻R2保证光敏三极管VT接收到信号时，集电极13输出为低电平；当收到的红外光电传感器3的输出电平为低电平时，电平转换及驱动模块2两个并联的与非门将该低电平转换为高电平，并输出至所述单片机4的电源端10，为单片机4提供电源，实现对单片机4的驱动；当收到的红外光电传感器3的输出电平为高电平时，电平转换及驱动模块2的两个并联的与非门将该高电平转换为低电平，并输出至所述单片机4的电源端10，单片机4不工作。
所述红外光电传感器3在通电后发光二极管DS持续发射红外线，光敏三极管VT主动探测反射红外线，通过调整电阻R2的阻值，可在一定范围内调整红外光电传感器3的光敏三极管VT的探测距离。当监测对象尚未就位时，红外光电传感器3的光敏三极管VT不能收到反射红外线，从而向所述电平转换及驱动模块2输出高电平；当监测对象就位时，发光二极管DS所发出的红外线在监测对象表面产生反射，从而使红外光电传感器3的光敏三极管VT接收到反射红外线，进而向所述电平转换及驱动模块2输出低电平。
优选的，所述单片机4的电源端为高电平时，形成单片机4所需工作电源，使单片机4进入工作状态。单片机4进入工作状态时，控制所述无线收发器5对外发送2.4GHz射频信号，该信号为本电子标签的身份识别码(即ID码)。电子标签发出ID码，则表明监测对象已就位。
本实用新型提供的一种近距离红外光电感知开关式电子标签，可监测特定对象的就位情况，其工作流程如图3所示，具体包括以下步骤：
(1)将本实用新型的一种近距离红外光电感知开关式电子标签安装在适当位置，使得监测对象在尚未就位时处于光敏三极管VT的探测距离外，从而无法将红外发射电路7发射的红外线反射给光敏三极管VT；并且，使监测对象在就位时处于光敏三极管VT的探测距离内，从而能够将红外发射电路7发射的红外线反射给光敏三极管VT；
(2)对本实用新型的一种近距离红外光电感知开关式电子标签通电，红外发射电路7开始持续发射红外线，光敏三极管VT主动探测反射红外线；
(3)根据是否收到反射红外线，光敏三极管VT的集电极13向电平转换及驱动模块2输出不同的电平信号；若未收到反射红外线，光敏三极管VT的集电极13向电平转换与驱动模块2输出高电平信号；若收到反射红外线，光敏三极管VT的集电极13向电平转换与驱动模块2输出低电平信号；
(4)电平转换与驱动模块2将收到的高电平信号转换为低电平信号，并将该低电平信号输出至单片机4，此时单片机4未获得工作电源，不工作；电平转换与驱动模块2或将收到的低电平信号转换为高电平信号，并将该高电平信号输出至单片机4，此时单片机4获得工作电源；
(5)单片机4获得正常工作所需电源后，对其本身及无线收发器5进行初始化，并控制无限收发器5对外发送本电子标签的ID码；
(6)断电时，本实用新型的一种近距离红外光电感知开关式电子标签停止工作。
本实用新型提供的一种近距离红外光电感知开关式电子标签，能够监测特定对象的就位情况，具有构造简单、能耗低、成本低、抗干扰能力强等优点。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920024091.0
申请日:2019-01-07
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:83(武汉)
授权编号:CN209216140U
授权时间:20190806
主分类号:G06K 19/077
专利分类号:G06K19/077
范畴分类:40C;38F;
申请人:华中科技大学;中国铁路上海局集团有限公司
第一申请人:华中科技大学
申请人地址:430070 湖北省武汉市洪山区珞喻路1037号
发明人:赵挺生;范余华;徐凯;甄宗标;孙利;程晓毛;李冰;张运入;高昊;蒋兵;蒋灵;姜玲;况宇琦;张充;朱水元
第一发明人:赵挺生
当前权利人:华中科技大学;中国铁路上海局集团有限公司
代理人:王敏锋
代理机构:42001
代理机构编号:武汉宇晨专利事务所
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计
标签：电平信号论文; 电子标签论文; 光电转换论文; 红外线论文; 红外技术论文; 电感论文; 无线模式论文; 光敏三极管论文; 电平论文; 单片机论文;