图 1 表示无源贴片传感器的功能块简化概述,包括到模拟或数字变送器的前端接口、信号调节、数据处理、无线通信和电源管理。为了集成各种元件,来构建以有限射频场能量进行工作的系统,需要有成熟的低功耗设计,并仔细考虑计算负载并进行有效的功率管理。这样的传感器必须小巧灵活,易于贴装,并且如果是可穿戴设备,还必须舒适,如生物传感器。
图 1:利用 RFID 技术的无源传感器标签功能元件
芯片和传感器标签
幸运的是,有多种集成度更高的无源感测和优化选择。其中有 Texas Instruments 的 RF430FRL152H,它集成了实现图 1 所示功能所需的所有电路,包括用于连接到模拟传感器的 14 位三角积分 ADC、以及可用于连接数字传感器的 SPI/I2C 端口。RF430FRL15xH 带有通过铁电 RAM (FRAM) 实现的 2 KB 非易失性存储器,实现了低功耗、快速读写速度、无限次读/写耐久性和高电磁抗扰度综合优势。并且,由于 FRAM 可以在低供电电压下工作,因此无需充电泵来产生升高的编程电压。集成无线电符合 ISO 15693,允许使用标准 NFC/RFID 读取器或启用 NFC 的智能电话来读取传感器。
RF430FRL15xH 还提供了一个评估套件,由一块基板以及集成天线与环境光和温度传感器组成。支持固件包括 RF 堆栈、驱动程序库和引导代码。受 TI 的 Code Composer Studio 设计环境支持。另外还提供传感器集线器增强包扩展板,其中含有 MEMS 运动传感器和压力、湿度、温度和光传感器。
提供的参考设计涵盖构建用于测量温度或皮电反应的生物传感器贴片所需的一切,包括使用 NFC 询问传感器的 Android 手机应用、以及一个用于配置和展示贴片的 PC GUI。