CN106251548A

CN106251548A - 发射电路及声磁防盗系统

Info

Publication number: CN106251548A
Application number: CN201610857330.1A
Authority: CN
Inventors: 孔中华
Original assignee: Ningbo University of Technology
Current assignee: Ningbo University of Technology
Priority date: 2016-09-28
Filing date: 2016-09-28
Publication date: 2016-12-21
Anticipated expiration: 2036-09-28
Also published as: CN106251548B

Abstract

本发明公开了发射电路及声磁防盗系统，发射电路用以发射预设频率的电磁波，包括：接收单元用以接收预设频率的逻辑控制信号；功率放大电路连接接收单元，用以对逻辑控制信号进行放大；正弦波发射电路与功率放大电路连接，用以将经放大后的逻辑控制信号转换为预设频率的电磁波并输出；正弦波发射电路的发射线圈与正弦波发射电路的第一输出端连接，用以发射电磁波；第一电容与发射线圈串联，第一电容与正弦波发射电路的第二输出端连接；第一电阻的一端同时连接第一电容和发射线圈；开关管的输入端与第一电容连接，输入端接地，输出端连接第一电阻的另一端；驱动电路的输出端连接开关管的控制端，驱动电路用以控制开关管的导通或关断。

Description

发射电路及声磁防盗系统

技术领域

本发明涉及声磁领域，尤其涉及一种发射电路及声磁防盗系统。

背景技术

目前在商店中应用最为普遍的防盗手段主要有：闭路电视防盗技术和标签报警技术。标签报警技术中最为普遍的就是EAS（Electronic Article Surveillance，电子商品防窃盗）系统。EAS系统可根据检测信号的不同分为：射频防盗系统、电磁波系统、AM（AcousticMagnetic，声磁）系统、微波系统、智慧型系统和分频系统。AM系统是EAS系统发展的最新成果，其利用音叉效应使得商品标签只有在频率相同的扫描磁场下才产生共振。

评估AM系统性能的指标包括：系统检测率、系统误报、抗环境干扰能力、受金属物屏蔽程度、保护宽度、保护商品种类、防盗标签性能/尺寸、消磁设备等。

当设备受到干扰时(主要是电源与周围噪声的干扰)，系统会在无人经过或无任何触发报警物品经过时发出报警信号，这种现象称为虚报或自鸣。线电/射频系统因为易受环境干扰，常常会出现自鸣现象，所以有些系统安装了红外线装置，相当于加装了一个电动开关，只有当人员经过系统，阻挡了红外线，系统才开始工作，没有人经过时，系统处于待机状态。这样虽然解决了无人经过时的自鸣，但仍然不能解决有人经过时的自鸣情况。电磁波系统也易受到环境干扰，特别是磁性介质以及电源的干扰，影响系统的性能。AM系统由于采用了独特的共振原理，并配合智能技术，系统由微机控制、软件驱动，对周围环境噪声自动检测，因而能够很好适应环境，有较好的抗环境干扰能力。标签识别主要依靠标签信号的幅值大小作为判断标准。面对日益复杂的系统干扰环境，迫切需要一些易于实现、简单有效的抗干扰检测技术的加入，以提高系统的抗干扰性能。

然而，商品防盗系统工作场所中的噪声随着周围电磁环境的日益复杂和多样化呈现出越来越多的不确定性。AM系统中的干扰和噪声主要包括随机噪声、脉冲干扰、工频干扰以及人为因素干扰等四个方面。随机噪声最为普遍，如商场中的推拉小铁车、电子类商品以及各类电缆布线，它们的干扰共同构成系统中的随机噪声。脉冲干扰主要是各类工业电子电器设备产生的电脉冲，如汽车启动时的打火、医疗和通讯等电子设备使用中产生的电火花等。另外，雷电也会带来较强的脉冲干扰，地球上平均每分钟可以发生数以千计的雷电，它们所产生的强烈的电磁波能够传播很远，从而通过电磁脉冲形式影响地表的电磁环境。工频干扰，顾名思义是指系统受到电源或者附近电子设备较强的处于其工作频率上的干扰。工频干扰主要来自于工作频率为50 Hz的市电电压或国内电压，它以电磁波的形式对人们的生产生活带来一些干扰。这些干扰和噪声像是AM系统的影子，从始至终跟随左右，最终影响系统的检测率、误报率等技术指标。随着系统噪声干扰强度的增加，电子标签的检测率、检测距离会有较为明显的恶化，误报现象发生的可能性也会迅速增加。检测率的恶化意味着AM系统等同虚设，检测距离的缩短则会大大降低顾客的消费体验。

综上所述，目前的AM系统抗干扰能力差，在稍微恶劣的电磁环境下（安装在商场电梯等大功率设备旁边）AM设备经常处于失效状态。

发明内容

针对现有的AM系统存在抗干扰能力差的问题，现提供一种旨在实现提高抗干扰能力的发射电路及声磁防盗系统。

具体技术方案如下：

一种发射电路，应用于电子防盗系统中，用以发射预设频率的电磁波，包括：

一接收单元，用以接收预设频率的逻辑控制信号；

一功率放大电路，连接所述接收单元，用以对所述逻辑控制信号进行放大；

一正弦波发射电路，与所述功率放大电路连接，用以将经放大后的所述逻辑控制信号转换为预设频率的所述电磁波并输出；

所述正弦波发射电路包括：

一发射线圈，所述发射线圈与所述正弦波发射电路的第一输出端连接，用以发射所述电磁波；

一第一电容，与所述发射线圈串联，所述第一电容与所述正弦波发射电路的第二输出端连接；

一第一电阻，所述第一电阻的一端同时连接所述第一电容和所述发射线圈；

一开关管，包括一输入端、一输出端和一控制端，所述输入端与所述第一电容连接，所述输入端接地，所述输出端连接所述第一电阻的另一端；

一驱动电路，所述驱动电路的输出端连接所述开关管的所述控制端，所述驱动电路用以控制所述开关管的导通或关断。

优选的，所述开关管采用晶闸管，所述晶闸管的阳极形成所述开关管的输入端，所述晶闸管的阴极形成所述开关管的输出端，所述晶闸管的门极形成所述开关管的控制端。

优选的，预设频率的所述逻辑控制信号为两路频率为58Khz，和/或相位相差180度，和/或占空比为50%的方波信号。

优选的，所述功率放大电路采用互补推挽式功率放大电路。

优选的，所述驱动电路包括：

一第一三极管，所述第一三极管的基极用以接收触发脉冲，发射极接地，集电极接电源；

一第二电阻，串联于所述第一三极管的集电极与所述电源之间；

一第二三极管，所述第二三极管的基极连接所述第一三极管的集电极，所述第二三极管的集电极接地；

一第三三极管，所述第三三极管的基极与所述第二三极管的基极连接，所述第三三极管的集电极连接所述电源，所述第三三极管的发射极连接所述第二三极管的发射极；

一第三电阻，所述第三电阻的一端同时连接所述第三三极管的发射极和所述第二三极管的发射极，所述第三电阻的另一端形成所述驱动电路的输出端。

优选的，所述第一三极管采用NPN型三极管。

优选的，所述第二三极管采用PNP型三极管。

优选的，所述第三三极管采用NPN型三极管。

一种声磁防盗系统，包括如上述的发射电路，还包括：

一接收电路，所述发射电路与所述接收电路共同形成一预设区域的检测区域，所述检测区域用以检测与预设频率的所述电磁波发生共振生成共振电磁波信号，所述接收电路用以接收所述共振电磁波信号；

一控制单元，分别连接所述发射电路和所述接收电路，用以生成同步信号，并将所述同步信号分别发送至所述发射电路和所述接收电路；所述发射电路根据所述同步信号发送所述电磁波，所述接收电路根据所述同步信号接收所述电磁波；

一信号处理单元，分别连接所述接收电路和所述控制单元，用以对所述共振电磁波信号进行处理，以生成报警信号；

一报警单元，连接所述信号处理单元，用以根据所述报警信号进行报警。

优选的，所述接收电路包括：一正弦波接收电路，用以接收所述共振电磁波信号；

所述正弦波接收电路包括：

一接收线圈，用以接收所述共振电磁波信号；

一第二电容，与所述接收线圈串联。

上述技术方案的有益效果：

发射电路通过在正弦波发射电路中增加了第一电阻和开关管与第一电容构成了放电回路，加速了第一电容与发射线圈构成的振荡电路的放电速度从而提高了振荡电路输出的电磁波的振荡强度，并延长了振荡时间，从而缩短了接收端接收电磁波的延迟时间，提高了抗干扰能力；

声磁防盗系统利用发射电路增强了电磁波的振荡强度，当标签通过检测区域时，可延长共振的时间及强度，从而缩短了接收端接收电磁波的延迟时间，提高了系统的抗干扰能力。

附图说明

图1为现有的声磁防盗系统的发射电路原理图；

图2为现有的声磁防盗系统的触发脉冲时序图；

图3为本发明所述的发射电路的一种实施例的模块图；

图4为本发明所述的正弦波发射电路的一种实施例的电路图；

图5为本发明所述的正弦波发射电路的触发脉冲时序图；

图6为本发明所述的驱动电路的一种实施例的电路图；

图7为本发明所述的声磁防盗系统的一种实施例的模块图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

本发明基于如下发现：

现有的发射电路的振荡电路如图1所示，发射线圈L1与电容C1构成了振荡电路，当有与发射线圈L1发射的电磁波的频率相同的信号进入发射线圈L1的检测区域时，发生共振。如图2所示，当现有的声磁防盗系统的电磁波发射端T检测到持续时间为240μs，时间间隔为20ms的同步信号Net的下降沿时，产生持续时间为1.5ms的58 kHz的脉冲宽度调制波形，经过信号放大电路，功率放大电路馈送到发射线圈L1上，延时100 μs后接收端R打开，接收宽度为2. 5 ms的电磁波。

然而，由于发送端与接收端电磁波接收的延迟时间过长，而且电磁波在传输过程中容易衰减，从而降低了声磁防盗系统的抗干扰能力。

基于上述问题，本发明旨在提供一种可提声磁高抗干扰能力的发射电路及声磁防盗系统。

如图3-5所示，一种发射电路，应用于电子防盗系统中，用以发射预设频率的电磁波，包括：

一接收单元1，用以接收预设频率的逻辑控制信号；

一功率放大电路2，连接接收单元1，用以对逻辑控制信号进行放大；

一正弦波发射电路3，与功率放大电路2连接，用以将经放大后的逻辑控制信号转换为预设频率的电磁波并输出；

正弦波发射电路3包括：

一发射线圈L2，发射线圈L2与正弦波发射电路3的第一输出端连接，用以发射电磁波；

一第一电容C2，与发射线圈L2串联，第一电容C2与正弦波发射电路3的第二输出端连接；

一第一电阻R1，第一电阻R1的一端同时连接第一电容C2和发射线圈L2；

一开关管SCR，包括一输入端、一输出端和一控制端，输入端与第一电容C2连接，输入端接地，输出端连接第一电阻R1的另一端；

一驱动电路，驱动电路的输出端连接开关管SCR的控制端，驱动电路用以控制开关管SCR的导通或关断。

进一步地，预设频率的逻辑控制信号为两路频率为58Khz，和/或相位相差180度，和/或占空比为50%的方波信号。

在本实施例中，通过在正弦波发射电路3中增加了第一电阻R1和开关管SCR与第一电容C2构成了放电回路，加速了第一电容C2与发射线圈L2构成的振荡电路的放电速度从而提高了振荡电路输出的电磁波的振荡强度，并延长了振荡时间，从而缩短了接收端接收电磁波的延迟时间，提高了声磁的抗干扰能力。

于上述技术方案基础上，进一步的，发射电路可包括复数个正弦波发射电路3，每个正弦波发射电路3对应一发射通道，例如当接收电路接收到同步信号Net时，第一发射通道产生持续1.5ms的58 kHz的脉冲宽度调制波形，第二发射通道的发射时序比同步信号Net延迟6. 67 ms，第三发射通道的发射时序比同步信号Net延迟13. 33 ms。每个通道的发射信号经过功率放大电路2，由功率放大电路2馈送到发射线圈L2上。每个通道的发射时序结束后，延时100 μs打开接收通道，接收通道的宽度为2. 5 ms。

在优选的实施例中，开关管SCR采用晶闸管，晶闸管的阳极形成开关管SCR的输入端，晶闸管的阴极形成开关管SCR的输出端，晶闸管的门极形成开关管SCR的控制端。

在优选的实施例中，功率放大电路2采用互补推挽式功率放大电路。

在本实施例中，通过互补推挽式功率放大电路将两路频率为58 kHz，相位相差180度，占空比为50%的方波信号发送至正弦波发射电路3，通过正弦波发射电路3进行电容耦合经由发射线圈L2发射。

如图6所示，在优选的实施例中，驱动电路包括：

一第一三极管Q1，第一三极管Q1的基极用以接收触发脉冲，发射极接地，集电极接电源VCC；

一第二电阻R2，串联于第一三极管Q1的集电极与电源VCC之间；

一第二三极管Q2，第二三极管Q2的基极连接第一三极管Q1的集电极，第二三极管Q2的集电极接地；

一第三三极管Q3，第三三极管Q3的基极与第二三极管Q2的基极连接，第三三极管Q3的集电极连接电源VCC，第三三极管Q3的发射极连接第二三极管Q2的发射极；

一第三电阻R3，第三电阻R3的一端同时连接第三三极管Q3的发射极和第二三极管Q2的发射极，第三电阻R3的另一端形成驱动电路的输出端。

进一步地，第一三极管Q1采用NPN型三极管；第二三极管Q2采用PNP型三极管；第三三极管Q3采用NPN型三极管。

如图7所示，一种声磁防盗系统，包括如上述的发射电路4，还包括：

一接收电路6，发射电路4与接收电路6共同形成一预设区域的检测区域，检测区域用以检测与预设频率的电磁波发生共振生成共振电磁波信号，接收电路6用以接收共振电磁波信号；

一控制单元7，分别连接发射电路4和接收电路6，用以生成同步信号，并将同步信号分别发送至发射电路4和接收电路6；发射电路4根据同步信号发送电磁波，接收电路6根据同步信号接收电磁波；

一信号处理单元8，分别连接接收电路6和控制单元7，用以对共振电磁波信号进行处理，以生成报警信号；

一报警单元9，连接信号处理单元8，用以根据报警信号进行报警。

进一步地，接收电路6包括：一正弦波接收电路，用以接收共振电磁波信号；

正弦波接收电路包括：

一接收线圈，用以接收共振电磁波信号；

一第二电容，与接收线圈串联。

在本实施例中，控制单元7可采用STM32处理器。

本发明通过增加电磁波信号幅度的方式提高电路的抗干扰能力，还可采用提高电源的电压的方式，将直流电压由原来的24V提高到48V，这样可以将发射线圈L2的正弦波电压同样提高一倍，标签5采用LC谐振电路，标签5的激励信号幅度同样提高一倍；还可通过减小发射线圈L2即电感大小，增加第一电容C2的值，使谐振频率保持不变。以发射线圈L2电感为186μH，第一电容C2为160nF为例：当发射线圈L2电感减小一倍，第一电容C2增加一倍时，可保持谐振频率不变，电流增加一倍，发射的电磁波强度增加了一倍。还可对标签5的电感进行同样如此处理，从而提高电路的抗干扰能力。

本发明基于现有的发射电路4的发射线圈L2和第一电容C2为欠阻尼振荡，完全停止振荡时间比较长，接收电路6同样包括接收线圈与第二电容。如图2所示由于发射端T的发射时序结束需要延时100μs打开相应的接收端R，由于标签5采用LC谐振电路其信号幅度衰减到原信号的2/3，线圈接收信号同样衰减到原信号的2/3，信号抗干扰能力较差。如图4-5所示，本发明中的声磁防盗系统的发射电路4中在第一电容C2上并联开关管SCR和放电电阻以使第一电容C2与发射线圈L2构成的振荡电路强制振荡，从而缩短了发射端T和接收端R之间时间间隔可控制在20μs以内，标签5中电压衰减幅度减小，接收电路6接收到的有用信号幅度可以提高一倍以上。第一电阻R1为第一电容C2的放电电阻，放电时间与第一电阻R1与第一电容C2的乘积有关。

图4中控制开关管SCR采用晶闸管（SCR），R2为电容C2放电电阻，放电时间与R2C2乘积有关，电阻R2为20Ω。图5为SCR触发脉冲时序图，触发脉冲时间宽度小于或等于20μs。图6为开关管SCR的驱动电路。

如图7所示，声磁防盗系统可采用收发一体线圈，发射线圈L2和接收线圈用同一个线圈，发射和接收采用两个线圈可以提高系统抗干扰能力。工作时，以工频交流电源为基准产生系统同步信号。发射电路4以同步信号为依据，同步间隔发射载波频率为58kHz的电磁波，在系统发射线圈L2周围形成标签5检测区。当有效的58kHz声磁标签5进入发射线圈L2的检测区时，标签5在电磁场中产生共振信号，接收电路6检测到标签5信号后进行处理并识别，从而引起系统报警。系统发射电路4发射载波频率58kHz的电磁波信号作为标签5的激励源。

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种发射电路，应用于电子防盗系统中，用以发射预设频率的电磁波，其特征在于，包括：

一接收单元，用以接收预设频率的逻辑控制信号；

所述正弦波发射电路包括：

2.如权利要求1所述的发射电路，其特征在于，所述开关管采用晶闸管，所述晶闸管的阳极形成所述开关管的输入端，所述晶闸管的阴极形成所述开关管的输出端，所述晶闸管的门极形成所述开关管的控制端。

3.如权利要求1所述的发射电路，其特征在于，预设频率的所述逻辑控制信号为两路频率为58Khz，和/或相位相差180度，和/或占空比为50%的方波信号。

4.如权利要求1所述的发射电路，其特征在于，所述功率放大电路采用互补推挽式功率放大电路。

5.如权利要求1所述的发射电路，其特征在于，所述驱动电路包括：

6.如权利要求5所述的发射电路，其特征在于，所述第一三极管采用NPN型三极管。

7.如权利要求5所述的发射电路，其特征在于，所述第二三极管采用PNP型三极管。

8.如权利要求5所述的发射电路，其特征在于，所述第三三极管采用NPN型三极管。

9.一种声磁防盗系统，其特征在于，包括如权利要求1-8所述发射电路，还包括：

10.如权利要求9所述的声磁防盗系统，其特征在于，所述接收电路包括：一正弦波接收电路，用以接收所述共振电磁波信号；

所述正弦波接收电路包括：

一接收线圈，用以接收所述共振电磁波信号；

一第二电容，与所述接收线圈串联。