CN109116344B - 无源位置检测装置 - Google Patents

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    • G01S11/12—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation using electromagnetic waves other than radio waves

Abstract

本发明提供了一种无源位置检测装置，包括：位置开关、控制器、调制电路、天线、整流电路与稳压电路；天线通过整流电路连接稳压电路；稳压电路用于输出直流电压作为控制器与位置开关的工作电源；位置开关与控制器连接，用于检测被测物是否到位并生成位置信息；控制器通过调制电路连接天线，用于获取所述位置信息并根据所述位置信息生成定位信息并发送给调制电路进行调制后通过天线发送给阅读器。本发明实施例提供的无源位置检测装置能够通过无线取电为位置开关提供电源及能够实现数据的无线传输，免去铺设电源线及数据线的工作量及成本。

Description

无源位置检测装置
技术领域
本发明属于位置检测技术领域，更具体地说，是涉及一种无源位置检测装置。
背景技术
自动控制系统中，对运动物体进行位置检测是重要的一环。目前，运动物体的位置检测方法中通常采用红外传感器或激光位移传感器等装置，但是都存在成本高及取电布线工作量大的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无源位置检测装置，旨在解决现有技术中，红外传感器或激光位移传感器等有源位置检测装置成本高且取电布线工作量大的问题。
为实现上述目的，本发明实施例提供一种无源位置检测装置，包括：位置开关、控制器、调制电路、天线、整流电路与稳压电路；
所述位置开关与所述控制器连接，用于检测被测物是否到位并生成位置信息；
所述控制器与所述调制电路连接，用于获取所述位置信息并根据所述位置信息生成定位信息并发送给所述调制电路进行调制；
所述调制电路与所述天线连接，用于将调制后的所述定位信息通过所述天线发送给阅读器；
所述天线与所述整流电路连接，用于感应阅读器天线产生的电磁场并产生高频交流电压，将所述高频交流电压发送给所述整流电路进行整流；
所述稳压电路连接所述整流电路与所述控制器，用于将经过所述整流电路整流后的所述高频交流电压进行稳压并输出直流电压到所述控制器与所述位置开关。
进一步地，所述定位信息包括所述控制器获取所述位置信息的时间信息以及无源位置检测装置的电子编码信息。
进一步地，所述位置开关包括：发射器与接收器；
所述发射器与所述稳压电路连接，用于获取所述直流电压作为电源并发射光束；
所述接收器与所述控制器连接，用于接收光束并根据能否接收到所述光束生成所述位置信息。
进一步地，所述发射器为发光二极管，所述接收器为光敏三极管。
进一步地，所述无源位置检测装置还包括：使能开关；
所述稳压电路通过所述使能开关连接所述位置开关；
所述使能开关与所述控制器连接，用于接收所述控制器发送的使能信号并根据所述使能信号控制所述位置开关接通或断开所述稳压电路输出的直流电压。
进一步地，所述使能开关为场效应晶体管。
进一步地，所述无源位置检测装置还包括：外壳；
所述位置开关、所述控制器、所述调制电路、所述天线、所述整流电路与所述稳压电路均设置在所述外壳内；
所述外壳的材质为工程塑料。
本发明实施例提供的无源位置检测装置的有益效果在于：与现有技术相比，本发明实施例提供的无源位置检测装置通过设置所述天线、整流电路、稳压电路，能够实现无线取电为位置开关提供电源，免去铺设电源线的工作量及成本；通过设置调制电路，将调制后的定位信息通过天线无线发送给阅读器，能够实现无线传输数据，免去铺设数据线的工作量及成本。
附图说明
图1为本发明实施例提供的无源位置检测装置的结构框图；
图2为本发明实施例提供的无源位置检测装置的电路图；
图3为本发明实施例提供的无源位置检测装置的结构示意图。
附图标记：位置开关01，控制器02，调制电路03，天线04，整流电路05，稳压电路06，发射器07，接收器08，使能开关09，发射孔10，外壳11。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
具体实施例：
如图1所示，本发明实施例提供一种无源位置检测装置，包括：位置开关01、控制器02、调制电路03、天线04、整流电路05与稳压电路06。
所述位置开关01与所述控制器02连接，用于检测被测物是否到位并生成位置信息，所述位置信息可以包括所述被测物的到位信息与未到位信息。
所述控制器02与所述调制电路03连接，用于获取所述位置信息并根据所述位置信息生成定位信息并发送给所述调制电路03进行调制。
所述调制电路03与所述天线04连接，用于将调制后的所述定位信息通过所述天线04发送给阅读器。
所述天线04与所述整流电路05连接，用于感应阅读器天线产生的电磁场并产生高频交流电压，将所述高频交流电压发送给所述整流电路05进行整流。
所述稳压电路06连接所述整流电路05与所述控制器02，用于将经过所述整流电路整流后的所述高频交流电压进行稳压并输出直流电压到所述控制器02与所述位置开关01。
所述无源位置检测装置的工作过程为：阅读器设置在被测物上，通过阅读器天线发送13.56MHz的方波信号并在阅读器天线周围产生高频强电磁场，在阅读器与所述无源位置检测装置的距离小于预设感应阈值时，由所述无源位置检测装置的天线04通过电磁感应产生一个高频交流电压，并将所述高频交流电压通过所述整流电路05整流后发送到所述稳压电路06进行稳压后输出直流电压作为所述控制器02及所述位置开关01的电源，所述位置开关01得电后进入工作状态，开始检测被测物的位置信息，当被测物运动到所述位置开关01的设置点时，所述位置开关01生成位置信息，所述控制器02获取所述位置信息并根据所述被测物的位置信息生成被测物的定位信息，所述定位信息可以包括当前时刻信息以及预先存储在所述控制器02内的所述无源位置检测装置的电子编码信息或坐标信息，所述定位信息通过所述调制电路03调制后再通过所述天线04无线传输给阅读器。
本发明实施例提供的所述无源位置检测装置通过设置所述天线04、所述整流电路05、所述稳压电路06，能够实现无线取电为所述位置开关01提供电源，免去铺设电源线的工作量及成本；通过设置所述调制电路03，将调制后的所述定位信息通过天线04进行无线发送，能够实现无线传输数据，免去铺设数据线的工作量及成本。
进一步地，所述定位信息包括所述控制器02获取所述位置信息的时间信息以及无源位置检测装置的电子编码信息。
可选地，所述电子编码信息对应的所述无源位置检测装置的坐标信息可以预先存储在能够与阅读器通信的处理器内，在处理器获取所述电子编码信息后，可以根据所述电子编码信息在数据库中查找其对应的坐标信息。
所述时间信息是指所述控制器02获取所述位置信息的时刻。在所述控制器02得电后，可以对所述控制器02进行时间写入，具体地，阅读器将处理器的时间写入所述控制器02，使所述控制器02的时间与处理器的时间同步。
如图2所示，本发明实施例提供的无源位置检测装置中，所述整流电路05可以采用桥式整流电路05。
所述位置开关01可以包括：发射器07与接收器08。
所述发射器07与所述稳压电路06连接，用于获取所述直流电压作为电源并发射光束。
所述接收器08与所述控制器02连接，用于接收光束并根据能否接收到所述光束生成或根据接收光束的强弱生成所述位置信息。
可选地，被测物上可以设置有挡板，在被测物通过所述位置开关01时，所述挡板从所述接收器08与所述发射器07之间穿过，遮挡住光束，所述接收器根据所述光束是否被遮挡生成所述位置信息。
所述发射器07可以为发光二极管，所述接收器08可以为NPN型光敏三极管。
另外，所述无源位置检测装置还可以包括：使能开关09；
所述稳压电路06通过所述使能开关09连接所述位置开关；
所述使能开关09与所述控制器02连接，用于控制所述位置开关01接通或断开所述稳压电路06输出的直流电压，也就是控制所述位置开关01能否接通直流电源。
所述使能开关09可以为场效应晶体管。
优选地，所述控制器02的型号为STC15L104E，工作电压3.3伏，工作电流小，功耗低，无需外部晶振和外部复位电路，便可以可靠复位。
可选地，所述稳压电路06的型号为HT7533。
天线04通过整流电路05连接稳压电路06，稳压电路06的输入端连接第一电容的一端，第一电容的另一端接地，稳压电路06的输出端连接第二电容的一端，第二电容的另一端接地，所述第一电容与第二电容均用于滤波及稳压，稳压电路06的输出端还连接控制器02的电源输入端与使能开关09，MOS(metal-oxide-semiconductor，金属-氧化物-半导体)场效应晶体管，的漏极，MOS管的栅极连接控制器02的使能输出端，MOS管的源极通过电阻R1连接发射器07的一端，发射器07的另一端接地，接收器08的光敏三极管的集电极连接使能开关09与限流电阻R1，发射极连接控制器02的信号输入端并且通过电阻R2接地，控制器02的信号输出端通过电阻R3连接三极管T的基极，三极管T的集电极连接天线04，发射极接地。
所述MOS管可以采用N型增强型MOS管，MOS管的导通电阻小，开关电压小，压降小。
如图2所示的无源位置检测装置的工作过程为：天线04到阅读器的距离小于预设感应阈值时，通过电磁感应产生高频交流电压并通过桥式整流电路05整流后输出5伏至7伏电压到稳压电路06。
稳压电路06对整流后的电压进行稳压后产生3.3伏直流电压，所述3.3伏直流电压作为控制器02工作电源。
所述控制器02得电后进入正常工作状态，并且用于连接阅读器的处理器与所述控制器02之间进行时间同步，具体地，所述处理器将时间写入所述控制器02使所述控制器02与所述处理器具有同步的时间，时间同步后，经过预定时间，所述控制器02发送使能信号到MOS管构成的使能开关09，控制位置开关01得电进入正常工作状态，所述预定时间可以根据天线04到阅读器的最大感应距离以及被测物的运动速度进行设定，以使天线04从阅读器天线感应到的电压进入稳定状态后再给位置开关01供电，同时防止由于天线04受干扰信号影响而瞬时得电引起位置开关01误动作的情况发生。
位置开关01的发射器07发光二极管得电后发射光束，接收器08光敏三极管接收光源导通，光敏三极管的发射极输出高电平位置信号，当被测物靠近位置开关01遮挡光束时，光敏三极管截止，发射极输出低电平位置信号，控制器02的信号输入端在检测到位置信号由高到低的下降沿跳变时，位置信息生成的定位信息通过调制电路03发送给阅读器，所述定位信息可以包括位置信号的跳变时刻以及无源位置检测装置的电子编码信息。
所述调制电路03可以包括三极管T与电阻R3，在控制器02输出的定位信息控制下，高电平时，三极管T导通，低电平时截止，以使天线04并接的负载电路发生阻抗变化，所述阻抗变化通过互感作用对阅读器天线形成反作用，从而引起阅读器天线变换阻抗的变化，完成所述定位信息从无源位置检测装置到阅读器的传输。
进一步地，如图3所示，所述无源位置检测装置还包括：外壳11。
所述位置开关01、所述控制器02、所述调制电路03、所述天线04、所述整流电路05与所述稳压电路06均设置在所述外壳11内。
所述外壳11可以为U型外壳，所述位置开关01的接收器08与发射器07分别置于U型外壳的两端的内部，一端设有用于发射器07发射光束的发射孔10另一端设有用于接收器08接收所述光束的接收孔，发射孔与接收孔对称设置。
被测物运动到所述无源位置检测装置设置点时，设置在被测物上的挡板从发射孔与接收孔之间穿过，挡板会对光束进行遮挡，此时无源位置检测装置获取被测物的位置信息。
所述外壳11的材质可以为工程塑料，具有较高的耐冲击性，耐热性，抗老化性，对无源位置检测装置的内部电路起到保护作用。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种无源位置检测装置，其特征在于，包括：位置开关、控制器、调制电路、天线、整流电路与稳压电路；
所述位置开关与所述控制器连接，用于在得电后检测被测物是否到位并生成位置信息；
所述控制器与所述调制电路连接，用于在得电后获取所述位置信息并根据所述位置信息生成定位信息并发送给所述调制电路进行调制；
所述调制电路与所述天线连接，用于将调制后的所述定位信息通过所述天线发送给阅读器，其中，所述阅读器设置在被测物上；
所述天线与所述整流电路连接，用于感应阅读器天线产生的电磁场并产生高频交流电压，将所述高频交流电压发送给所述整流电路进行整流；
所述稳压电路连接所述整流电路与所述控制器，用于将经过所述整流电路整流后的所述高频交流电压进行稳压并输出直流电压到所述控制器与所述位置开关，以将所述直流电压作为所述控制器与所述位置开关的电源；
所述定位信息包括所述控制器获取所述位置信息的时间信息以及无源位置检测装置的电子编码信息；
所述位置开关包括：发射器与接收器；
所述发射器与所述稳压电路连接，用于获取所述直流电压作为电源并发射光束；
所述发射器对应位置设有发射孔，所述发射器通过所述发射孔发射光束；
所述接收器与所述控制器连接，用于接收光束并根据能否接收到所述光束生成所述位置信息；
所述接收器对应位置设有接收孔，所述接收器通过所述接收孔接收光束；
所述发射孔发射的光束在所述被测物运动到设置点时被所述被测物上的挡板遮挡，所述位置开关在所述接收孔接收不到所述发射孔发射的光束时确定所述被测物到位并生成相应的位置信息。
2.根据权利要求1所述的无源位置检测装置，其特征在于，所述发射器为发光二极管，所述接收器为光敏三极管。
3.根据权利要求1所述的无源位置检测装置，其特征在于，所述无源位置检测装置还包括：使能开关；
所述稳压电路通过所述使能开关连接所述位置开关；
所述使能开关与所述控制器连接，用于接收所述控制器发送的使能信号并根据所述使能信号控制所述位置开关接通或断开所述稳压电路输出的直流电压。
4.根据权利要求3所述的无源位置检测装置，其特征在于，所述使能开关为场效应晶体管。
5.根据权利要求1-4任一项所述的无源位置检测装置，其特征在于，所述无源位置检测装置还包括：外壳；
所述位置开关、所述控制器、所述调制电路、所述天线、所述整流电路与所述稳压电路均设置在所述外壳内。
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