CN104052111A - 一种高速公路用射频卡供电控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高速公路用射频卡供电控制系统，包括主供电电路、瞬时供电电路、低电平保持电路和控制供能断电电路，通过控制供电三极管基极电压从而控制主供电电路的开与断，初始状态下，供能三极管基极为高电平，处于截止状态，需要靠瞬时供电电路拉低供能三极管基极为低电平，同时，通过低电平保持电路维持供能三极管的基极为低电平；但是，当P1.6口连接外部单片机的I/O口发送的信号变化时，又使得电路发生恢复，主供电电路断开；利用本发明能够很好的节约高速公路用射频卡电能，适当的断电和通电，保证一次性电池能够满足国家规定使用年限，很好地降低生产成本，提高资源利用效率。

Description

一种高速公路用射频卡供电控制系统

技术领域

本发明涉及高速车辆里程追踪射频卡供能技术领域，尤其涉及一种用于高速公路车辆里程追踪用射频卡供电控制系统。

背景技术

目前，射频技术已经运用于高速公路车辆行经跟踪里程中，能够更加公平的收取高速费用。需要上高速的车辆，在高速入站口领取射频通行卡，在行驶过程中，射频通行卡与高速沿路设置的电子路标基站进行无线通讯，射频通行卡记录并存储行驶路径信息，当车辆需要驶出高速路时，在高速下站口，出示射频通行卡，查看车辆行驶的路程及路径，进行精确、合理的收费。

现有的射频通行卡有多重供电形式：可充电和不可充电。可充电射频通行卡需要等待内部储存的电能使用完毕后，再进行下次充电，这种情况的弊端在于，使用者不能明确清楚的了解到射频通行卡的电量情况，当行驶过程中突然断电，不能进行行驶跟踪，使得收费站不能精确读取车辆路程，造成收费缺失。对于不可充电射频通行卡，国家规定，射频卡的使用年限最多不能超过5年，然而，目前的一次性射频通行卡中的电能不能够提供足够的能量，供一次性射频通行卡连续使用5年之久。这就使得一次性射频通行卡的使用年限降低，存在一定的资源浪费。

发明内容

 本发明的目的是提供一种高速公路用射频卡供电控制系统，使得一次性电池能够满足国家规定使用年限，有限节约高速公路用射频卡电能，同时提高资源利用效率。

 本发明采用的技术方案为：

一种高速公路用射频卡供电控制系统，包括主供电电路、瞬时供电电路、低电平保持电路和控制供能断电电路，主供电电路包括电源，电源的负极通过第一电感接地，第一电感并联有第一电容，电源的正极连接第二电感的第一端，第二电感的第二端连接供能三极管的发射极，供能三极管的集电极连接第一电阻的第一端，第一电阻的第二端作为供电端；瞬时供电电路包括第一无源芯片，第一无源芯片的电能输入端用于引入瞬时辐射电能，第一无源芯片的第一电能输出端连接第二电阻第一端，第二电阻第二端接地，第二电阻第二端还通过第二电容连接第二电感的第二端，第一无源芯片的第二电能输出端依次通过第三电阻和第三电容连接半波整流单元的输入端，半波整流单元的输出端通过第四电阻连接诱发供能三极管基极为低电平的三极管的基极，诱发供能三极管基极为低电平的三极管的集电极接地，诱发供能三极管基极为低电平的三极管的发射极连接供能三极管的基极；低电平保持电路包括有源节点，有源节点的输入端连接供电端，有源节点的输出端通过第五电阻分别连接第一低电平保持三极管的基极和第二低电平保持三极管的集电极，第一低电平保持三极管的发射极接地，第一低电平保持三极管的集电极连接第二低电平保持三极管的基极，第一低电平保持三极管的集电极还连接供能三极管的基极，第一低电平保持三极管的集电极还通过第四电容接地，第二低电平保持三极管的发射极接地；控制供能断电电路包括第六电阻，第六电阻的第一端连接外部单片机的I/O口，第六电阻的第二端连接断电供能三极管的基极，断电供能三极管的集电极接地，断电供能三极管的发射极连接第五电阻的第二端，断电供能三极管的集电极通过第五电容连接诱发供能三极管基极为高电平的三极管的基极，诱发供能三极管基极为高电平的三极管的基极还连接第五电阻的第二端，诱发供能三极管基极为高电平的三极管的发射极连接第二电感的第二端，诱发供能三极管基极为高电平的三极管的集电极通过第七电阻连接供能三极管的基极。

所述的半波整流单元包括第一整流三极管和第二整流三极管，第一整流三极管的集电极和第二整流三极管的基极连接第三电容的第二端，第一整流三极管的基极接地，第二整流三极管的集电极作为半波整流单元的输出端。

所述的第二整流三极管的集电极通过第八电阻连接外部中断三极管的基极，外部中断三极管的集电极接地，外部中断三极管的发射极连接外部单片机的I/O。

本发明通过控制供电三极管基极电压从而控制主供电电路的开与断，初始状态下，供能三极管基极为高电平，处于截止状态，需要靠瞬时供电电路拉低供能三极管基极至低电平，同时，通过低电平保持电路维持供能三极管的基极为低电平；当P1.6口所连接外部单片机的I/O口发送的信号变化时，又使得电路发生恢复，主供电电路断开；利用本发明能够很好的节约高速公路用射频卡电能，适当的断电和通电，保证一次性电池能够满足国家规定使用年限，很好地降低生产成本，提高资源利用效率。

附图说明

图1为本发明的电路原理图。

具体实施方式

如图1所示，本发明包括主供电电路、瞬时供电电路、低电平保持电路和控制供能断电电路，主供电电路包括电源BT，电源BT的负极通过第一电感L1接地，第一电感L1并联有第一电容C1，电源BT的正极连接第二电感L2的第一端，第二电感L2的第二端连接供能三极管VT2的发射极，供能三极管VT2的集电极连接第一电阻R1的第一端，第一电阻R1的第二端作为供电端；瞬时供电电路包括无源芯片J1，无源芯片J1的电能输入端a、b用于引入瞬时辐射电能，无源芯片J1的第一电能输出端连接第二电阻R2第一端，第二电阻R2第二端接地，第二电阻R2第二端还通过第二电容C2连接第二电感L2的第二端，无源芯片J1的第二电能输出端依次通过第三电阻R3和第三电容C3连接半波整流单元的第一整流三极管VD1的集电极和第二整流三极管VD2的基极，第一整流三极管VD1的基极接地，第二整流三极管VD2的集电极作为半波整流单元的输出端，半波整流单元的输出端通过第四电阻R4连接诱发供能三极管基极为低电平的三极管VT6的基极，诱发供能三极管基极为低电平的三极管VT6的集电极接地，诱发供能三极管基极为低电平的三极管VT6的发射极连接供能三极管VT2的基极；低电平保持电路包括有源节点J3，有源节点J3的输入端连接供电端，有源节点J3的输出端通过第五电阻R5分别连接第一低电平保持三极管VT5的基极和第二低电平保持三极管VT3的集电极，第一低电平保持三极管VT5的发射极接地，第一低电平保持三极管VT5的集电极连接第二低电平保持三极管VT3的基极，第一低电平保持三极管VT5的集电极还连接供能三极管VT2的基极，第一低电平保持三极管VT5的集电极还通过第四电容C4接地，第二低电平保持三极管VT3的发射极接地；控制供能断电电路包括第六电阻R6，第六电阻R6的第一端连接外部单片机的I/O口J2，第六电阻R6的第二端连接断电供能三极管VT4的基极，断电供能三极管VT4的集电极接地，断电供能三极管VT4的发射极连接第五电阻R5的第二端，断电供能三极管VT4的集电极通过第五电容C5连接诱发供能三极管基极为高电平的三极管VT1的基极，诱发供能三极管基极为高电平的三极管VT1的基极还连接第五电阻R5的第二端，诱发供能三极管基极为高电平的三极管VT1的发射极连接第二电感L2的第二端，诱发供能三极管基极为高电平的三极管VT1的集电极通过第七电阻R7连接供能三极管VT2的基极。第二整流三极管VD2的集电极通过第八电阻R8连接外部中断三极管VT7的基极，外部中断三极管VT7的集电极接地，外部中断三极管VT7的发射极连接外部单片机的I/O口P1.5OUT。

下面，详细说明本发明的工作原理：

本发明的目的是为高速公路用射频卡提供稳定、可靠的电源BT，由电源BT为耗能部件提供电能，在主供电电路中，电源BT的正极依次通过第二电感L2、供能三极管VT2、第一电阻R1为耗能部件提供电能，供能三极管VT2作为主供电电路中的决定性原件，相当于主供电电路中的开关，只有供能三极管VT2导通，才能顺畅的供能，但是，供能三极管VT2是低压导通三极管，需要保证供能三极管VT2的基极为低电压才能导通，基极为高电压时截止，为了能够按需供能，需要保持供能三极管VT2的基极为低电压，这就需要低电平保持电路作用维持。初始状态时，由电源BT传送电能，第二电感L2的第二端为高电平，即诱发供能三极管基极为高电平的三极管VT1的发射极为高电平，由于诱发供能三极管基极为高电平的三极管VT1的基极通过第五电容C5接地，所以诱发供能三极管基极为高电平的三极管VT1的基极为低电平，则诱发供能三极管基极为高电平的三极管VT1导通，导通后电流经过第七电阻R7流向供能三极管VT2基极，使得供能三极管VT2基极为高电平，初始状态，供能三极管VT2处于截止状态，从而主供电电路成为断开的状态，电源BT不能为P1.5口供电。

当需要使用射频卡的时候，无源芯片J1接入借助于外围电感线圈进行辐射的能量，此时，辐射的能量是瞬时产生的，能量经过无源芯片从第二电能输出端进行传输，经过第三电阻R3和第三电容C3，连接半波整流单元，由于电感线圈辐射的能量属于交流电，需要半波整流单元整流，整流后的电流进行输送，一方面经过第四电阻R4连接诱发供能三极管基极为低电平的三极管VT6的基极，诱发供能三极管基极为低电平的三极管VT6导通，导通后使得连接供能三极管VT2的基极成为低电平，则供能三极管VT2高通，主供电电路接通；另一方面，整流后的电流经过第八电阻R8连接外部中断三极管VT7的基极，使外部中断三极管VT7导通，从而给外部单片机一个外部中断信号，使其唤醒外部有源卡进入长醒模式。瞬时供电电路的作用就是产生瞬时能量，拉低供能三极管VT2的基极电平，成为低电平的导通状态。

此时，主供电电路接通，但是需要保持供能三极管VT2的基极电平为低电平，这就需要低电平保持电路工作。由于此时P1.5口有电，所以，有源节点P1.6也接入电能，电流经过第五电阻R5分别连接第一低电平保持三极管VT5的基极、第二低电平保持三极管VT3的集电极和诱发供能三极管基极为高电平的三极管VT1的基极，使得第一低电平保持三极管VT5的基极、第二低电平保持三极管VT3的集电极和诱发供能三极管基极为高电平的三极管VT1的基极都为高电平，所以，诱发供能三极管基极为高电平的三极管VT1处于截止状态并给第五电容C5充电，不能拉高供能三极管VT2的基极为高电平；第一低电平保持三极管VT5的基极为高电平导通，所以第一低电平保持三极管VT5的集电极为低电平，从而使得供能三极管VT2的基极保持低电平及第二低电平保持三极管VT3的基极为低电平，第二低电平保持三极管VT3属于高电平导通的三极管，所以处于截止状态。低电平保持电路的工作完毕。

当需要断开主供电电路时，启动控制供能断电电路，P1.6口连接外部单片机的I/O口，当外部单片机通过I/O发送的信号变化时，电流经过第六电阻R6流向断电供能三极管VT4的基极，使得断电供能三极管VT4的基极为高电平，导通，将第五电容C5上的电压释放掉，使得诱发供能三极管基极为高电平的三极管VT1的基极上的电压由高电平转变为低电平，使其导通，从而使得供能三极管VT2的基极为高电平，恢复到初始状态，主供电电路又处于断开的状态。

Claims (3)

1.一种高速公路用射频卡供电控制系统，其特征在于：包括主供电电路、瞬时供电电路、低电平保持电路和控制供能断电电路，主供电电路包括电源，电源的负极通过第一电感接地，第一电感并联有第一电容，电源的正极连接第二电感的第一端，第二电感的第二端连接供能三极管的发射极，供能三极管的集电极连接第一电阻的第一端，第一电阻的第二端作为供电端；瞬时供电电路包括第一无源芯片，第一无源芯片的电能输入端用于引入瞬时辐射电能，第一无源芯片的第一电能输出端连接第二电阻第一端，第二电阻第二端接地，第二电阻第二端还通过第二电容连接第二电感的第二端，第一无源芯片的第二电能输出端依次通过第三电阻和第三电容连接半波整流单元的输入端，半波整流单元的输出端通过第四电阻连接诱发供能三极管基极为低电平的三极管的基极，诱发供能三极管基极为低电平的三极管的集电极接地，诱发供能三极管基极为低电平的三极管的发射极连接供能三极管的基极；低电平保持电路包括有源节点，有源节点的输入端连接供电端，有源节点的输出端通过第五电阻分别连接第一低电平保持三极管的基极和第二低电平保持三极管的集电极，第一低电平保持三极管的发射极接地，第一低电平保持三极管的集电极连接第二低电平保持三极管的基极，第一低电平保持三极管的集电极还连接供能三极管的基极，第一低电平保持三极管的集电极还通过第四电容接地，第二低电平保持三极管的发射极接地；控制供能断电电路包括第六电阻，第六电阻的第一端连接外部单片机的I/O口，第六电阻的第二端连接断电供能三极管的基极，断电供能三极管的集电极接地，断电供能三极管的发射极连接第五电阻的第二端，断电供能三极管的集电极通过第五电容连接诱发供能三极管基极为高电平的三极管的基极，诱发供能三极管基极为高电平的三极管的基极还连接第五电阻的第二端，诱发供能三极管基极为高电平的三极管的发射极连接第二电感的第二端，诱发供能三极管基极为高电平的三极管的集电极通过第七电阻连接供能三极管的基极。

2.根据权利要求1所述的高速公路用射频卡供电控制系统，其特征在于：所述的半波整流单元包括第一整流三极管和第二整流三极管，第一整流三极管的集电极和第二整流三极管的基极连接第三电容的第二端，第一整流三极管的基极接地，第二整流三极管的集电极作为半波整流单元的输出端。

3.根据权利要求2所述的高速公路用射频卡供电控制系统，其特征在于：所述的第二整流三极管的集电极通过第八电阻连接外部中断三极管的基极，外部中断三极管的集电极接地，外部中断三极管的发射极连接外部单片机的I/O。