基于射頻無線電力傳輸供電的無電池資產跟蹤模塊的先進監控系統

圖10.標簽以0.1 m/s 的速度穿過讀取器的實驗結果

圖11.標簽以0.2m/s 的速度穿過讀取器的實驗結果

系統功能驗證測試是在有工業傳送帶的實際環境中進行的。實驗裝置包括一條傳送帶、六個便攜式讀取器、無電池BLE標簽和便攜式示波器。傳送帶長18 m，六個讀取器設為連續發射功率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。在完成初始啟動階段前，標簽一直在讀取器之間往返移動。在第一個實驗中，標簽安裝了一個330 F 的Cstorage 電容器，在跨過第33 個讀取器后，完成初始啟動階段，與公式（5）的計算結果相符。在第二個實驗中，Cstorage 電容降到100 F，越過13個讀取器后初始啟動成功，完全符合公式（5）的推算結果。這些實驗重復做三遍，實驗結果相同。

圖12.實驗裝置：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基于RF WPT 技術的無電池BLE 標簽資產跟蹤系統，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解和最佳解決方案。本著這個研究目的，本文選擇了基于WPT 和BLE 通信的系統架構，提出一個利用最大電壓Vh、RF-DC 轉換器的靈敏度和PCE、標簽的移動速度、能耗等系統參數，計算所需最少讀取器數量NoR 的數學模型。本文還開發一個系統設計方法，并采用該方法計算讀取器的最小數量。數學模型還針對專門設計和表征的RF-DC 轉換器的特定電路體系結構，提供了系統設計見解和指導原則。此外，本文還提供了無電池BLE 資產跟蹤標簽的速度和讀取器數量之間的數學關系。最后，為證明實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，本文進行了實際系統測試。