Электронный маркер

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике. Его использование для маркирования объектов и сооружений, в том числе и под землей, позволяет расширить дальность действия. Электронный маркер содержит колебательный контур 1, выпрямитель 2, аккумулятор 4, стабилизатор 5 напряжения, пороговый детектор 6, коммутатор 7 и блок 8 памяти. Технический результат обеспечивается благодаря введению модификатора 3 формата данных, в который входят аналого-цифровой преобразователь, блок обработки данных, электронный ключ и буферный регистр. При установлении на аккумуляторе 4 достаточного уровня запитывающего напряжения блок обработки данных передает в блок памяти управляющий код, по которому из блока памяти выдается маркерный сигнал соответствующей длины. 3 ил.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для маркирования объектов и сооружений, в том числе расположенных под землей.

Известна система идентификации, электронный маркер которой содержит колебательный контур, соединенный с выпрямителем, аккумулятором и цепью питания запоминающего и управляющего устройств [1] Недостатком этого электронного маркера является небольшая дальность действия вследствие зависимости запасаемой аккумулятором электронного маркера энергии от расстояния между антенной энергоснабжения и электронным маркером.

Наиболее близким к изобретению является электронный маркер, содержащий колебательный контур, первый вывод которого через выпрямитель соединен с первым выводом аккумулятора и входом стабилизатора, выход которого подключен к информационному входу коммутатора, блок памяти и пороговый детектор, выход которого соединен с управляющим входом коммутатора, причем второй вывод колебательного контура объединен с вторым выводом аккумулятора [2] Недостатком этого электронного маркера также является небольшая дальность действия.

Известно, что запасаемая энергия зависит от расстояния между электронным маркером и антенной энергоснабжения, но в то же время дальность передачи информации зависит и от алгоритма передачи информации. Если передавать после запасания энергии, например, 1 бит информации, то дальность возрастет вследствие снижения затрат на передачу по сравнению, например, с режимом передачи всей информации сразу, но возрастает и время, затраченное на информационный обмен. Поэтому, учитывая, что почвы имеют различные электрофизические характеристики, необходимо реализовать такой режим обмена информацией, когда длина передаваемых за один цикл передачи данных определяется самим электронным маркером с учетом запасенной маркером энергии за цикл энергоснабжения.

Целью изобретения является расширение дальности действия.

Цель достигается тем, что в электронный маркер, содержащий колебательный контур, первый вывод которого через выпрямитель соединен с первым выводом аккумулятора и входом стабилизатора, выход которого подключен к информационному входу коммутатора, блок памяти и пороговый детектор, выход которого соединен с управляющим входом коммутатора, причем второй вывод колебательного контура объединен с вторым выводом аккумулятора, введен модификатор формата данных, выполненный на блоке обработки данных, буферном регистре, электронном ключе и аналого-цифровом преобразователе (АЦП), вход которого объединен с информационным входом электронного ключа, входом первого разряда буферного регистра и первым входом порогового детектора и подключен к выходу выпрямителя, при этом выход первого разряда буферного регистра соединен с управляющим входом электронного ключа, выход которого подключен к входам питания блока обработки данных и АЦП, выходы которого соединены с информационными входами блока обработки данных, выходы которого подключены к входам остальных разрядов буферного регистра, выходы которого соединены с управляющими входами блока памяти, вход питания и выход окончания работы которого подключены соответственно к выходу коммутатора и второму входу порогового детектора.

Введение модификатора формата данных позволяет расширить дальность действия маркера за счет выбора маркером длины передаваемого за один раз слова в зависимости от количества энергии, накопленной аккумулятором маркера за цикл энергоснабжения.

На фиг. 1 представлена структурная схема электронного маркера; на фиг. 2 структурная схема модификатора формата данных; на фиг. 3 электронная схема порогового детектора и коммутатора.

Электронный маркер содержит колебательный контур 1, соединенный через выпрямитель 2 с пороговым детектором 6 и параллельно с "+" аккумулятора 4, выход которого через стабилизатор 5 напряжения и коммутатор 7 подключен к цепи питания блока 8 памяти, причем выход порогового детектора 6 соединен с управляющим входом коммутатора 7. Модификатор 3 формата данных входом подключен параллельно пороговому детектору 6, а выходом к управляющим входам блока 8 памяти.

Модификатор 3 формата данных (фиг. 2) содержит АЦП 9, вход которого подключен к "+" аккумулятора 4, а цифровой выход к соответствующим входам блока 10 обработки данных, причем питание АЦП 9 и блока 10 (микропроцессора) осуществляется с выхода электронного ключа 11, информационный вход которого соединен с входом АЦП 9 и цепью питания буферного регистра 12, вход которого соединен с выходами блока 10, а выходы с цифровыми входами блока 8 памяти и управляющим входом электронного ключа 11.

Пороговый детектор 6 (фиг. 3) выполнен в виде резистивного делителя 13 напряжения, включенного между аналоговым входом АЦП 9 модификатора 3 формата данных и управляющим входом блока 8 памяти. Средняя точка делителя 13 соединена с базой n-p-n-транзистора 14, эмиттер которого в детекторе 6 заземлен, а коллектор подключен к входу коммутатора 7, выполненного в виде резистивного делителя 15, средняя точка которого соединена с базой p-n-p-транзистора 16, а одно из плеч соединено с эмиттером этого транзистора и управляющим входом коммутатора 7, причем коллектор транзистора 16 подключен к цепи питания блока 8 памяти.

Электронный маркер работает следующим образом.

При облучении маркера электромагнитным полем в контуре 1 возбуждается переменный ток с частотой, равной частоте возбуждающего поля. Переменное напряжение с контура 1 поступает на выпрямитель 2, где преобразуется в постоянное напряжение U_зар. С выхода выпрямителя 2 выпрямленное напряжение U_зар поступает на вход питания модификатора 3 формата данных и на аналоговый вход АЦП 9 в модификаторе формата данных, на накопительный конденсатор аккумулятора 4, на вход стабилизатора 5 напряжения, а также на аналоговый вход порогового детектора 6. В исходном состоянии электронный ключ 11 модификатора 3 замкнут.

В течение времени заряда накопительного конденсатора аккумулятора 4 АЦП 9 постоянно преобразует со скоростью, определяемой тактовой частотой АЦП 9, текущие значения U_зар(t) в соответствующий параллельный цифровой код U(iT), который поступает на цифровой вход блока 10 обработки данных. В блоке 10 считывается и вычисляется разностное значение между текущим значением и принятым одной итерацией ранее, т.е.

Y(iT) U(iT) U[(i 1)T] Выполнение условия Y(iT) ≅ ε_o, где ε_o некоторая бесконечно малая величина, соответствует тому, что конденсатор аккумулятора 4 зарядился до максимального значения U_зар и более не заряжается. При этом последнее принятое блоком 10 значение U(nT) передается в подпрограмму, вычисляющую по аргументу U(nT) значение функции H[U(nT)] определяющее длину передаваемого маркером слова. Полученное значение H[U(nT)] записывается блоком 10 в буферный регистр 12. С выхода регистра 12 значение H[U(nT)] подается на блок 8 и производит управление длиной передаваемых данных. Регистр 12 имеет лишний разряд, в который при записи всегда заносится логическая "1", а выход этого разряда соединен с управляющим входом электронного ключа 11. При появлении единичного уровня на управляющем входе электронный ключ 11 размыкается и отключает питание от АЦП 9 и блока 10. Процедура адаптации длины передаваемого слова за один цикл передачи закончена. Блок 10 и АЦП 9 отключаются как лишние потребители энергии. После приема последней посылки данных из маркера внешнее поле энергоснабжения снимается.

Пороговый детектор 6 и коммутатор 7 (фиг. 3) работают следующим образом. На аналоговый вход U(t) порогового детектора 6 подается напряжение U_зар с накопительного конденсатора аккумулятора 4, а на входе управления напряжение равно нулю. В течение времени заряда конденсатора в аккумуляторе 4 напряжение на средней точке делителя 13 напряжение плавно нарастает и по достижении значения 0,7 В, что соответствует значению U_зар 5.6 В, транзистор 14 порогового детектора 6 переключается в открытое состояние. Отрицательное смещение потенциала попадает на входной делитель 15 коммутатора 7 и через него на базу p-n-p-транзистора 16, который, являясь токовым ключом, открывается и подает напряжение с выхода стабилизатора 5 (3 В) в цепь питания блока 8 памяти электронного маркера. Сразу же с появлением напряжения питания блок 8 устанавливает высокий логический уровень на входе управления порогового детектора 6, предотвращающий размыкание коммутатором 7 цепи питания при последующем понижении напряжения U_зар. до окончания передачи текущей посылки данных из маркера (к концу передачи посылки данных напряжение U_зар не должно падать ниже уровня стабилизации 3 В).

После передачи последнего бита данных текущей посылки блок 8 устанавливает нулевой уровень на входе управления порогового детектора 6. Вследствие этого напряжение на базе транзистора 14 падает, транзистор 14 детектора 6 закрывается и коммутатор 7 отключает напряжение питания от потребителей. Этот режим работы позволяет входному контуру в режиме, близком к холостому ходу, накапливать электроэнергию в накопительном конденсаторе аккумулятора 4 для использования ее при передаче следующего слова данных.

Таким образом, введение модификатора формата данных позволяет расширить дальность действия электронного маркера за счет определения маркером необходимой длины передаваемого им слова в зависимости от количества запасенной аккумулятором маркера энергии за цикл энергоснабжения.

Формула изобретения

ЭЛЕКТРОННЫЙ МАРКЕР, содержащий колебательный контур, первый вывод которого через выпрямитель соединен с первым выводом аккумулятора и входом стабилизатора напряжения, выход которого подключен к информационному входу коммутатора, блок памяти и пороговый детектор, выход которого соединен с управляющим входом коммутатора, второй вывод колебательного контура объединен с вторым выводом аккумулятора, отличающийся тем, что в него введен модификатор формата данных, выполненный на блоке обработки данных, буферном регистре, электронном ключе и аналого-цифровом преобразователе, вход которого объединен с информационным входом электронного ключа, входом первого разряда буферного регистра и первым входом порогового детектора и подключен к выходу выпрямителя, выход первого разряда буферного регистра соединен с управляющим входом электронного ключа, выход которого подключен к входам питания блока обработки данных и аналого-цифрового преобразователя, выходы которого соединены с информационными входами блока обработки данных, выходы которого подключены к входам остальных разрядов буферного регистра, выходы которого соединены с управляющими входами блока памяти, вход питания и выход окончания работы которого подключены соответственно к выходу коммутатора и второму входу порогового детектора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3