基于射頻無(wú)線(xiàn)電力傳輸供電的無(wú)電池資產(chǎn)跟蹤模塊的先進(jìn)監控系統

圖10.標簽以0.1 m/s 的速度穿過(guò)讀取器的實(shí)驗結果

圖11.標簽以0.2m/s 的速度穿過(guò)讀取器的實(shí)驗結果

系統功能驗證測試是在有工業(yè)傳送帶的實(shí)際環(huán)境中進(jìn)行的。實(shí)驗裝置包括一條傳送帶、六個(gè)便攜式讀取器、無(wú)電池BLE標簽和便攜式示波器。傳送帶長(cháng)18 m，六個(gè)讀取器設為連續發(fā)射功率27 dBm，并沿傳送帶一邊等間距排列放置，讀取器間距Dx = 2.9 m，讀取器與標簽間距Dy = 0.4 m，如圖12 所示。圖13 是標簽和測量標簽的便攜式示波器。在完成初始啟動(dòng)階段前，標簽一直在讀取器之間往返移動(dòng)。在第一個(gè)實(shí)驗中，標簽安裝了一個(gè)330 F 的Cstorage 電容器，在跨過(guò)第33 個(gè)讀取器后，完成初始啟動(dòng)階段，與公式（5）的計算結果相符。在第二個(gè)實(shí)驗中，Cstorage 電容降到100 F，越過(guò)13個(gè)讀取器后初始啟動(dòng)成功，完全符合公式（5）的推算結果。這些實(shí)驗重復做三遍，實(shí)驗結果相同。

圖12.實(shí)驗裝置：讀取器的放置和安裝在傳送帶上的標簽及標簽所連的示波器。

圖13.實(shí)驗裝置：安裝在傳送帶上的標簽及標簽所連示波器。

6.結論

本文詳細介紹了一個(gè)基于RF WPT 技術(shù)的無(wú)電池BLE 標簽資產(chǎn)跟蹤系統，研究目的是探索有助于最大程度減少射頻讀取器數量的設計見(jiàn)解和最佳解決方案。本著(zhù)這個(gè)研究目的，本文選擇了基于WPT 和BLE 通信的系統架構，提出一個(gè)利用最大電壓Vh、RF-DC 轉換器的靈敏度和PCE、標簽的移動(dòng)速度、能耗等系統參數，計算所需最少讀取器數量NoR 的數學(xué)模型。本文還開(kāi)發(fā)一個(gè)系統設計方法，并采用該方法計算讀取器的最小數量。數學(xué)模型還針對專(zhuān)門(mén)設計和表征的RF-DC 轉換器的特定電路體系結構，提供了系統設計見(jiàn)解和指導原則。此外，本文還提供了無(wú)電池BLE 資產(chǎn)跟蹤標簽的速度和讀取器數量之間的數學(xué)關(guān)系。最后，為證明實(shí)驗結果與所提出模型之間的一致性，所提出的計算最小讀取器數量和測量速度的方法的可行性，本文進(jìn)行了實(shí)際系統測試。