RU1383U1 - Устройство для бесконтактной передачи электрических сигналов - Google Patents

Abstract

1. Устройство для бесконтактной передачи электрических сигналов, содержащее первый и второй стыкуемые одной своей стороной узлы, в каждом из которых установлен Ш-образный сердечник, причем стержни обоих сердечников обращены друг к другу, на среднем стержне Ш-образного сердечника каждого стыкуемого узла размещена первая катушка индуктивности, отличающееся тем, что на крайних стержнях каждого Ш-образного сердечника размещены половины второй катушки индуктивности, намотанные и/или соединенные так, чтобы их магнитные потоки имели равную величину и встречное направление в среднем стержне того же Ш-образного сердечника.2. Устройство для бесконтактной передачи электрических сигналов, содержащее первый стыкуемый узел, охватывающий с двух сторон второй стыкуемый узел и имеющий по крайней мере с одной охватывающей стороны Ш-образный сердечник с размещенной на его центральном стержне первой катушкой индуктивности, второй стыкуемый узел снабжен катушкой индуктивности, ось которой соответствует оси первой катушки индуктивности первого стыкуемого узла, отличающееся тем, что на крайних стержнях Ш-образного сердечника размещены половины второй катушки индуктивности, намотанные и/или соединенные так, чтобы их магнитные потоки имели равную величину и встречное направление в среднем стержне Ш-образного сердечника, а второй стыкуемый узел снабжен плоскими катушками индуктивности, оси которых соответствуют осям катушек индуктивности первого стыкуемого узла.3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что в центре плоских катушек индуктивности второго стыкуемого узла размещены стержневые магнитопроводы.4. Устройство по

Description

Полезння модель относится к технике электрической связц, в частности к электромагнитным устройствам бесконтактной передачи электрической энергии, и может быть использована, например для обеспечения питания электронной схемы персональных Щ1,ентификационных карт и обеспечения информационной двухсторонней связи её с устройствами, обеспечивающим доступ абонента к ПЭВМ, аппаратуре связи, спецзамкам, а также может быть использована в технике считывания носителей информации.

Известно устройство для двухсторонней передачи данных, которое содержит трансформатор, на первичную обмотку которого подаются сигналы данных в виде последовательности биполярных импульсов, преобразовательнве элементы, соединенные с вторичной обмоткой трансформатора, обеспечивающие прием этих данных и щ сковие токовые схемы, соединенные со вторичной обмоткой трансфррматора и генерирующие второй роток данных в вервичной обмотке ( см.Япония, ак.з.№ 58-12779, КШК H04A5/I4).

К недостаткам данного устройства можно отнести то, что при обеспечении двухсторонней передачи информации, оно не обеспечивает пвредахзу энергии для питания электронных схем, и при этом имеет низкий .

Известно также уст||5ройство для обеспечения двухсторонней связи между карточкой считывания и считывающим приемным устройством, осу ществляемой с помощью электромагнитного поля.В электронную внецу карточки входят две последовательно аовдиненныв катушки, которые бБ®спечивают пвредану энергии и тактовой частоты для питания управляющего

--2триггера и запоминающего устрр ства, в котором хранятся данные опознавания.Катушки вторичной обмотки трансформатора с зазором соединены с эмиттерно-коллекторной цепью разрядного транзистора, обеспечивающее го шунтирование трансформатора и за счет этого передачу информации обратного канала в приемное считывающее устройство (см. Великобритания, п. №2176327, ОП.1986, 1ЖЖ а-06К7/08 ).

К недостаткам этого устрой ства следует отнести малую достоверность передачи информации в обратном канале, недостаточно высокую помехозащищенность конфиденциальной информации,Н51несенной на карточку, т.к. она передается ( инфориация) за счет модуляции мощного сигнала несущей частоты, что увеличивает 301 его излучения.

Эти два приведенных технических решений (ак.з.Японии;п,Великобритании) могут быть приняты за общие аналоги для обоих вариантов предлагаемой полезной модели устройства для бесконтактной передачи электрических сигналов, как средства того же назначения и с совокупностью признаков, сходных с предлагаемой совокупностью существенных признаков.

Наиболее близким аналогом (прототипом) по совокупности признаков к I- oivjy варианту полезной модели является устройство для бесконтактной передани электрических сигналов, приведенное в описании заявки ФРГ , 0 №3331694,оп. 1985, ШЖ Q06K7/08. Это устройство содержит первый И второй стыкуемые одной своей стороной узлы.В кагкдом узле установлен Ш - образный сердечник, притом стержни обоих сердечников обращены друг к другу, на среднем стержне Ш -образного сердечника каждого стыкуемого узла размещена катушка индуктивности.

Недостатком этого устройства является ;

невозможность одновременной передачи двух электрических сигналов, что приводит к увеличению габаритов и слжности многоканального устройства для бесконтактной передачи электрических сигналов.

f

- oj -I

Наиболее бдизким ана: логом (прототипом) по совокупности признаков к BTOpoivQT ( 2-ому) варианту полезной модели является устройство для бесконтактной передачи сигналов (см.п.Великобритании, F 2082816, оп,1982 МПК в06К7/08). Это устройстЕо сог, первый стыкуемйй узел, охватывающий с двух сторон второй стыкуемый узел и имеющий по крайней мере один сердечник,9 размещенной на его центральном стержне катушкой индуктивности, а второй стыкуемый узел снабжен катушкой индуктивности, ось которой соответствует оси катушки первого стыкуемого узла, при этом сердечник последнего имеев в сечении Ш- образцую форму.

К недостаткам данного устройства можно отнести следующее : невозможность одновременной передачи двух электрических сигналов, помимо

этого, использование во втором стыкуемом узле нестандартного ферритового сердечника, что приводит к увеличению габаритов, сдожности и стоимости многоканального устройства для бесконтактной передачи электричеиких сигналов.

. Таким образом в данных устройствах не достигается высокая достоверность передачи информации, и эти устройства не обладают достаточной помехозащищенностью конфиденциальной информации.

Целью создания полезной модели устройства для бесконтактной передачи электрических сигналов, её вариантов является достижение техничеикого результата, заключающегося в увеличении достоверности niредачм информации и повышении помехозащищенности устройства, в обоих вариантах полезной мод ели ( устройство одного iv-oro же

назначения) это достигается путем достижения обеспечения двухканальной передачи электрических сигналов.

Сущность полезной модели уст ройства для бесконтактной передачи электрических сигналов по I - ому варианту.

Предложенная полезная модель характеризуется совокупностью существенных признаков:

- Kf

л

размещена первая катушка индуктивности IV/A/ К/Л -на крайних стержнях каждого Ш -образнго сердечника размещены половины второй катушки индуктивности .A; 11/2.

-намотка и/или соединение этих половин выполнено так, чтобы их магнитные потоки имели равную величи и встречное направление в среднем стержне того же Ш -образного сердечника;( см.фиг I а, б).

Два последних существенных признака являются отличннми от совокупности признаков прототипа.

Предлагаемое устройство для бесконтактной передачи электрических сигналов обеспечивает, двух каеалы ю передачу электрических сигналов, несущих информации или электрическую энергию.

Передача двух различных сигналов и обеспечение взаимной помехозащищенности каналов в yt стройстве осуществлена выполнением на стыкуемых узлах по Ш - образному сердечнику с катушками индуктивности на кшкдом, обеспечивающш.да электрическое и пространственное разделение каналов передачи электрических сигналов.Взаимное расположение и :включение катущек образует дифф.еренциальный электромагнитннй мост, в котором катушки, расположенные на внешних стержнях ( по половине второй катушки на каждом Ш-образном сердечнике ) являются частью одного канала передачи (см. фигЛб |Л4/}Уу IiMc y HlJb-ot ) а катушки, расположенные на средних стержнях Ш-образных сердечников, являются частью другогог канала передачи ( см. 16, I/VV4: ).

Симдетричность расположения сердечников и катушек на них обеспечивает взаимное гюдавление паразитного сигнала из соседнего канала до

величины - 40 дб., что соответствует достоверности передачи 10 - 16.

Малая электромагнитная мощность при передачи информации, сосредоточенная в зазорах, обеспечивает конфиденциальность передачи информации.

-«- Sb fy/f/zt

V 5

-в Са щность полезной модели устройства для бесконтактной передачи электрических сигналов по второму ( 2-ому) варианту исполнения. В данном варианте это устройство того же назначения - устройство для бесконтактной передачи электрических сигналов и,обеспечиваю1цее достижение одним |й тем же путем .того же технического результата, а уменно: увеличение досвоверноити передачи информации и повышение помехозащищенности устройства.

Полезная модель устройства по. второму варианту исполнения характеризуется следующей совокупностью существенных признаков:

а)содержит два стыкуемых узла (см.фиг.2а, поз I, 2),

б)первый стыкуемый узел охватывает с 2 -х сторон вшорой стыкуе /шй узел,

в)первый узел имеет по KpaiiKOK м&се с одной охватывагощвй стороны

Ш- образный сердечник, с размйщенной на его иектральном стеркне первой катушкой индуктивности (см.сиг. ),

г)второй стыкуемый узел снабжен катушкой индуктивнрсти ( ), ось которой соответствует оси первой катушки индуктивности первого стыкуемого узла ( W/y} ),

д)на крайних стержнях Ш- образного сердечника размещвнвы половины второй катушки индуктивности ( 1 2/1--/ Wz-A- ),

@) Н81ЛОТКП. И /ИЛИ соединение этих половин катуинк Еыполпены так, чтобы их маннитные потоки имели раьаую ьеличицу и встрячно® направление в среднем ст@рж 1е Ш- образного сердечника,

ж) второй стыкуемый узел снабжен плоскигли или печатными катушками индуктивности ( VlgLjit-/; .К ), оси которых соответствуют осям катушек индукктивности первого стыкуемого узла (WzA-) WzA-Ji- ) Существенные признаки д, в, ж являются отличительными признаками от прототипа.

5- Д/

„ в -в центре плоских катушек йндуктивноси второго стыкуемого узла размещены стержневые магниторроводы;

-первый cTbiKjiSMbiE узел ножет быть на второй его охЕатывающфй стороне таким же Ш--образчь.ч/ сердечником с катушками индуктивности, как на его первой охватывающей стороне, со встречной ориентацие Гстержней обоих Ш-образных сердечников .

« первый стыкуемый узел может быть снабжен на второй oxBa.THEajoi щей стороне паесивным магниторроводом нэлроткв Ш-образного сердечника.

Вьшолнение одного из стыкуемых узлов с плоскими или печатнытли катушками индуктивности, а второго узла с введенным дополнительньид Ш-образным сердечником с катушкалуги индуктивности и расположенным напротив первого сердечника, приводит к лшеньшению габаритов устро ства,

В предлагаемом варианте полезной модели узел с пдоскими катушками имеет малую толщину, почти плоский и легко помещается в зазор между Ш-образными сердечниками другого , который расположен по обе стрроны узла с плоскими катушка ми (см.2а,б,).

Симметричность расположения плоских катушек обеспечивает подавлнние паразитных сигналов соседе го канала, т.е. как в случае выполнения первого варианта полезной модели устройства.

Один из Ш-образных сердечникОЕ (см,фиг.За) узла, расположенного по обе еурроны другого, MOEQT быть на плоский паееивный магнитопроаод (ферромагнитный сердечник), обеспечивающий за Гз1К нк§ магFMTi x потокор.Это приводит к упрощению кострукции устройства, и уменьшению габаритов полезной модели.

Выполнение в центральных отверстиях плоских катушек етергневых магнитопроводов позволяет повысить КПД уетройетва и уменьшить паразитные поля расс9яния(ем,фиг.2а,поз.6)

- / -

О лдво&ь первого и второго вариантов выполнения полезной иодели поясняется чертежшли,

Ка фигЛ а, б - представлен первый Еягиант выполнения полезной молели и схема соединения инлуктиввостет.

ha фиг. 2 а, б, За, б - представлен второй вариант вьшолнения полезной модели е кокструктивньми особекностжш её , выполаения и схемы соединения.

Полезная модель устройства для бесконтактной передачи электрических сигналов содержит первый стыкуемый узел,например узел управлвния-П03.1 (УУ), расположенный в аппаратуре связи, в замковом устройстве и т.д., и второй,стыкуемый с ним, подвижный узл -поз.2, например персональная идентификационная карточка (ИК).В узле управления (I) и в узле (2) установлены Ш-образные сердечники (поз.3,4),стержни обоих сердечнишв обращены друг к другу,На среднем сиержне Ш-образнопо сердечника каждого стыкуемого узла размещена первая катушка индуктивности А/УЛ| yi//fK; .На крайних стержнях каждого Ш-образного сердечника размещены половинки второй, катушки идпуктивности 1/1/2Д-/ )--/ Vl4/C- намотанные и/или соединенные так, чтобы их магнитные потоки имели равную величину и встречное направление в среднем стержне того же сердечника.Катушки обеспечивают прохождение электрических сигнадов по образованному пврвоцу каналу передачи, а половинки второй катушкиVl /4-У; J 2-r-// WzKразмещенные на крайних стержнях каждого Ш-образного сердечника, обеспечивают прохождение электрических вигналов второго канала передачи. При этом напрвление прохождения сигналов в канадах быть выбрано за счет включения передающих и премных схем формирования (на чер. не показано).

Схема соединения катушек по фигЛ б обеспечивает развязку сигналов за счат взаимной компенсации всиречных магнитных потоков Фр второго канала в средних стержнях и взаимной компенсации наведенной ЭДС магнитного потока Ф-j- канала ) 2.-2, H A-Vi Иб/г-

- -// К/. W -II-Л/ - вВзаимнанкомпенсация сигналов помехи в каждом канале обеспечивается за счет симметричности сердечников (3,4) и катушек , помеха не превышает 40 дб. В с. ;лучае выполнения полезной модели по второь варианту (см.фиг. 2 а, б; За, б,): первый стыкуемый узел (I) охватывает с двух сторон второй стыкуемый узел (2).Первый узел снабжен по крайней мереже одной охватывающей стороны Ш образным сердечником (3) с размещенной на его центральном стержне катушки индуктивности 1/1///4/ и на средних его стержнях размещены половины второй катушки индуктивностиУ1/ у - /li f- так, что их магнитные потоки имеют равную величину и встречное направление в среднем стержне, а второй узел снабжен катушкой индуктивности liVK ось которой соответствует оси первой катушки индуктивности Pf( первого узла.Узел (2) снабжен плос кими или печатнышл катушками индуктивности Wu-Z ,оси которых соответствуют осям катушек индуктивности узла (I). Узел (I) может иметь на второй своей стороне Ш- образный сердечник (5),аналогичный первому(З), с катушками индуктивности И///., Д4 ,со встречной ориентацией стержней обоих Ш- образных сердечников. Принцип работы этого исполнения устройства аналогичен варианту исполнения, приведенному на фиг.1 а, б. Выполнение катушек в узле (2) плоскими или печатными, полученными , например, методом травления или напыления, позволяет значительно уменьшить толщину эвого узла, т.е. персональной идентификационной карты. С целью увеличения КЦЦ устройства и уменьшения паразитных полей рассеяния в центральных отверстиях катушек rfeXf-// l/r jifZ; помещают стержневые сердечники (6) из ферроматериала. С цельй уменьшения набаритов узла (I) и упрощения конструкции или катуш|1 1ми индентификационной картн (УЗЛА 2).

Устройство для бесконтактной передачи электричемких сигналов работает следующим .

На входы каналов передачи ( блок-схема на черт, не показана ) подаются электрические сигналы в виде имщ -льсной последовательности,при этом (как видно из фиг,16, 26,36) каналы обратимы, и вход выход каждого канала передачи определяются теми схемами, которые к ним подключаются (на черт, не показано) .Развязка между сигналами, подаваемвми в первый и второй каналы обеспечивается более 40 дб, что в свою очередь обес пе |Ивает функционирование этих устройств.

Полезная модель устройства для бесконтактной передачи электрических ввгналов может найти широкое применение в народном хозяйстве, в самых различных областях, напрш ер, если узел (2) это ключ, а узел (I) установлен в дверь - то это надежный замок;узел (2) при стыковке с узлом (I) может обеспечить передачу информации и энергии для работы идентификационной карты, разрешающей доступ к банковско1яу счету, информации в ПЭШ, аппаратуре связи и т.д.

Помимо ЭТОГО; устройство для бесконтактной передачи элвктрическ(иХ сигналов обладает рядом преимуществ ( по сравнению с имеющимивя):

-отсутствие при передаче взаимной модуляции существеьшо уменьшает зину паразитного излучения;

-отсутствие электртмвских контактов на стыкуемых узлах - в персональной к0те и в устройстве управления- позволяет существенно повысить надежность работы устройства и достоверйовть первдач|(( инфорлащи при многократном сочленении стыкуемых узлов, при этом обеспечивается достижение высокой помехозащищенности каналов передачи в устройстве.

е ГШ

Claims (5)

1. Устройство для бесконтактной передачи электрических сигналов, содержащее первый и второй стыкуемые одной своей стороной узлы, в каждом из которых установлен Ш-образный сердечник, причем стержни обоих сердечников обращены друг к другу, на среднем стержне Ш-образного сердечника каждого стыкуемого узла размещена первая катушка индуктивности, отличающееся тем, что на крайних стержнях каждого Ш-образного сердечника размещены половины второй катушки индуктивности, намотанные и/или соединенные так, чтобы их магнитные потоки имели равную величину и встречное направление в среднем стержне того же Ш-образного сердечника.

2. Устройство для бесконтактной передачи электрических сигналов, содержащее первый стыкуемый узел, охватывающий с двух сторон второй стыкуемый узел и имеющий по крайней мере с одной охватывающей стороны Ш-образный сердечник с размещенной на его центральном стержне первой катушкой индуктивности, второй стыкуемый узел снабжен катушкой индуктивности, ось которой соответствует оси первой катушки индуктивности первого стыкуемого узла, отличающееся тем, что на крайних стержнях Ш-образного сердечника размещены половины второй катушки индуктивности, намотанные и/или соединенные так, чтобы их магнитные потоки имели равную величину и встречное направление в среднем стержне Ш-образного сердечника, а второй стыкуемый узел снабжен плоскими катушками индуктивности, оси которых соответствуют осям катушек индуктивности первого стыкуемого узла.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что в центре плоских катушек индуктивности второго стыкуемого узла размещены стержневые магнитопроводы.

4. Устройство по п. 2 или 3, отличающееся тем, что первый стыкуемый узел снабжен на второй охватывающей стороне таким же Ш-образным сердечником с катушками индуктивности, как на его первой охватывающей стороне, со встречной ориентацией стержней обоих Ш-образных сердечников.

5. Устройство по п. 2 или 3, отличающееся тем, что первый стыкуемый узел снабжен на второй охватывающей стороне пассивным магнитопроводом напротив Ш-образного сердечника.