一种近场识别电路和系统论文和设计-刘敏

全文摘要

本实用新型实施方式涉及无源近场识别技术领域，特别是涉及一种近场识别电路和系统。该电路包括：主控制器；发射电路，其包括谐振电路、检波整流电路和放大电路，检波整流电路分别与谐振电路、放大电路连接，谐振电路和放大电路均与主控制器连接；接收电路，其包括接收整流电路、滞回比较电路、第一开关管、第一分压电路、第二分压电路和第一电容。根据设置不同分压比的第一分压电路和第二分压电路，便可使主控制器接收到不同的反馈信号，由此实现检测不同类型的待检测物，同时不用再设置RFID标签，电路结构更简单，成本降低，且不易受强磁场的干扰。

主设计要求

1.一种近场识别电路，其应用于近场识别系统上，所述近场识别系统包括检测装置和待检测物，其特征在于，所述近场识别电路包括：主控制器；发射电路，其设置于所述检测装置上，所述发射电路包括谐振电路、检波整流电路和放大电路，所述检波整流电路分别与所述谐振电路、所述放大电路连接，所述谐振电路和所述放大电路均与所述主控制器连接；接收电路，其设置于所述待检测物上，所述接收电路包括接收整流电路、滞回比较电路、第一开关管、第一分压电路、第二分压电路和第一电容，所述接收整流电路的输出端与分别与所述第一开关管的输入端、所述第一分压电路的一端和所述第一电容的一端连接，所述接收整流电路的输入端分别与所述第一开关管的输出端、所述第二分压电路的一端和所述第一电容的另一端连接，所述第一分压电路的另一端和所述第二分压电路的另一端均与所述滞回比较电路的正向输入端连接，所述滞回比较电路的输出端与所述第一开关管的控制端连接。

设计方案

1.一种近场识别电路，其应用于近场识别系统上，所述近场识别系统包括检测装置和待检测物，其特征在于，所述近场识别电路包括：

主控制器；

发射电路，其设置于所述检测装置上，所述发射电路包括谐振电路、检波整流电路和放大电路，所述检波整流电路分别与所述谐振电路、所述放大电路连接，所述谐振电路和所述放大电路均与所述主控制器连接；

接收电路，其设置于所述待检测物上，所述接收电路包括接收整流电路、滞回比较电路、第一开关管、第一分压电路、第二分压电路和第一电容，所述接收整流电路的输出端与分别与所述第一开关管的输入端、所述第一分压电路的一端和所述第一电容的一端连接，所述接收整流电路的输入端分别与所述第一开关管的输出端、所述第二分压电路的一端和所述第一电容的另一端连接，所述第一分压电路的另一端和所述第二分压电路的另一端均与所述滞回比较电路的正向输入端连接，所述滞回比较电路的输出端与所述第一开关管的控制端连接。

2.根据权利要求1所述的近场识别电路，其特征在于，

所述滞回比较电路包括低压差线性稳压器、第一二极管和滞回比较器；

所述第一二极管的输入端与所述接收整流电路的输出端连接，所述第一二极管的输出端分别与所述低压差线性稳压器的输入端、所述第一分压电路的一端和所述第一电容的一端连接，所述低压差线性稳压器与所述滞回比较器的反向输入端和电源端连接，所述低压差线性稳压器为所述滞回比较器提供参考基准电压和电源。

3.根据权利要求2所述的近场识别电路，其特征在于，

所述接收整流电路包括第一感应线圈、第二电容和整流桥；

所述第一感应线圈的一端分别与所述第二电容的一端、整流桥的一交流接口连接，所述第一感应线圈的另一端分别与所述第二电容的另一端、整流桥的另一交流接口连接，所述整流桥的输出端分别与所述第一开关管的输入端、所述第一二极管的输入端连接，所述整流桥的输入端分别与所述第一开关管的输出端、所述第二分压电路的一端、所述第一电容的另一端连接。

4.根据权利要求3所述的近场识别电路，其特征在于，所述近场识别电路还包括稳压电路；

所述稳压电路包括第一限幅稳压管和第二限幅稳压管，所述第一限幅稳压管的输入端与所述整流桥的输出端连接，所述第一限幅稳压管的输出端与所述第二限幅稳压管的输出端连接，所述第二限幅稳压管的输入端与所述整流桥的输入端连接。

5.根据权利要求4所述的近场识别电路，其特征在于，

所述谐振电路包括第二开关管、第三开关管、第二感应线圈和第三电容，所述第二开关管的控制端和所述第三开关管的控制端均与所述主控制器连接，所述第二开关管的输入端与电源连接，所述第二开关管的输出端分别与所述第二感应线圈的一端、所述第三开关管的输入端连接，所述第二感应线圈的另一端分别与所述第三电容的一端、所述检波整流电路连接，所述第三开关管的输出端与所述第三电容的另一端均接地。

6.根据权利要求5所述的近场识别电路，其特征在于，

所述检波整流电路包括第二二极管、第三二极管、第四电容和第三分压电路；

所述第二二极管的输入端和所述第三二极管的输出端均与所述第二感应线圈的另一端连接，所述第二二极管的输出端分别与所述第四电容的一端、所述第三分压电路的一端以及所述放大电路的输入端连接，所述第三二极管的输入端、所述第四电容的另一端以及所述第三分压电路的另一端均接地。

7.根据权利要求1至6任意一项所述的近场识别电路，其特征在于，

所述第一分压电路包括第一电阻，第二分压电路包括第二电阻；

所述第一电阻的一端与所述第一电容的一端连接，所述第二电阻的一端与所述第一电容的另一端连接，所述第一电阻的另一端和所述第二电阻的另一端均与所述滞回比较电路连接。

8.根据权利要求6所述的近场识别电路，其特征在于，

所述第三分压电路包括第三电阻，所述第三电阻的一端分别与所述放大电路、所述第二二极管的输出端以及所述第四电容的一端连接，所述第三电阻的另一端分别与所述第四电容的另一端、所述第三二极管的输入端连接。

9.根据权利要求1至6任意一项所述的近场识别电路，其特征在于，

所述第一开关管包括N沟道场效应管。

10.一种近场识别系统，其特征在于，包括：

检测装置；

待检测物；

以及，如权利要求1至9任意一项所述的近场识别电路，所述近场识别电路包括主控制器、发射电路以及接收电路，所述发射电路设置于所述检测装置上，所述接收电路设置于所述待检测物上。

设计说明书

技术领域

本实用新型实施方式涉及无源近场识别技术领域，特别是涉及一种近场识别电路和系统。

背景技术

非接触式无源识别方法指的是通过不直接接触的方式检测无供电的目标变化，如搅拌机杯子放入识别，电饭锅开盖识别；因其非接触无损耗的特点，具备无结构限制及电气限制的优势，广泛的应用于家电及工业产品检测电路中；常规的非接触式识别方法有光电识别和磁识别；光电识别通常使用红外反射或对射方式来识别检测目标；磁识别分为恒定磁场识别和电磁场识别，恒定磁场识别如干簧管，电磁场识别如RFID(Radio FrequencyIdentification，无线射频识别)。

本实用新型的发明人在实现本实用新型的过程中，发现现有技术中存在以下问题：在目前技术中，光电识别一般采用红外反射或对射管，发射端发射红外线，被检测目标阻断或者反射红外光，实现目标的检测，由于光电识别中的单个传感器只能检测目标的有无，所以不能识别类型，若需要识别类型，需要增加多个传感器，导致设计复杂，成本增加；恒定磁场识别中的检测端连接干簧管或者开关霍尔器件，在被检测的目标部件上安装磁铁，当被检测目标靠近传感器时，便能检测到目标，但是恒定磁场识别也只能单独检测被检测目标存在与否，不能识别多种类型，若需要识别类型，需要增加多个传感器，通过结构安装在不同位置来区分，有限的扩展检测种类，成本增加；RFID检测将RFID读头天线电路与产品控制器相连，RFID标签安装于待检测目标上，当目标置于RFID读头天线电磁场内时，检测到目标，并能读取到目标的I D值，实现检测与区分功能，无区分种类数量的限制，但是RFID检测成本比较高，控制复杂，容易受强磁场环境干扰；由此能提供一种低成本、实现多目标的接触式识别、且稳定可靠和抗干扰能力强的近场识别系统是尤为必要的。

实用新型内容

本实用新型实施方式主要解决的技术问题是提供一种近场识别系统，旨在解决目前技术中各种无源近场识别技术中成本高、抗干扰能力差的问题。

第一方面，为解决上述技术问题，本实用新型实施方式采用的一个技术方案是：提供一种近场识别电路，其应用于近场识别系统上，所述近场识别系统包括检测装置和待检测物，所述近场识别电路包括：

主控制器；

可选的，所述滞回比较电路包括低压差线性稳压器、第一二极管和滞回比较器；

可选的，所述接收整流电路包括第一感应线圈、第二电容和整流桥；

可选的，所述近场识别电路还包括稳压电路；

可选的，所述谐振电路包括第二开关管、第三开关管、第二感应线圈和第三电容，所述第二开关管的控制端和所述第三开关管的控制端均与所述主控制器连接，所述第二开关管的输入端与电源连接，所述第二开关管的输出端分别与所述第二感应线圈的一端、所述第三开关管的输入端连接，所述第二感应线圈的另一端分别与所述第三电容的一端、所述检波整流电路连接，所述第三开关管的输出端与所述第三电容的另一端均接地。

可选的，所述检波整流电路包括第二二极管、第三二极管、第四电容和第三分压电路；

可选的，所述第一分压电路包括第一电阻，第二分压电路包括第二电阻；

可选的，所述第三分压电路包括第三电阻，所述第三电阻的一端分别与所述放大电路、所述第二二极管的输出端以及所述第四电容的一端连接，所述第三电阻的另一端分别与所述第四电容的另一端、所述第三二极管的输入端连接。

可选的，所述第一开关管包括N沟道场效应管。

第二方面，为解决上述技术问题，本实用新型实施方式采用的一个技术方案是：提供一种近场识别系统，包括：

检测装置；

待检测物；

以及，如上所述的近场识别电路，所述近场识别电路包括主控制器、发射电路以及接收电路，所述发射电路设置于所述检测装置上，所述接收电路设置于所述待检测物上。

本实用新型实施方式的有益效果是：区别于现有技术的情况，在本实用新型实施方式中，近场识别电路应用于近场识别系统上，所述近场识别系统包括检测装置和待检测物，所述近场识别电路包括：主控制器；发射电路，其设置于所述检测装置上，所述发射电路包括谐振电路、检波整流电路和放大电路，所述检波整流电路分别与所述谐振电路、所述放大电路连接，所述谐振电路和所述放大电路均与所述主控制器连接；接收电路，其设置于所述待检测物上，所述接收电路包括接收整流电路、滞回比较电路、第一开关管、第一分压电路、第二分压电路和第一电容，所述接收整流电路的输出端与分别与所述第一开关管的输入端、所述第一分压电路的一端和所述第一电容的一端连接，所述接收整流电路的输入端分别与所述第一开关管的输出端、所述第二分压电路的一端和所述第一电容的另一端连接，所述第一分压电路的另一端和所述第二分压电路的另一端均与所述滞回比较电路的正向输入端连接，所述滞回比较电路的输出端与所述第一开关管的控制端连接。由此，根据设置不同分压比的第一分压电路和第二分压电路，便可使主控制器接收到不同的反馈信号，由此实现检测不同类型的待检测物，同时不用再设置RFID标签，电路结构更简单，成本降低，且不易受强磁场的干扰。

附图说明

一个或多个实施方式通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施方式的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是本实用新型实施方式近场识别电路的一结构示意图；

图2是本实用新型实施方式近场识别电路的另一结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面结合附图和具体实施方式，对本实用新型进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是用于限制本实用新型。本说明书所使用的术语“和\/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本实用新型实施方式提供一种近场识别系统(图未示)，该近场识别系统包括近场识别电路100、检测装置(图未示)和待检测物(图未示)，其中，近场识别电路100包括主控制器10、发射电路20和接收电路30，主控制器10和发射电路20设置于检测装置上，接收电路30设置于待检测物上，以实现检测装置对待检测物的检测和识别。

进一步的，请参阅图1和图2，图1为本实用新型实施方式近场识别电路的一结构示意图，图2为本实用新型实施方式近场识别电路的另一结构示意图。该近场识别电路100应用于近场识别系统上，近场识别系统包括检测装置和待检测物，近场识别电路包括：主控制器10、发射电路20以及接收电路30。

其中，发射电路20包括谐振电路21、检波整流电路22和放大电路23，检波整流电路22分别与谐振电路21、放大电路23连接，谐振电路21和放大电路23均与主控制器10连接。

接收电路30包括接收整流电路31、滞回比较电路32、第一开关管Q1、第一分压电路33、第二分压电路34和第一电容C1，接收整流电路31的输出端分别与第一开关管Q1的输入端、第一分压电路33的一端和和第一电容C1的另一端连接，接收整流电路31的输入端分别与第一开关管Q1的输出端、第二分压电路34的一端和所述第一电容的另一端连接，第一分压电路33的另一端和第二分压电路34的另一端均与滞回比较电路32的正向输入端连接，滞回比较电路32的输出端与第一开关管Q1的控制端连接。可选的，第一开关管Q1包括N沟道场效应管,在本实用新型实施方式中，第一开关管Q1的输入端指的是N沟道场效应管的漏极，第一开关管Q1的输出端指的是N沟道场效应管的源极，第一开关管Q1的控制端指的是N沟道场效应管的栅极。

在本实用新型实施方式中，主控制器10控制谐振电路21发送载波信号，当待检测物进入检测装置的感应范围内时，即当待检测物上的接收电路30进入发射电路20发射的电磁场内时，接收整流电路31将接收该载波信号并转化为直流为接收电路30供电，同时，接收电路30将对信号进行固有频率的调制并反馈到原发射电路20，影响发射电路20使其谐振失谐，检波整流电路22检测到反馈回来的调制波，再由放大电路23传输至主控制器10，主控制器10根据反馈的调制波确定待检测物。进一步说明，接收整流电路31接收该载波信号后将载波信号转化为直流后为第一电容C1充电，并作用于第一分压电路33和第二分压电路34，以使第一分压电路33和第二分压电路34之间作用于滞回比较电路32的正向输入端的电压上升，当电压上升至滞回比较电路32的触发电压时，滞回比较电路32将输出高电平作用于第一开关管Q1的控制端以使第一开关管Q1导通，进而使接收整流电路31通过第一开关管Q1短路，进而导致接收整流电路31和谐振电路21均发生谐振失谐，谐振电路21将接受到反馈回来的调制波，检波整流电路22检测到反馈回来的调制波，再由放大电路23传输至主控制器10，主控制器10根据反馈的调制波确定待检测物。

进一步的，近场识别电路100还包括第一电容C1,滞回比较电路32包括低压差线性稳压器LDO、第一二极管D1和滞回比较器U1；第一二极管D1的输入端与接收整流电路31的输出端连接，第一二极管D1的输出端分别与低压差线性稳压器LDO的输入端、第一分压电路33的一端和第一电容C1的一端连接，低压差线性稳压器LDO与滞回比较器32的反向输入端和电源端连接，低压差线性稳压器LDO为滞回比较器32提供参考基准电压Vref和供电电源，第一电容C1的另一端分别与接收整流电路31的输入端、第一开关管Q1的输出端以及第二分压电路34的一端连接。经过接收整流电路31整流后的直流信号进一步由第一电容C1和第一二极管D1进行整流滤波变成稳定的直流电压。可选的，低压差线性稳压器LDO用于稳定电压给滞回比较器32提供电源和参考基准电压Vref，让滞回比较器32能够稳定工作。

接收整流电路31包括第一感应线圈L1、第二电容C2和整流桥311；第一感应线圈L1的一端分别与第二电容C2的一端、整流桥311的一交流接口连接，第一感应线圈L1的另一端分别与第二电容C2的另一端、整流桥311的另一交流接口连接，整流桥311的输出端分别与第一开关管Q1的输入端、第一二极管D1的输入端连接，整流桥311的输入端分别与第一开关管Q1的输出端、第二分压电路34的一端、第一电容C1的另一端连接。其中，第一感应线圈L1和第二电容C2组成一LC谐振网络。

在一些实施例中，近场识别电路100还包括稳压电路35；稳压电路35包括第一限幅稳压管Z1和第二限幅稳压管Z2，第一限幅稳压管Z1的输入端与整流桥311的输出端连接，第一限幅稳压管Z1的输出端与第二限幅稳压管Z2的输出端连接，第二限幅稳压管Z2的输入端与整流桥311的输入端连接。第一限幅稳压管Z1和第二限幅稳压管Z2用于电压限幅。

进一步的，谐振电路21包括第二开关管Q2、第三开关管Q3、第二感应线圈L2和第三电容C3，第二开关管Q2的控制端和第三开关管Q3的控制端均与主控制器10连接，第二开关管Q2的输入端与电源Vcc连接，第二开关管Q2的输出端分别与第二感应线圈L2的一端、第三开关管Q3的输入端连接，第二感应线圈L2的另一端分别与第三电容C3的一端、检波整流电路22连接，第三开关管Q3的输出端与第三电容C3的另一端均接地GND。其中，主控制器10可以是单片机或者信号发生电路，主控制器10产生方波载波信号，进而控制第二开关管Q2和第三开关管Q3的通断，实现驱动第二感应线圈L2与第三电容C3组成一LC谐振网络，发射电磁波载波信号。可选的，第二开关管Q2包括P沟道场效应管,第三开关管Q3包括N沟道场效应管,在本实用新型实施方式中，第二开关管Q2的输入端指的是P沟道场效应管的漏极，第二开关管Q2的输出端指的是P沟道场效应管的源极，第二开关管Q2的控制端指的是P沟道场效应管的栅极，第三开关管Q3的输入端指的是N沟道场效应管的漏极，第三开关管Q3的输出端指的是N沟道场效应管的源极，第三开关管Q3的控制端指的是N沟道场效应管的栅极。

进一步的，检波整流电路22包括第二二极管D2、第三二极管D3、第四电容C4和第三分压电路221；第二二极管D2的输入端和第三二极管D3的输出端均与第二感应线圈L2的另一端连接，第二二极管D2的输出端分别与第四电容C4的一端、第三分压电路221的一端以及放大电路23的输入端连接，第三二极管D3的输入端、第四电容C4的另一端以及第三分压电路221的另一端均接地。

在一些实施例中，第一分压电路33包括第一电阻R1，第二分压电路34包括第二电阻R2；第一电阻R1的一端与第一电容C1的一端连接，第二电阻R2的一端与第一电容C1的另一端连接，第一电阻R1的另一端和第二电阻R2的另一端均与滞回比较电路32连接。

在一些实施例中，第三分压电路221包括第三电阻R3，第三电阻R3的一端分别与放大电路23、第二二极管D2的输出端以及第四电容C4的一端连接，第三电阻R3的另一端分别与第四电容C4的另一端、第三二极管D2的输入端连接。

以下进一步阐述本实用新型实施方式的原理：第一感应线圈L1和第二电容C2组成一LC谐振网络，主控制器10通过控制第二开关管Q2和第三开关管Q3的通断进而控制第二感应线圈L2和第三电容C3组成的LC谐振网络发射载波信号，当待检测物上的接收电路30进入发射电路20发射的电磁场内时，第一感应线圈L1和第二电容C2组成的LC谐振网络接收该载波信号后由整流桥将载波信号转化为直流，第一电容C1和第一二极管D1再将该直流进行整流滤波变成稳定的直流电压为第一电容C1充电，并作用于第一分压电路33和第二分压电路34，第一限幅稳压管Z1和第二限幅稳压管Z2同时对电压限幅，经过第一分压电路33和第二分压电路34的分压之后，该分压输入到滞回比较器U1，当该分压升高至滞回比较器U1的触发电压时，滞回比较器U1将输出高电平作用于第一开关管Q1的控制端以使第一开关管Q1导通，进而使接收整流电路31通过第一开关管Q1短路，进而导致接收整流电路31和谐振电路21均发生谐振失谐，当分压下降至低于滞回比较器U1的触发电压时，滞回比较器U1将输出低电平作用于第一开关管Q1的控制端以使第一开关管Q1关断接收整流电路31和谐振电路21将恢复谐振，继续为第一电容C1充电，实现信号反馈，检波整流电路22检测到反馈回来的调制波，再由放大电路23传输至主控制器10，主控制器10即能检测到接收电路30调制出固定频率的脉冲波，只需要改变接收电路30中的第一分压电路33和第二分压电路34的分压比，主控制器10即可以检测到不同频率的脉冲波形，从而达到区分检测的目的，进而根据反馈的脉冲波确定待检测物。

在本实用新型实施方式中，近场识别电路100应用于近场识别系统上，近场识别系统包括检测装置和待检测物，近场识别电路100包括：主控制器10；发射电路20，其设置于检测装置上，发射电路20包括谐振电路21、检波整流电路22和放大电路23，检波整流电路22分别与谐振电路21、放大电路23连接，谐振电路21和放大电路23均与主控制器10连接；接收电路30，其设置于待检测物上，接收电路30包括接收整流电路31、滞回比较电路32、第一开关管Q1、第一分压电路33、第二分压电路34和第一电容C1，接收整流电路31的输出端与分别与第一开关管Q1的输入端、第一分压电路33的一端和第一电容C1的一端连接，接收整流电路31的输入端分别与第一开关管Q1的输出端、第二分压电路34的一端和第一电容C1的另一端连接，第一分压电路33的另一端和第二分压电路34的另一端均与滞回比较电路32的正向输入端连接，滞回比较电路32的输出端与第一开关管Q1的控制端连接。由此，根据设置不同分压比的第一分压电路33和第二分压电路34，便可使主控制器10接收到不同的反馈信号，由此实现检测不同类型的待检测物，同时不用再设置RFID标签，电路结构更简单，成本降低，且不易受强磁场的干扰。

以上所述仅为本实用新型的实施方式，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。

设计图

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