一种基于照明灯具的智能读写装置的制作方法

本实用新型涉及电子产品技术领域，尤其是一种基于照明灯具的智能读写装置。

背景技术：

RFID(Radio Frequency Identification)技术，又称无线射频识别技术，是一种可通过无线电讯号识别特定目标(如电子标签码)并读写相关数据的技术。目前，RFID技术主要应用在库存、资产、物品等追踪与管理方面，但现有RFID读写器由于受传统观念的影响，其一般都是集成于手持设备或固定感应设备等特定载体上的，导致其使用的灵活性以及功能的扩展性受到了极大地限制。同时，由于现有的RFID读写器由于在电路结构设计以及实用功能设计等方面存在一定的缺陷，导致其安装及使用成本偏高、无法与现有的互联网系统进行有效的信息交换。

由于目前所存在的一些现实问题：比如在诸如购物中心、购物广场、大型超市等购物场所内，由于消费者人数众多、消费者位置多变，导致购物场所的管理人员无法对消费者进行定位管理以及信息采集，而消费者也常常会因为购物场所内的空间复杂性而无法快速地找到自己需要购买的商品。又比如在办公写字楼等场所内，由于缺少合适的定位装置，导致场所内的管理者无法办公人员进行有效的管理。再如，传统的照明灯具主要是为家居、工业、商用等领域提供所需的流明及亮度，对照明灯具的关注特点也主要集中于照度、亮度、节能、色温、光稳定度等几个方面，而没有对照明灯具进行扩展性应用。

因此，基于目前所存在的一些现实问题，有必要对RFID读写器进行改进，以提升其实际的应用价值，并在此过程中解决诸如人员定位、智能导购以及物联网系统功能单一等实际性问题。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种基于照明灯具的智能读写装置。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种基于照明灯具的智能读写装置，它包括

一用于对射频标签进行数据读写的射频读写模块；

一用于接收射频读写模块输出的数据信息并通过无线通信模块与后台服务器进行数据通信的微控制器；

一用于对输入的交流电进行整流及功率矫正处理后输出直流电的整流矫正模块；

一用于对整流矫正模块输出的直流电进行降压处理后分别向射频读写模块和无线通信模块供电的第一供电模块；

和

一用于对整流矫正模块输出的直流电进行转换后向照明负载供电的DC-DC转换模块；

所述微控制器、无线通信模块和射频读写模块同时通过第一供电模块与整流矫正模块的输出端相连，且所述射频读写模块的数据连接端通过微控制器与无线通信模块相连，所述DC-DC转换模块连接于整流矫正模块的输出端。

优选地，所述整流矫正模块包括用于对输入的交流电进行整流滤波处理的整流滤波单元和用于对整流滤波单元输出的电压进行功率因数矫正及稳压处理的功率因数矫正单元；

所述整流滤波单元包括一第一共模电感和一桥式整流器，所述第一共模电感的两个绕组的一端之间连接有第一电容、两个绕组的另一端之间连接有第二电容，且连接有所述第二电容的第一共模电感的两个绕组的端头分别与桥式整流器的两个交流输入端对应连接，所述桥式整流器的一个直流输出端与功率因数矫正单元的输入端相连、另一个直流输出端接地，且在所述桥式整流器的两个直流输出端之间连接有第三电容；

所述功率因数矫正单元包括第一升压电感和第一MOS管，所述第一升压电感的一个绕组串接于桥式整流器的直流输出端与第一MOS管的漏极之间，且所述第一升压电感的另一个绕组的一端接地、另一端与DC-DC转换模块相连，所述第一MOS管的栅极通过第一电阻与DC-DC转换模块相连并通过第二电阻与源极相连、源极通过由若干个相互并联的电阻构成的第一电阻组接地并通过第四电阻连接DC-DC转换模块，所述第一MOS管的漏极还通过第一二极管分别与第一供电模块的输入端和DC-DC转换模块相连，且所述第一二极管的阴极与阳极之间还顺序地串接有一第二电容和一由若干个相互并联的电阻构成的第二电阻组。

优选地，所述第一供电模块包括一开关电源集成块、一光电耦合器、一第一电接排座以及一具有一个第一原边绕组、一个第二原边绕组和一个副边绕组的第一变压器；

所述第一原边绕组的两端分别与开关电源集成块的漏极和整流矫正模块的输出端相连，且所述第一原边绕组的两端之间顺序地串接有第二二极管和第三电容，所述第三电容并联有第六电阻；

所述第二原边绕组的一端通过顺序串接的第三二极管、第七电阻和第八电阻与整流矫正模块的输出端相连，所述第二原边绕组的另一端接地；

所述第一变压器的副边绕组的两端之间串接有一第四电容和一由若干个相互并联的二极管构成的二极管组，且所述第四电容的两端之间串接有第五电容和第一电感，所述第五电容还并联有第六电容和第九电阻，所述第一电接排座并接于第九电阻的两端；

所述光电耦合器的集电极通过第十电阻连接开关电源集成块的反馈引脚、发射极接地、阳极通过第十一电阻连接于第五电容和第六电容之间、阴极通过第十二电阻连接于阳极，且所述光电耦合器的阴极还通过顺序串接的第七电容和第十三电阻连接于第五电容与第六电容之间，且所述第七电容的两端之间还串接有第八电容和第十四电阻；

所述微控制器、无线通信模块和射频读写模块分别与第一电接排座相连。

优选地，所述DC-DC转换模块包括一第二MOS管和一ILD5102型DC转换芯片，所述第二MOS管的漏极连接于整流矫正模块的输出端、源极连接于DC转换芯片的HSGND引脚、栅极通过第十五电阻连接于DC转换芯片的HSGD引脚，所述DC转换芯片的各个PFC引脚分别与整流矫正模块相连。

优选地，它还包括一与DC-DC转换模块相连的调光模块，所述调光模块包括一第三共模电感、一第三MOS管、一用于供照明负载电连接的第二电接排座、一第四二极管以及一具有一个原边绕组、一个第一副边绕组和一个第二副边绕组的第二变压器；

所述第三MOS管的漏极连接于第二MOS管的源极、栅极通过第十六电阻连接于DC转换芯片的LSGD引脚、源极通过由若干个相互并联的电阻构成的第三电阻组接地，所述第二变压器的原边绕组的一端通过第二电感连接第三MOS管的漏极、另一端接地，所述第一副边绕组的一端连接于第四二极管的阳极、另一端与第二副边绕组的一端相连，所述第二副边绕组的另一端通过第五二极管连接于第四二极管的阴极，且所述第一副边绕组和第二副边绕组的公共端与第四二极管的阴极之间连接有第九电容；所述第九电容同时连接于第三共模电感的两个绕组的一端之间，所述第四二极管的阳极与第五二极管的阳极之间串接有第十电容，所述第二电接排座连接于第三共模电感的两个绕组的另一端之间。

优选地，所述无线通信模块为一与第一供电模块相连并受控于微控制器的WIFI模块，所述射频读写模块包括一与第一供电模块相连并受控于微控制器的读写控制芯片以及一通过天线信号处理器与读写控制芯片相连的射频天线。

由于采用了上述方案，本实用新型可与广泛分布于场所内的照明灯具进行电路结构及功能融合，利用照明灯具本身的电源为整个装置提供电量供应，同时利用场所内灯具所具有的分布范围广、布点数量多、安装位置固定及属于建筑物内的必需品等特点完成对携带有射频标签的人员或移动物及商品进行信息采集及位置定位等；其系统结构及电路结构简单、安装及使用方便、功能丰富，具有很强的实用价值和市场推广价值，能够作为商品导购、商业导航、商品结算、商品信息推送、消费者信息采集以及建筑物人员定位等系统的构建提供元件基础。

附图说明

图1是本实用新型实施例的系统控制原理框图；

图2是本实用新型实施例的整流矫正模块的电路结构参考图；

图3是本实用新型实施例的第一供电模块的电路结构参考图；

图4是本实用新型实施例的DC-DC转换模块与调光模块的电路结构图；

图5是本实用新型实施例的射频读写模块与无线通信模块的原理关系图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

如图1至图5所示，本实施例提供的一种基于照明灯具的智能读写装置，它包括：

射频读写模块a，其主要用于对记载有诸如个人信息或者商品信息等数据信息的射频标签进行数据读写处理；

微控制器b，在整个装置中起到核心调控功能，主要用于接收射频读写模块a输出的数据信息并通过无线通信模块c(其可根据具体情况采用诸如WIFI模块、GPRS模块、蓝牙模块等等)与诸如计算机等后台服务器d进行数据通信；

整流矫正模块e，主要用于对诸如市电或者外置电源等输入的交流电进行整流及功率因数矫正处理，以便输出整个装置所需要的直流电；

第一供电模块f，主要是起到功率转换及电压分配的作用，即：用于对整流矫正模块e输出的直流电进行降压处理后分别向射频读写模块a、无线通信模块c和微控制器b进行供电，以满足三者的工作电压的需求；

和

DC-DC转换模块g，主要是起到功率转换的作用，即：用于对整流矫正模块e输出的直流电进行转换处理后向照明负载k进行供电，以满足照明负载k的工作电压需求；

其中，微控制器b的电压输入端、无线通信模块c的电压输入端和射频读写模块a的电压输入端同时通过第一供电模块f与整流矫正模块e的输出端相连，照明负载k则通过DC-DC转换模块g与整流矫正模块e的输出端相连，与此同时射频读写模块a的数据连接端通过微控制器b与无线通信模块c相连，以便于微控制器b能够同时控制射频读写模块a和无线通信模块c，从而实现两者之间的信号转换。

由此，可将整个装置与广泛分布于场所内的照明灯具进行电路结构及功能融合，以利用场所内灯具所具有的分布范围广、布点数量多、安装位置固定以及属于建筑物内的必需品等特点完成对携带有射频标签的人员或移动物以及商品进行信息采集、乃至位置定位等功能，具体为：在保证照明灯具本身的照明负载k的正常工作的同时，利用照明灯具原有的电源为整个装置提供电量供应，通过在包含有射频读写模块a的装置内增设微控制器b和无线通信模块c，可利用微控制器b实现射频读写模块a与无线通信模块c之间的信号转换，如当射频读写模块a读取到射频标签所记载的数据信息后，利用微控制器b的信号转换及控制作用对射频读写模块a获取的信息进行处理，然后通过无线通信模块c传输到后台服务器d或者云端，以便完成对信息的收集，当然，后台服务器d也可利用无线通信模块c以及微控制器b向射频读写模块a下发指令以便对射频标签进行信息写入；而利用配置的整流矫正模块e、第一供电模块f和DC-DC转换模块g则可为装置内的其他部件提供合理的电源，保证整个装置的正常运行；在实际应用过程中可将各个功能模块或者元器件集为一体，以便于装置的灵活应用。

为优化整个装置的电路结构，尤其是保证装置内各个用电模块的正常工作，如图2所示，本实施例的整流矫正模块e包括用于对输入的交流电进行整流滤波处理的整流滤波单元和用于对整流滤波单元输出的电压进行功率因数矫正及稳压处理的功率因数矫正单元；其中，整流滤波单元包括一第一共模电感L10和一桥式整流器BD，第一共模电感L10的两个绕组的一端之间连接有第一电容C1、两个绕组的另一端之间连接有第二电容C2，且连接有第二电容C2的第一共模电感L10的两个绕组的端头分别与桥式整流器BD的两个交流输入端对应连接，而桥式整流器BD的一个直流输出端与功率因数矫正单元的输入端相连、另一个直流输出端接地，且在桥式整流器BD的两个直流输出端之间连接有第三电容C3；而功率因数矫正单元则包括第一升压电感L20和第一MOS管M1，第一升压电感L20的一个绕组串接于桥式整流器BD的直流输出端与第一MOS管M1的漏极之间，且第一升压电感L20的另一个绕组的一端接地、另一端与DC-DC转换模块g相连，第一MOS管M1的栅极通过第一电阻R1与DC-DC转换模块g相连并通过第二电阻R2与源极相连、源极通过由若干个相互并联的电阻构成的第一电阻组r1接地并通过第四电阻R4连接DC-DC转换模块g，第一MOS管M1的漏极还通过第一二极管D1分别与第一供电模块f的输入端和DC-DC转换模块g相连，且第一二极管D1的阴极与阳极之间还顺序地串接有一第二电容C2和一由若干个相互并联的电阻构成的第二电阻组r2。

由此，利用设置的第一共模电感L10和桥式整流器BD可构成类似于EMI整流滤波器等功能模块，以对输入的交流电进行整流及滤波处理，同时增强整个装置的电源输入部分的抗干扰能力；而通过对功率因数矫正单元的具体电路结构设计，可使其具备诸如PFC功率因数矫正等电路所具有的功能，达到对电源的合理应用和分配.

为满足对射频读写模块a和无线通信模块c的用电需求，同时优化整个装置的电路结构，如图3所示，本实施例的第一供电模块包括一开关电源集成块U1(其可根据具体情况采用诸如ICE2A0565Z型的开关电源集成块)、一光电耦合器U2(如PC817型光电耦合器)、一第一电接排座X1以及一具有一个第一原边绕组、一个第二原边绕组和一个副边绕组的第一变压器T1(如EF16型高频变压器等)；其中，第一原边绕组的两端分别与开关电源集成块U1的漏极和整流矫正模块e的输出端相连(具体为：第一二极管D1的阴极)，且第一原边绕组的两端之间顺序地串接有第二二极管D2和第三电容C3，第三电容C3同时并联有第六电阻R6；第二原边绕组的一端通过顺序串接的第三二极管D3、第七电阻R7和第八电阻R8与整流矫正模块e的输出端相连(具体为：第一二极管D1的阴极)，第二原边绕组的另一端接地；第一变压器T1的副边绕组的两端之间串接有一第四电容C4和一由若干个相互并联的二极管构成的二极管组d1，且第四电容C4的两端之间串接有第五电容C5和第一电感L1，第五电容C5还并联有第六电容C6和第九电阻R9，第一电接排座X1并接于第九电阻R6的两端；光电耦合器U2的集电极通过第十电阻R10连接开关电源集成块U1的反馈引脚、发射极接地、阳极通过第十一电阻R11连接于第五电容C5和第六电容C6之间、阴极通过第十二电阻R12连接于阳极，且光电耦合器U2的阴极还通过顺序串接的第七电容C7和第十三电阻R13连接于第五电容C5与第六电容C6之间，且第七电容C7的两端之间还串接有第八电容C8和第十四电阻R14，微控制器b、无线通信模块c和射频读写模块a分别与第一电接排座X1相连。从而，利用第一供电模块f的电路结构可对整流矫正模块e输出的电压进行分压及降压处理后，通过第一电接排座X1为射频读写模块a、微控制器b和无线通信模块c提供电连接位置，进而保证对三者的供电需求。

为满足对微控制器b的供电需求，如图4所示，本实施例的DC-DC转换模块g包括一第二MOS管M2和一ILD5102型DC转换芯片U3，第二MOS管M2的漏极连接于整流矫正模块e的输出端(具体为第一二极管D1的阴极)、源极连接于DC转换芯片U3的HSGND引脚、栅极通过第十五电阻R15连接于DC转换芯片U3的HSGD引脚，DC转换芯片U3的各个PFC引脚(如：PFCGD引脚、PFCCS引脚、PFCZCD引脚)分别与整流矫正模块e相连(即：第一电阻R1、第四电阻R4、第一升压电感L20)。由此，可利用第二MOS管M2作为开关保护元件，通过其高频开关的作用实现对DC转换芯片U3的电压获取以及启闭控制功能。

为使整个装置能够与照明灯具进行电路结构及功能融合，如图4所示，本实施例的装置还包括一与DC-DC转换模块g相连的调光模块h，调光模块h包括一第三共模电感L30、一第三MOS管M3、一用于供外部负载(如LED光源)电连接的第二电接排座X2、一第四二极管D4以及一具有一个原边绕组、一个第一副边绕组和一个第二副边绕组的第二变压器T2；其中，第三MOS管M3的漏极连接于第二MOS管M2的源极、栅极通过第十六电阻R16连接于DC转换芯片U3的LSGD引脚、源极通过由若干个相互并联的电阻构成的第三电阻组r3接地，第二变压器T2的原边绕组的一端通过第二电感L2连接第三MOS管M3的漏极、另一端接地，第一副边绕组的一端连接于第四二极管D4的阳极、另一端与第二副边绕组的一端相连，第二副边绕组的另一端通过第五二极管D5连接于第四二极管D4的阴极，且第一副边绕组和第二副边绕组的公共端与第四二极管D4的阴极之间连接有第九电容C9；第九电容C9同时连接于第三共模电感L30的两个绕组的一端之间，所述第四二极管D4的阳极与第五二极管D5的阳极之间串接有第十电容C10，第二电接排座X2连接于第三共模电感L30的两个绕组的另一端之间。由此，第三MOS管M3可与第二MOS管M2共同组成半桥式开关电路，两者交替导通，在两者的中点处输出方波，与第二电感L2及第二变压器T2的二次侧所并联的电容(即：第十电容C10)产生谐振，经第二变压器T2的二次侧的第四二极管D4和第五二极管D5进行整流以及第九电容C9的滤波后，提供给照明负载k。由此，可利用DC-DC转换模块g和调光模块h为照明负载k提供所需的功率输出模块(如恒流或恒压)以通过微控制器b的调控作用实现对负载的亮度、色彩等性能品质的调整，使整个装置融合到照明灯具的电路中，使其与照明灯具融为一体。

为优化整个装置的电路结构，作为一个优选方案，如图5所示，本实施例的无线通信模块c优选为一与第一供电模块f相连并受控于微控制器b的WIFI模块，而射频读写模块a则采用现有的射频读写器的主要组成元器件(如读写控制芯片、天线和天线信号处理器等等)，其组成元器件之间的连接关系为读写控制芯片U4与第一供电模块f相连并受控于微控制器b，射频天线U5通过天线信号处理器U6与读写控制芯片U4相连。

基于上述装置的电路结构及功能原理，本实施例的装置可利用广泛分布于建筑物内的照明灯具作为载体实现对购物载体或消费者或办公人员的实时位置的监测及定位的装置来使用，同时也可用作对商品的信息读取及反馈装置来使用，从而为商品导购、商业导航、商品结算、商品信息推送以及消费者信息采集等系统的构建提供基础，有利于形成各个环节的物联网+互联网的集中式系统。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。