CN110765796A - 一种ic卡感应电路及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供一种IC卡感应电路及装置，该电路包括：电容调节器用于根据目标IC卡与电容调节器的距离调整输出电容的大小；LC振荡器用于在输出电容大于预设电容的情况下输出交流电压；检波器用于将所述交流电压转换为方波直流电压；RC低通滤波器用于对方波直流电压进行滤波，获取方波直流电压正半周信号的平均电压；直流电压放大器用于对平均电压进行放大；比较器用于将放大后的平均电压与预设基准电压进行比较，若放大后的平均电压大于预设基准电压，输出指示信号，以使得终端从睡眠状态切换到工作状态。本发明实施例提供的IC卡感应电路，能够感应到目标IC卡的靠近，并输出相应信号。

Description

一种IC卡感应电路及装置
技术领域
本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种IC卡感应电路及装置。
背景技术
目前对身份证、社保卡、医保卡等集成电路卡(IntegratedCircuit Card，简称IC)卡进行读取时，普遍采用的是利用手持终端轮流询查IC卡的方式来获取IC卡中的相关验证信息，手持终端需要时刻保持在线状态，这种实时在线的状态查询方式会大大增加终端功耗，使得终端需要经常充电或更换电池才能保持不断地轮流询查状态，这种方式并不适合物联网应用场景。
因此，亟需一种能在IC卡靠近终端时终端唤醒来读卡，而IC卡远离终端时终端处于睡眠状态的IC卡感应电路及装置。
发明内容
针对上述问题，本发明实施例提供一种IC卡感应电路及装置。
第一方面，本发明实施例提供一种IC卡感应电路，包括：
依次连接的电容调节器、LC振荡器、检波器、RC低通滤波器、直流电压放大器和比较器，其中：
所述电容调节器用于根据目标IC卡与所述电容调节器的距离调整输出电容的大小；
所述LC振荡器用于在所述输出电容大于预设电容的情况下输出交流电压；
所述检波器用于将所述交流电压转换为方波直流电压；
所述RC低通滤波器用于对所述方波直流电压进行滤波，获取所述方波直流电压正半周信号的平均电压；
所述直流电压放大器用于对所述平均电压进行放大；
所述比较器用于将放大后的平均电压与预设基准电压进行比较，若放大后的平均电压大于所述预设基准电压，输出指示信号。
优选地，所述电容调节器具体包括：第一电极板、第二电极板和电感，所述第一电极板与所述电感的一端相连，所述第二电极板与所述电感的另一端相连，所述电感的两端分别与所述LC振荡器的两个输入端连接。
优选地，所述检波器为稳压二极管，所述稳压二极管的正极与所述LC振荡器的输出端连接。
优选地，所述RC低通滤波器包括电容和第一电阻，所述电容的一端与所述稳压二极管的负极连接，所述电容的另一端与地线连接，所述第一电阻的一端与所述地线连接，所述第一电阻的另一端与所述电容的一端连接，所述电容的一端与所述直流电压放大器的输入端连接。
优选地，所述比较器包括第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、滑动变阻器、发光二极管和电压比较芯片，其中，所述第二电阻的一端与所述直流电压放大器的输出端连接，所述第二电阻的另一端与所述电压比较芯片的反相输入端连接，所述第三电阻的一端与所述电压比较芯片的同相输入端连接，所述第三电阻的另一端与所述滑动变阻器的可调节端连接，所述滑动变阻器的一端与第一电源连接，所述滑动变阻器的另一端与地线连接，所述第四电阻的一端与所述第三电阻的一端连接，所述第四电阻的另一端与所述电压比较芯片的输出端连接，所述电压比较芯片的接地端与所述地线连接，所述电压比较芯片的电源端与第二电源连接，所述第五电阻的一端与所述第二电源连接，所述第五电阻的另一端与所述发光二极管的正极连接，所述发光二极管的负极与所述电压比较芯片的输出端连接，所述电压比较芯片的输出端输出所述指示信号。
优选地，所述稳压二极管的具体型号为1N4148。
优选地，所述电容的大小为0.01μF，所述第一电阻的大小为10kΩ。
优选地，所述第二电阻、所述第三电阻、所述滑动变阻器和所述第五电阻的大小均为10kΩ。
第二方面，本发明实施例提供一种IC卡感应装置，包括：第一方面提供的一种IC卡感应电路和射频读卡器，所述射频读卡器与所述比较器的输出端相连，所述射频读卡器用于根据所述指示信号，从睡眠状态切换为工作状态，以对所述目标IC卡进行识别。
优选地，所述射频读卡器包括驱动单元和读卡单元，所述驱动单元和所述比较器连接，所述读卡单元与所述驱动单元连接，其中：
所述驱动单元用于根据所述指示信号使所述读卡单元从所述睡眠状态转换到所述工作状态；
所述读卡单元用于在所述工作状态时，对所述目标IC卡进行识别。
本发明实施例提供的一种IC卡感应电路及装置，当有IC卡接近时，电容调节器中电容场介电常数发生变化，使得其输出电容发生改变，当输出电容大于预设电容时，LC振荡器起振，输出交流电压，并通过检波器、RC低通滤波器、直流电压放大器和比较器后输出振动信号。本发明实施例提供的IC卡感应电路，能够感应到目标IC卡的靠近，并输出相应信号。从而使得与该IC卡感应电路连接的终端从睡眠状态切换到工作状态，开启射频读卡，读取完成后目标IC卡离开电容场区域后，终端将又会处于睡眠状态，从而节省了终端功耗。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种IC卡感应电路的结构示意图；
图2为本发明又一实施例提供的一种IC卡感应电路的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种IC卡感应装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。
图1为本发明实施例提供的一种IC卡感应电路的结构示意图，该电路包括：依次连接的电容调节器101、LC振荡器102、检波器103、RC低通滤波器104、直流电压放大器105和比较器106，其中：
所述电容调节器101用于根据目标IC卡与所述电容调节器的距离调整输出电容的大小；
所述LC振荡器102用于在所述输出电容大于预设电容的情况下输出交流电压；
所述检波器103用于将所述交流电压转换为方波直流电压；
所述RC低通滤波器104用于对所述方波直流电压进行滤波，获取所述方波直流电压正半周信号的平均电压；
所述直流电压放大器105用于对所述平均电压进行放大；
所述比较器106用于将放大后的平均电压与预设基准电压进行比较，若放大后的平均电压大于所述预设基准电压，输出指示信号，以使得终端从睡眠状态切换到工作状态。
具体地，本申请提供的一种IC卡感应电路由电容调节器、LC振荡器、检波器、RC低通滤波器、直流电压放大器和比较器组成，这几个模块按照该顺序依次连接，当目标IC卡靠近电容调节器时，电容调节器中的介电常数发生变化，从而使得电容调节器的输出电容发生变化，因此电容调节器的可以根据目标IC卡与该电容调节器的距离调节输出电容的大小。
当输出电容大于预设电容时，LC振荡器进行起振，从而输出交流电压。需要说明的是，LC振荡器，也称为谐振电路、槽路或调谐电路，是包含一个电感和一个电容连接在一起的电路。该电路可以用作电谐振器，储存电路共振时振荡的能量。
检波器将交流电压转换为方波直流电压，需要说明的是，检波器是检出波动信号中某种有用信息的装置。用于识别波、振荡或信号存在或变化的器件。检波器通常用来提取所携带的信息。
RC低通滤波器对该方波直流电压进行滤波处理，可以得到方波直流电压正板周信号的平均电压，RC低通滤波器是一种过滤器，规则为低频信号能正常通过，而超过设定临界值的高频信号则被阻隔、减弱。
直流电压放大器对该平均电压进行放大，比较器将放大后的平均电压与预设基准电压进行比较，如果放大后的平均电压大于预设基准电压，比较器输出指示信号，使得终端根据目标IC卡的靠近进行相应的操作。
需要说明的是，预设电容和预设基准电压都是根据实际情况决定的。
本发明实施例提供的一种IC卡感应电路，当有IC卡接近时，电容调节器中电容场介电常数发生变化，使得其输出电容发生改变，当输出电容大于预设电容时，LC振荡器起振，输出交流电压，并通过检波器、RC低通滤波器、直流电压放大器和比较器后输出振动信号。本发明实施例提供的IC卡感应电路，能够感应到目标IC卡的靠近，并输出相应信号。
在上述实施例的基础上，优选地，图2为本发明又一实施例提供的一种IC卡感应电路的结构示意图，如图2所示，所述电容调节器具体包括：第一电极板C1、第二电极板C2和电感L，所述第一电极板与所述电感的一端相连，所述第二电极板与所述电感的另一端相连，所述电感的两端分别与所述LC振荡器的两个输入端连接。
具体地，电容调节器由第一电极板C1、第二电极板C2和电感L组成，第一电极板和第二电极板平行设置，当目标IC卡靠近该电容调节器时，第一电极板和第二电极板之间的介电常数发生变化，从而导致第一电极板的电容和第二电极板的电容发生变化，进一步影响了电容调节器的输出电容。其输出电容的计算公式为：
Figure BDA0002228105970000051
随着目标IC卡距离电容调节器越来越近，电容调节器输出的电容越来越大，当输出电容大于预设电容的时候，LC振荡器起振，输出交流电压。
在上述实施例的基础上，优选地，所述检波器为稳压二极管VD，所述稳压二极管的正极与所述LC振荡器的输出端连接。
具体地，检波器是一个稳压二极管VD，该稳压二极管VD的正极与LC振荡器的输出端连接，LC振荡器输出的交流电压经过该稳压二极管VD检波，将交流电压转换为方波直流电压。
且，本发明实施例中，稳压二极管的型号为1N4148。
在上述实施例的基础上，优选地，所述RC低通滤波器包括电容C和第一电阻R1，所述电容C的一端与所述稳压二极管VD的负极连接，所述电容C的另一端与地线GND连接，所述第一电阻R1的一端与所述地线GND连接，所述第一电阻R1的另一端与所述电容C的一端连接，所述电容C的一端与所述直流电压放大器的输入端连接。
该方波直流电压经过RC低通滤波器进行滤波，可以得到该方波直流电压正半周信号的平均电压。RC低通滤波器是由电阻和电容构成的低通滤波器，电容的大小为0.01μF，第一电阻的大小为10kΩ。
在上述实施例的基础上，优选地，所述比较器包括第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、滑动变阻器RP、发光二极管LED和电压比较芯片U，其中，所述第二电阻R2的一端与所述直流电压放大器的输出端连接，所述第二电阻R2的另一端与所述电压比较芯片U的反相输入端连接，所述第三电阻R3的一端与所述电压比较芯片U的同相输入端连接，所述第三电阻R3的另一端与所述滑动变阻器RP的可调节端连接，所述滑动变阻器RP的一端与第一电源VCC1连接，所述滑动变阻器RP的另一端与地线GND连接，所述第四电阻R4的一端与所述第三电阻R3的一端连接，所述第四电阻R4的另一端与所述电压比较芯片U的输出端连接，所述电压比较芯片U的接地端与所述地线GND连接，所述电压比较芯片U的电源端与第二电源VCC2连接，所述第五电阻R5的一端与所述第二电源VCC2连接，所述第五电阻R5的另一端与所述发光二极管LED的正极连接，所述发光二极管LED的负极与所述电压比较芯片U的输出端连接，所述电压比较芯片U的输出端输出所述指示信号。
具体地，比较器由第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、滑动变阻器RP、发光二极管LED和电压比较芯片U组成，常见的比较器芯片有LM324、LM358、uA741、TL081、OP07、OP27。其中，LM339、LM393是专业的电压比较器，切换速度快，延迟时间小，可用在专门的电压比较场合。
第二电阻、第三电阻、滑动变阻器和第五电阻的大小均为10kΩ，第四电阻的大小为1MΩ。第一电源和第二电源的大小根据比较器芯片的具体型号，选择相应大小的电源即可。
图3为本发明实施例提供的一种IC卡感应装置的结构示意图，如图3所示，该装置包括：前面提供的IC卡感应电路301和射频读卡器302，射频读卡器与比较器的输出端连接，当射频读卡器接收到指示信号时，说明有IC要进行识别，射频读卡器从睡眠状态切换到工作状态，在工作状态时，对IC卡进行识别。
本发明实施例提供的一种IC卡感应装置，当有IC卡接近时，射频读卡器从睡眠状态切换到工作状态，开启射频读卡，读取完成后目标IC卡离开电容场区域后，终端将又会处于睡眠状态，从而节省了终端功耗。
在上述实施例的基础上，优选地，所述射频读卡器包括驱动单元和读卡单元，所述驱动单元和所述比较器连接，所述读卡单元与所述驱动单元连接，其中：
所述驱动单元用于根据所述指示信号使所述读卡单元从所述睡眠状态转换到所述工作状态；
所述读卡单元用于在所述工作状态时，对所述目标IC卡进行识别。
具体地，射频读卡器由驱动单元和读卡单元组成，驱动单元和比较器连接，读卡单元和驱动单元连接，驱动单元接收到比较器的指示信号，驱动读卡单元从睡眠状态切换到工作状态，读卡单元在工作状态时对目标IC卡进行识别。
本装置只有在有IC需要识别的时候，才处于工作状态，其它情况下均处于睡眠状态，降低了本装置的功耗，节省了能量。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种IC卡感应电路，其特征在于，包括：依次连接的电容调节器、LC振荡器、检波器、RC低通滤波器、直流电压放大器和比较器，其中：
所述电容调节器用于根据目标IC卡与所述电容调节器的距离调整输出电容的大小；
所述LC振荡器用于在所述输出电容大于预设电容的情况下输出交流电压；
所述检波器用于将所述交流电压转换为方波直流电压；
所述RC低通滤波器用于对所述方波直流电压进行滤波，获取所述方波直流电压正半周信号的平均电压；
所述直流电压放大器用于对所述平均电压进行放大；
所述比较器用于将放大后的平均电压与预设基准电压进行比较，若放大后的平均电压大于所述预设基准电压，输出指示信号。
2.根据权利要求1所述IC卡感应电路，其特征在于，所述电容调节器具体包括：第一电极板、第二电极板和电感，所述第一电极板与所述电感的一端相连，所述第二电极板与所述电感的另一端相连，所述电感的两端分别与所述LC振荡器的两个输入端连接。
3.根据权利要求1所述IC卡感应电路，其特征在于，所述检波器为稳压二极管，所述稳压二极管的正极与所述LC振荡器的输出端连接。
4.根据权利要求3所述的IC卡感应电路，其特征在于，所述RC低通滤波器包括电容和第一电阻，所述电容的一端与所述稳压二极管的负极连接，所述电容的另一端与地线连接，所述第一电阻的一端与所述地线连接，所述第一电阻的另一端与所述电容的一端连接，所述电容的一端与所述直流电压放大器的输入端连接。
5.根据权利要求1所述的IC卡感应电路，其特征在于，所述比较器包括第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、滑动变阻器、发光二极管和电压比较芯片，其中，所述第二电阻的一端与所述直流电压放大器的输出端连接，所述第二电阻的另一端与所述电压比较芯片的反相输入端连接，所述第三电阻的一端与所述电压比较芯片的同相输入端连接，所述第三电阻的另一端与所述滑动变阻器的可调节端连接，所述滑动变阻器的一端与第一电源连接，所述滑动变阻器的另一端与地线连接，所述第四电阻的一端与所述第三电阻的一端连接，所述第四电阻的另一端与所述电压比较芯片的输出端连接，所述电压比较芯片的接地端与所述地线连接，所述电压比较芯片的电源端与第二电源连接，所述第五电阻的一端与所述第二电源连接，所述第五电阻的另一端与所述发光二极管的正极连接，所述发光二极管的负极与所述电压比较芯片的输出端连接，所述电压比较芯片的输出端输出所述指示信号。
6.根据权利要求3所述的IC卡感应电路，其特征在于，所述稳压二极管的具体型号为1N4148。
7.根据权利要求4所述的IC卡感应电路，其特征在于，所述电容的大小为0.01μF，所述第一电阻的大小为10kΩ。
8.根据权利要求5所述的IC卡感应电路，其特征在于，所述第二电阻、所述第三电阻、所述滑动变阻器和所述第五电阻的大小均为10kΩ，所述第四电阻的大小为1MΩ。
9.一种IC卡感应装置，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的IC卡感应电路和射频读卡器，所述射频读卡器与所述比较器的输出端相连，所述射频读卡器用于根据所述指示信号，从睡眠状态切换为工作状态，以对所述目标IC卡进行识别。
10.根据权利要求9所述IC卡感应装置，其特征在于，所述射频读卡器包括驱动单元和读卡单元，所述驱动单元和所述比较器连接，所述读卡单元与所述驱动单元连接，其中：
所述驱动单元用于根据所述指示信号使所述读卡单元从所述睡眠状态转换到所述工作状态；
所述读卡单元用于在所述工作状态时，对所述目标IC卡进行识别。
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