CN209264943U - 一种低频电磁感应信号发射电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种低频电磁感应信号发射电路，该电路包括一微处理器、多个选频网络模块、多个运放模块、多个谐振模块和一电源模块，所述微处理器的输出端分别与各个选频网络模块的输入端连接，所述选频网络模块的输出端与对应运放模块的输入端连接，所述运放模块的输出端与对应谐振模块的输入端连接，所述谐振模块发射低频电磁感应发射信号，所述电源模块向微处理器供电。本实用新型通过微处理器产生方波信号，经选频网络模块和运放模块进行滤波放大后经谐振模块发射低频电磁感应发射信号，具有成本低、精度高等优点，能够应用在室内服务机器人、扫地机器人等系统中，提升产品的市场应用价值。

Description

一种低频电磁感应信号发射电路

技术领域

本实用新型属于室内定位技术领域，具体涉及一种低频电磁感应信号发射电路。

背景技术

室内定位从最初开始，基本上都是采用无线电(即RSS，ReceivedSignalStrength原理)，红外线，超声波这几种传播介质作为定位方案的实现载体。在这样的情况之下也有各个高校，各大公司研制出了许多种室内定位方案，如MITOxygen项目开发的Cricket系统，Cricket定位系统基于超声波和射频信号的到达时间差来实现定位，还有诺基亚采用的HAIP技术，该技术需要在室内安装一种定位发射台，蓝牙模块与之通信，通过这两者之间的通信完成定位，以及由微软开发的RADAR系统，该系统是最早的基于WiFi网络的定位系统，它采用射频指纹匹配方法，即从指纹库中查找最接近的几个邻居，取它们坐标的平均作为定位目标的坐标估计数据。

现有的定内定位技术主要包括激光定位、超声波定位、视频定位、超宽带定位、RFID、WiFi定位等，而各种技术在成本上都比较高。

实用新型内容

本实用新型的目的是：为了解决现有技术中存在的以上问题，本实用新型提出了一种低频电磁感应信号发射电路。

本实用新型的技术方案是：一种低频电磁感应信号发射电路，包括一微处理器、多个选频网络模块、多个运放模块、多个谐振模块和一电源模块，所述微处理器的输出端分别与各个选频网络模块的输入端连接，所述选频网络模块的输出端与对应运放模块的输入端连接，所述运放模块的输出端与对应谐振模块的输入端连接，所述谐振模块发射低频电磁感应发射信号，所述电源模块向微处理器供电。

进一步地，所述微处理器包括QD4单片机，所述QD4单片机的引脚3连接供电电压VCC，引脚4接地，引脚6、7、8分别输出方波至各个选频网络模块。

进一步地，所述选频网络模块设置为三个，分别为第一选频网络模块、第二选频网络模块、第三选频网络模块；所述运放模块设置为三个，分别为第一运放模块、第二运放模块、第三运放模块；所述谐振模块设置为三个，分别为第一谐振模块、第二谐振模块、第三谐振模块；所述第一选频网络模块、第一运放模块及第一谐振模块依次连接，所述第二选频网络模块、第二运放模块及第二谐振模块依次连接，所述第三选频网络模块、第三运放模块及第三谐振模块依次连接。

进一步地，所述第一选频网络模块中电容C1的一端与所述微处理器的引脚8连接，电容C1的另一端与电阻R2连接，电阻R2的另一端分别与电容C3及电阻R6连接，电容C3及电阻R6的另一端均接地。

进一步地，所述第一运放模块中第一运算放大器的同相端分别与电阻R5及电阻R8连接，电阻R5的另一端接地，电阻R8的另一端分别与电阻R7、电阻R9及电容C6连接，所述电阻R9及电容C6的另一端均接地，所述电阻R7的另一端连接供电电压VDD；第一运算放大器的的反相端分别与电阻R1及电阻R3连接，所述电阻R1的另一端与第一运算放大器的输出端连接，所述电阻R3的另一端与电阻R2的另一端连接；所述第一谐振模块中电容C2的一端与第一运算放大器的输出端连接，电容C2的另一端与电感L2连接，所述电感L2的另一端接地。

进一步地，所述第二选频网络模块中电容C7的一端与所述微处理器的引脚7连接，电容C7的另一端与电阻R11连接，电阻R11的另一端分别与电容C9及电阻R14连接，电容C9及电阻R14的另一端均接地。

进一步地，所述第二运放模块中第二运算放大器的同相端分别与电阻R13及电阻R16连接，电阻R13的另一端接地，电阻R16的另一端分别与电阻R15、电阻R17及电容C10连接，所述电阻R17及电容C10的另一端均接地，所述电阻R15的另一端连接供电电压VDD；第二运算放大器的的反相端分别与电阻R12及电阻R10连接，所述电阻R10的另一端与第二运算放大器的输出端连接，所述电阻R12的另一端与电阻R11的另一端连接；所述第二谐振模块中电容C8的一端与第一运算放大器的输出端连接，电容C8的另一端与电感L3连接，所述电感L3的另一端接地。

进一步地，所述第三选频网络模块中电容C11的一端与所述微处理器的引脚6连接，电容C11的另一端与电阻R19连接，电阻R19的另一端分别与电容C13及电阻R22连接，电容C13及电阻R22的另一端均接地。

进一步地，所述第三运放模块中第三运算放大器的同相端分别与电阻R21及电阻R24连接，电阻R21的另一端接地，电阻R24的另一端分别与电阻R23、电阻R25及电容C14连接，所述电阻R25及电容C14的另一端均接地，所述电阻R23的另一端连接供电电压VDD；第三运算放大器的的反相端分别与电阻R20及电阻R18连接，所述电阻R18的另一端与第三运算放大器的输出端连接，所述电阻R20的另一端与电阻R19的另一端连接；所述第三谐振模块中电容C12的一端与第一运算放大器的输出端连接，电容C12的另一端与电感L4连接，所述电感L4的另一端接地。

进一步地，所述电源模块中稳压芯片的引脚1分别与电阻R4及电容C4连接，所述电阻R4的另一端与二极管D1的负极连接，所述电容C4的另一端接地，所述二极管D1的正极分别与电源接口J1的引脚2及供电电压VDD连接，所述电源接口J1的引脚1接地，所述稳压芯片的引脚5和3均接地，稳压芯片的引脚4连接供电电压VCC，稳压芯片的引脚2分别与电感L1及二极管D2的负极连接，所述电感L1的另一端与稳压芯片的引脚4及电容C5连接，所述二极管D2的正极接地，所述电容C5的另一端接地。

本实用新型的有益效果是：本实用新型通过微处理器产生方波信号，经选频网络模块和运放模块进行滤波放大后经谐振模块发射低频电磁感应发射信号，具有成本低、精度高等优点，能够应用在室内服务机器人、扫地机器人等系统中，提升产品的市场应用价值。

附图说明

图1为本实用新型的低频电磁感应信号发射电路的原理示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，为本实用新型的低频电磁感应信号发射电路的原理示意图。一种低频电磁感应信号发射电路，包括一微处理器、多个选频网络模块、多个运放模块、多个谐振模块和一电源模块，所述微处理器的输出端分别与各个选频网络模块的输入端连接，所述选频网络模块的输出端与对应运放模块的输入端连接，所述运放模块的输出端与对应谐振模块的输入端连接，所述谐振模块发射低频电磁感应发射信号，所述电源模块向微处理器供电。

上述微处理器采用NXP公司的经典8位QD4单片机，所述QD4单片机的外围电路具体为：QD4单片机的引脚1为RESET引脚，QD4单片机的引脚2为BKGD引脚，QD4单片机的引脚3连接供电电压VCC，QD4单片机的引脚4接地，QD4单片机的引脚6、7、8分别输出方波至各个选频网络模块然后经运放放大输出至谐振模块发射信号。微处理器通过其PTA0、PTA1、PTA2管脚按照不同需求设置可以分时产生固定频率、固定占空比以及固定时长的脉冲信号。

微处理器还包括BDM接口，BDM接口的引脚1为BKGD引脚，与QD4单片机的BKGD引脚连接，BDM接口的引脚2接地，BDM接口的引脚4为RESET引脚，与：QD4单片机的RESET引脚连接，BDM接口的引脚6连接供电电压VCC。本实用新型通过将BDM接口作为微处理器的配置接口，可以实现对微处理器进行配置和程序加载。

上述选频网络模块设置为三个，分别为第一选频网络模块、第二选频网络模块、第三选频网络模块；所述运放模块设置为三个，分别为第一运放模块、第二运放模块、第三运放模块；所述谐振模块设置为三个，分别为第一谐振模块、第二谐振模块、第三谐振模块；所述第一选频网络模块、第一运放模块及第一谐振模块依次连接，所述第二选频网络模块、第二运放模块及第二谐振模块依次连接，所述第三选频网络模块、第三运放模块及第三谐振模块依次连接。

本实用新型通过第一选频网络模块、第二选频网络模块、第三选频网络模块分别将微处理器生成的方波脉冲信号转换为正弦波信号。

第一选频网络模块由RC组成85KHz的选频网络选通匹配信号，抑制其他频率信号，其中电容C1的一端与所述微处理器的引脚8连接，电容C1的另一端与电阻R2连接，电阻R2的另一端分别与电容C3及电阻R6连接，电容C3及电阻R6的另一端均接地。

第一运放模块采用运算放大器TL062及其外围器件用来放大选频信号提高驱动能力，其中第一运算放大器的同相端3分别与电阻R5及电阻R8连接，电阻R5的另一端接地，电阻R8的另一端分别与电阻R7、电阻R9及电容C6连接，所述电阻R9及电容C6的另一端均接地，所述电阻R7的另一端连接供电电压VDD；第一运算放大器的的反相端2分别与电阻R1及电阻R3连接，所述电阻R1的另一端与第一运算放大器的输出端1连接，所述电阻R3的另一端与电阻R2的另一端连接，第一运算放大器的正电源端8连接供电电压VDD，第一运算放大器的负电源端4接地。第一运放模块采用电阻R7、电阻R9组成偏置网络，将第一运放模块的偏置电平设置在VDD12V的中间，同时利用电容C6使第一运放模块只放大交流信号，不放大直流信号；第一运放模块采用R3和R1构成放大网络，使信号放大到0～12V之间波动的正弦波，提高信号的能量。

第一谐振模块中电容C2的一端与第一运算放大器的输出端1连接，电容C2的另一端与电感L2连接，所述电感L2的另一端接地；电容C2和电感L2构成发射天线，将微处理器的PTA0引脚输出的方波进行发射。第一谐振模块采用电容C2和电感L2构成的谐振模块在第一运放模块的驱动下工作，达到谐振状态，并将信号能量辐射出去。

第二选频网络模块中电容C7的一端与所述微处理器的引脚7连接，电容C7的另一端与电阻R11连接，电阻R11的另一端分别与电容C9及电阻R14连接，电容C9及电阻R14的另一端均接地。

第二运放模块中第二运算放大器的同相端3分别与电阻R13及电阻R16连接，电阻R13的另一端接地，电阻R16的另一端分别与电阻R15、电阻R17及电容C10连接，所述电阻R17及电容C10的另一端均接地，所述电阻R15的另一端连接供电电压VDD；第二运算放大器的的反相端2分别与电阻R12及电阻R10连接，所述电阻R10的另一端与第二运算放大器的输出端1连接，所述电阻R12的另一端与电阻R11的另一端连接，第二运算放大器的正电源端8连接供电电压VDD，第二运算放大器的负电源端4接地。第二运放模块采用电阻R15、电阻R17组成偏置网络，将第二运放模块的偏置电平设置在VDD12V的中间，同时利用电容C10使第二运放模块只放大交流信号，不放大直流信号；第二运放模块采用R12和R10构成放大网络，使信号放大到0～12V之间波动的正弦波，提高信号的能量。

第二谐振模块中电容C8的一端与第二运算放大器的输出端1连接，电容C8的另一端与电感L3连接，所述电感L3的另一端接地；电容C8和电感L3构成发射天线，将微处理器的PTA1引脚输出的方波进行发射。第二谐振模块采用电容C8和电感L3构成的谐振模块在第二运放模块的驱动下工作，达到谐振状态，并将信号能量辐射出去。

第三选频网络模块中电容C11的一端与所述微处理器的引脚6连接，电容C11的另一端与电阻R19连接，电阻R19的另一端分别与电容C13及电阻R22连接，电容C13及电阻R22的另一端均接地。

第三运放模块中第三运算放大器的同相端3分别与电阻R21及电阻R24连接，电阻R21的另一端接地，电阻R24的另一端分别与电阻R23、电阻R25及电容C14连接，所述电阻R25及电容C14的另一端均接地，所述电阻R23的另一端连接供电电压VDD；第三运算放大器的的反相端2分别与电阻R20及电阻R18连接，所述电阻R18的另一端与第三运算放大器的输出端1连接，所述电阻R20的另一端与电阻R19的另一端连接，第三运算放大器的正电源端8连接供电电压VDD，第三运算放大器的负电源端4接地。第三运放模块采用电阻R23、电阻R25组成偏置网络，将第三运放模块的偏置电平设置在VDD12V的中间；同时利用电容C14使第三运放模块只放大交流信号，不放大直流信号；第三运放模块采用R20和R18构成放大网络，使信号放大到0～12V之间波动的正弦波，提高信号的能量。

第三谐振模块中电容C12的一端与第三运算放大器的输出端1连接，电容C12的另一端与电感L4连接，所述电感L4的另一端接地；电容C12和电感L4构成发射天线，将微处理器的PTA2引脚输出的方波进行发射。第三谐振模块采用电容C12和电感L4构成的谐振模块在第三运放模块的驱动下工作，达到谐振状态，并将信号能量辐射出去。

上述电源模块采用稳压芯片LM2576及外围电路组成5V稳压电源为MCU供电，其中稳压芯片的引脚1分别与电阻R4及电容C4连接，所述电阻R4的另一端与二极管D1的负极连接，所述电容C4的另一端接地，所述二极管D1的正极分别与电源接口J1的引脚2及供电电压VDD连接，所述电源接口J1的引脚1接地，所述稳压芯片的引脚5和3均接地，稳压芯片的引脚4连接供电电压VCC，稳压芯片的引脚2分别与电感L1及二极管D2的负极连接，所述电感L1的另一端与稳压芯片的引脚4及电容C5连接，所述二极管D2的正极接地，所述电容C5的另一端接地。电源模块通过稳压芯片LM2576及外围电路实现输入直流12V到直流5V的变换，提供微处理器的工作电平。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本实用新型的原理，应被理解为本实用新型的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本实用新型公开的这些技术启示做出各种不脱离本实用新型实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种低频电磁感应信号发射电路，其特征在于，包括一微处理器、多个选频网络模块、多个运放模块、多个谐振模块和一电源模块，所述微处理器的输出端分别与各个选频网络模块的输入端连接，所述选频网络模块的输出端与对应运放模块的输入端连接，所述运放模块的输出端与对应谐振模块的输入端连接，所述谐振模块发射低频电磁感应发射信号，所述电源模块向微处理器供电。

2.如权利要求1所述的低频电磁感应信号发射电路，其特征在于，所述微处理器包括QD4单片机，所述QD4单片机的引脚3连接供电电压VCC，引脚4接地，引脚6、7、8分别输出方波至各个选频网络模块。

3.如权利要求2所述的低频电磁感应信号发射电路，其特征在于，所述选频网络模块设置为三个，分别为第一选频网络模块、第二选频网络模块、第三选频网络模块；所述运放模块设置为三个，分别为第一运放模块、第二运放模块、第三运放模块；所述谐振模块设置为三个，分别为第一谐振模块、第二谐振模块、第三谐振模块；所述第一选频网络模块、第一运放模块及第一谐振模块依次连接，所述第二选频网络模块、第二运放模块及第二谐振模块依次连接，所述第三选频网络模块、第三运放模块及第三谐振模块依次连接。

4.如权利要求3所述的低频电磁感应信号发射电路，其特征在于，所述第一选频网络模块中电容C1的一端与所述微处理器的引脚8连接，电容C1的另一端与电阻R2连接，电阻R2的另一端分别与电容C3及电阻R6连接，电容C3及电阻R6的另一端均接地。

5.如权利要求4所述的低频电磁感应信号发射电路，其特征在于，所述第一运放模块中第一运算放大器的同相端分别与电阻R5及电阻R8连接，电阻R5的另一端接地，电阻R8的另一端分别与电阻R7、电阻R9及电容C6连接，所述电阻R9及电容C6的另一端均接地，所述电阻R7的另一端连接供电电压VDD；第一运算放大器的反相端分别与电阻R1及电阻R3连接，所述电阻R1的另一端与第一运算放大器的输出端连接，所述电阻R3的另一端与电阻R2的另一端连接；所述第一谐振模块中电容C2的一端与第一运算放大器的输出端连接，电容C2的另一端与电感L2连接，所述电感L2的另一端接地。

6.如权利要求5所述的低频电磁感应信号发射电路，其特征在于，所述第二选频网络模块中电容C7的一端与所述微处理器的引脚7连接，电容C7的另一端与电阻R11连接，电阻R11的另一端分别与电容C9及电阻R14连接，电容C9及电阻R14的另一端均接地。

7.如权利要求6所述的低频电磁感应信号发射电路，其特征在于，所述第二运放模块中第二运算放大器的同相端分别与电阻R13及电阻R16连接，电阻R13的另一端接地，电阻R16的另一端分别与电阻R15、电阻R17及电容C10连接，所述电阻R17及电容C10的另一端均接地，所述电阻R15的另一端连接供电电压VDD；第二运算放大器的反相端分别与电阻R12及电阻R10连接，所述电阻R10的另一端与第二运算放大器的输出端连接，所述电阻R12的另一端与电阻R11的另一端连接；所述第二谐振模块中电容C8的一端与第二运算放大器的输出端连接，电容C8的另一端与电感L3连接，所述电感L3的另一端接地。

8.如权利要求7所述的低频电磁感应信号发射电路，其特征在于，所述第三选频网络模块中电容C11的一端与所述微处理器的引脚6连接，电容C11的另一端与电阻R19连接，电阻R19的另一端分别与电容C13及电阻R22连接，电容C13及电阻R22的另一端均接地。

9.如权利要求8所述的低频电磁感应信号发射电路，其特征在于，所述第三运放模块中第三运算放大器的同相端分别与电阻R21及电阻R24连接，电阻R21的另一端接地，电阻R24的另一端分别与电阻R23、电阻R25及电容C14连接，所述电阻R25及电容C14的另一端均接地，所述电阻R23的另一端连接供电电压VDD；第三运算放大器的反相端分别与电阻R20及电阻R18连接，所述电阻R18的另一端与第三运算放大器的输出端连接，所述电阻R20的另一端与电阻R19的另一端连接；所述第三谐振模块中电容C12的一端与第三运算放大器的输出端连接，电容C12的另一端与电感L4连接，所述电感L4的另一端接地。

10.如权利要求9所述的低频电磁感应信号发射电路，其特征在于，所述电源模块中稳压芯片的引脚1分别与电阻R4及电容C4连接，所述电阻R4的另一端与二极管D1的负极连接，所述电容C4的另一端接地，所述二极管D1的正极分别与电源接口J1的引脚2及供电电压VDD连接，所述电源接口J1的引脚1接地，所述稳压芯片的引脚5和3均接地，稳压芯片的引脚4连接供电电压VCC，稳压芯片的引脚2分别与电感L1及二极管D2的负极连接，所述电感L1的另一端与稳压芯片的引脚4及电容C5连接，所述二极管D2的正极接地，所述电容C5的另一端接地。