[发明专利]印刷电子与集成电路混合结构的通用传感器系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种传感器系统，具体涉及一种印刷电子与集成电路混合结构的通用传感器系统，属于印刷电子技术与传统集成电路交叉的技术领域。

背景技术

印刷电子具有大面积、柔性和低成本等特点，尽管其制作出来的电路的集成度与性能还比不上传统的集成电路，但是依靠其本身的优势已经在很多领域中展现出了广阔的应用前景，比如大面积的传感器、射频识别标签、柔性显示器和可折叠太阳能单元等。随着印刷电子技术的不断进步，其一定会得到更大的重视与更广泛的应用。

传统的集成电路具备集成度高、体积小、性能优异、寿命长等优点，但也同时存在有成本高、不可折叠等缺点。因此，将印刷电子技术与集成电路整合到同一个传感器系统中，可以实现优势互补，在保证性能的同时降低成本。

近年来一种新的短距离高频无线通信技术—NFC（Near Field Communication）迅速发展，NFC允许电子设备之间进行非接触式点对点数据传输（在十厘米内）交换数据。该技术由免接触式射频识别（RFID）演变而来，并向下兼容RFID，主要用于手机等手持设备中提供M2M(Machine to Machine)的通信。目前NFC手持设备正逐渐融入人们的生活，因此采用NFC通讯具有很大的便携性。

发明内容

本发明针对印刷电子技术与集成电路各自的不足，提供一种印刷电子与集成电路混合结构的通用传感器系统，将印刷电子与传统的集成电路整合于同一个通用的传感器系统中，以达到在保证系统性能的前提下降低成本、便利携带的目的，其具有通用性与实用性强、功耗低、便于携带、成本低廉等优点。

本发明解决其技术问题的技术方案是：

一种印刷电子与集成电路混合结构的通用传感器系统，实现印刷电子与集成电路的整合，其包括有换能电路、印刷电子转换电路、集成电路、显示屏、天线和读卡器终端；所述换能电路采用印刷电子方式打印在基板上而制成，其包括能够感知外界信息的敏感器件，该换能电路能够通过物理或者化学方式将获得的传感信息转换为电信号；所述印刷电子转换电路与所述换能电路连接并将来自该换能电路的电信号转换为能够满足所述集成电路输入要求的电量模拟信号，该印刷电子转换电路采用印刷电子方式打印在基板上而制成；所述集成电路与所述印刷电子转换电路连接，并对来自该印刷电子转换电路的电量模拟信号进行处理分析且输出相应的通讯数据包信号；所述显示屏与所述集成电路连接并将来自该集成电路的通讯数据包信号显示出来；所述天线与所述集成电路连接并将来自该集成电路的通讯数据包信号发射出去，该天线采用印刷电子方式打印在基板上而制成；所述读卡器终端接收来自所述天线的通讯数据包信号并对之进行处理和显示。

所述的集成电路包括模拟数字转换器、处理器、射频前端和稳压器，所述模拟数字转换器连接所述印刷电子转换电路，并且将来自该印刷电子转换电路的电量模拟信号数字化，所述的处理器连接所述模拟数字转换器和所述显示屏，并对来自该模拟数字转换器的数字化信号进行处理分析且组织成相应的通讯数据包，所述射频前端连接所述处理器和所述天线，并接收来自该处理器的通讯数据包信号且传输给该天线，所述稳压器连接外接电源，同时与所述换能电路、印刷电子转换电路、显示屏、模拟数字转换器、处理器和射频前端连接并且对之供电。

所述的射频前端和天线以特定的通讯协议与所述读卡器终端进行通讯，支持ISO14443-1、ISO14443-2和ISO14443-3协议。

所述的稳压器通过外接电源供电或者通过天线谐振供电。

所述的处理器为MCU处理器或纯逻辑电路。

所述的模拟数字转换器能够实现电流、电压或电阻的模拟数字转换。

所述的换能电路的基板、印刷电子转换电路的基板和天线的基板为可弯曲的柔性基板，其材料为PEN、PET、PVC膜或纸，该换能电路、印刷电子转换电路和天线能够整体弯曲。

所述的读卡器终端为NFC手机或者读卡器。

所述的显示屏为LED、LCD或OLED显示屏。

所述的电量模拟信号为电压、电流、电阻或电容信号。

所述的外界信息为生物、化学、压力或温度信息。

所述的换能电路和印刷电子转换电路能够根据不同的外界信息进行更换。

与现有技术相比较，本发明具有以下优点：

第一、所述通用传感器系统实现了印刷电子与传统集成电路的整合，充分结合了印刷电子的大面积、柔性和低成本等长处以及传统集成电路的集成度高、体积小、性能优异、寿命长等优点。