Система обміну даними на основі безконтактного зв’язку між терміналом і мобільними об’єктами з дистанційним живленням

1 Система для обміну даних, що містить щонайменше один термінал і множину портативних об'єісгів для взаємодії з терміналом шляхом безконтаїсгного зв'язку, що містить термінал (100), що містить котушку (102) для утворювання магнітного поля, засіб для передачі даних, який взаємодіє з котушкою і містить засіб (108) формування змінного сигналу і засіб (110) амплітудної модуляції, і засіб (118, 116) для прийому даних, який взаємодіє з котушкою, портативний об'єкт (200), який має електронну схему, що дистанційно живиться терміналом, і містить котушку (202) для сприйняття модульованого магнітного поля від термінала або для вироблення відгуку за допомогою модульованого збурювання магнітного поля, засіб перетворення, що взаємодіє з котушкою портативного об'єкта, для перетворення сприйнятого магнітного поля в напругу («d») постійного струму для живлення схеми портативного об'єкта, причому зазначений засіб містить каскад (210) випрямлення і каскад (212) фільтрації, і засіб для передачі даних і засіб для прийому даних, який також взаємодіє з котушкою портативного об'єкта, причому засіб для прийому даних включає засіб (218) амплітудної демодуляції сигналу, сприйнятого котушкою, при цьому засіб (218) амплітудної демодуляції спрацьовує по сигналу («Ь»), який видається на виході з каскадів (210) і (212) випрямлення і фільтрації, яка відрізняється тим, що зазначений безконтактний зв'язок є синхронним безконтактним зв'язком, при цьому робота портативного об'єкта синхронізована за допомогою синхросигналу, визначеного терміналом, кожна з котушок (102, 202) є частиною настроєного резонансного контуру (106, 208), що утворює поле у вільному просторі, при цьому амплітудна модуляція магнітного поля, утворюваного терміналом, є модуляцією малої глибини з коефіцієнтом модуляції, що менше або дорівнює 50%, портативний об'єкт містить схему (220) для виділення синхросигналу, яка призначена для отримання сигналу («а») від настроєного резонансного контуру (208) портативного об'єкта, і для виділення і перетворення синхросигналу ("с", CLK) для синхронізації цифрової схеми (214) портативного об'єкта 2 Система за п 1, яка відрізняється тим, що схема (220) для виділення синхросигналу призначена також для наступної обробки сигналу (PRSCLK) і вказівки, чи присутній синхросигнал у зазначеному сигналі («а»), який отримано від настроєного резонансного контуру (208) 3 Система за п 1, яка відрізняється тим, що коефіцієнт модуляції менше 20% 4 Портативний об'єкт (200) для безконтактного зв'язку з терміналом, який містить електронну схему, яка дистанційно живиться терміналом, яка містить котушку (202) для сприйняття модульованого магнітного поля від термінала або для вироблення відгуку за допомогою модульованого збурювання магнітного поля, засіб перетворення, призначений для взаємодії з котушкою портативного об'єкта, для перетворення зчитаного магнітного поля в напругу («d») постійного струму для живлення схеми портативного об'єкта і який містить каскад (210) випрямлення і каскад (212) фільтрації, і засіб для передачі даних і засіб для прийому даних, призначений для взаємодії з котушкою портативного об'єкта, причому засіб для прийому даних включає засіб (218) для амплітудної демодуляції сигналу, зчитаного котушкою, який спрацьовує по сигналу («Ь»), який видається на виході з каскадів (210) і (212) випрямлення і фільтрації, який відрізняється тим, що зазначений безконтактний зв'язок є синхронним безконтактним зв'язком, при цьому робота портативного об'єкта синхронізована за допомогою синхросигналу, визначеного терміналом, котушка (202) є частиною настроєного резонансного контуру (208), що випромінює поле в порожній простір, зазначений О (О О ю засіб (218) для демодуляції амплітуди сигналу, зчитаного котушкою, являє собою засіб для демодуляції сигналу, модульованого на малій глибині, при коефіцієнті модуляції менше або рівному 50%, при цьому портативний об'єкт містить схему (220) для виділення синхросигналу, призначену для отримання сигналу («а») від настроєного резонансного контуру (208) портативного об'єкта, і для виділення і перетворення синхросигналу («с», CLK) для синхронізації цифрової схеми (214) портативного об'єкта 5 Портативний об'єкт за п 4, яка відрізняється тим, що схема (220) для виділення синхросигналу призначена також для наступної обробки сигналу (PRSCLK) і вказівки чи присутній синхросигнал у зазначеному сигналі («а»), який отримали від настроєного резонансного контуру (208) 6 Портативний об'єкт за п 5, який відрізняється тим, що засіб амплітудної модуляції є засобом (244, 246, 248) зі змінюваним порогом, що порівнюють миттєве значення сигналу, поданого на їхній вхід, із середнім значенням того ж сигналу 7 Портативний об'єкт за п 5 або 6, який відрізняється тим, що засіб амплітудної демодуляції є засобом (244, 250, 252, 260-268), чутливими до швидкості, з якою збільшується миттєве значення прикладеного сигналу 8 Портативний об'єкт за будь-яким з пп 5, 6, 7, який відрізняється тим, що засіб перетворення додатково містить нижче по колу від каскадів (210, 212) випрямлення і фільтрації каскад (216) стабілізації, що включає шунтувальний стабілізуючий елемент (228), встановлений паралельно зі схемою, яка живиться, між и виводами живлення і зв'язаний з резистивним компонентом (230), під'єднаним послідовно в шині живлення схеми, причому шунтувальний стабілізуючий елемент призначений для відводу частини струму живлення, що змінюється, для схеми, так що резистивний елемент і шунтувальний стабілізуючий елемент розсіюють будь-яку надлишкову енергію, яка не потрібна для роботи схеми, при цьому стабілізується напруга («d») живлення на виводах схеми, обмежується розмах («а») напруги на виводах настроєного елемента, який розташовано вище по колу, і запобігається вплив змін споживання струму вище по колу на амплітуду сигналу, який демодулюють Винахід стосується пристрою безконтактного зв'язку між портативним об'єктом і терміналом Безконтактний обмін даними добре відомий Використання цього способу включає керований доступ, електронну оплату (типу «електронного гаманцях») і дистанційну оплату, наприклад, у суспільному транспорті В останньому випадку, кожен користувач, який має портативний об'єкт типу «безконтактної картки» або «безконтактного особистого жетона», здатного обмінюватися інформацією з нерухомим (або, можливо, рухомим) терміналом, шляхом піднесення особистого жетона близько до термінала 57016 9 Портативний об'єкт за п 8, який відрізняється тим, що містить засіб (240) для вибіркової і тимчасової заборони роботи шунтувального стабілізатора 10 Портативний об'єкт за п 9, який відрізняється тим, що містить засіб для виявлення типу зв'язку безконтактного або через контакти, при цьому вибіркова і тимчасова заборона роботи шунтувального стабілізатора здійснюється у ВІДПОВІДЬ на виявлення типу зв'язку через контакти 11 Портативний об'єкт за будь-яким з пп 5 - 10, який відрізняється тим, що електронна схема (204), за винятком котушки (202) настроєного елемента, виконана за технологією монолітних інтегральних схем 12 Портативний об'єкт за будь-яким з пп5-11, який відрізняється тим, що засіб для передачі даних є засобом (222), що працює шляхом модуляції споживання струму нижче по колу від настроєного контуру, причому схема призначена для роботи в двох режимах енергоспоживання - з номінальним енергоспоживанням і з низьким енергоспоживанням, і містить засіб для переведення схеми в режим низького споживання до того, як засіб для передачі даних починає здійснювати модуляцію 13 Термінал (100) для безконтактного зв'язку з портативним об'єктом, який дистанційно живиться терміналом, що містить котушку (102) для випромінювання магнітного поля, засіб для передачі даних, взаємодіючий з котушкою і що містить засіб (108) формування змінного сигналу і засіб (110) амплітудної модуляції, і засіб для прийому даних, взаємодіючий з котушкою, який відрізняється тим, що зазначений безконтактний зв'язок є синхронним безконтактним зв'язком, при цьому робота портативного об'єкта синхронізована за допомогою синхросигналу, визначеного терміналом, котушка є частиною настроєного резонансного контуру (106), що утворює поле у вільному просторі, амплітудна модуляція є модуляцією малої глибини з коефіцієнтом модуляції, що менше або дорівнює 50%, при цьому термінал містить коло (114) для формування синхросигналу (CLK) для синхронізації цифрової схеми (214) процесора портативного об'єкта при синхронному зв'язку 14 Термінал за п 13, який відрізняється тим, що коефіцієнт модуляції менше 20% з тим, щоб забезпечити взаємодію без використання металевого з'єднання між ними Точніше, взаємодія досягається шляхом зміни магнітного поля, створюваного індукційною котушкою (відомий ЯК «індукційний спосіб») Для цього термінал включає індуктивну схему, збуджувану перемінним сигналом, який створює перемінне магнітне поле в навколишньому просторі Знаходячись у цьому просторі, портативний об'єкт виявляє поле і реагує за допомогою модуляції навантаження, яке утворюється портативним об'єктом, який взаємодіє з терміналом Ця зміна виявляється терміналом, що встановлює таким чином шука 57016 напруги живлення (через зміни середнього рівня ний двосторонній звязок магнітного поля в залежності від відстані між об'Винахід стосується портативного об'єкта, який єктом і терміналом або через нестійкі зміни велидистанційно живиться портативним об'єктом, тобчини споживаного струму) і в модуляції магнітного то одержує своє живлення від магнітної енергії, що поля, коли модуляція є амплітудною модуляцією випромінюється терміналом, точніше, винахід стоТаким чином, перешкоди або незначні зміни мосується випадку, коли віддалена енергія поглинажуть бути невірно інтерпретовані як модуляція ється портативним об'єктом за допомогою тієї ж сигналу з наступним внесенням погрішностей при котушки, що використовується для виконання фунпередачі кції зв'язку Винахід також розглядає варіант, коли інфорНа відміну від цього, коли об'єкт передає сигмація передається від термінала до портативного нали в термінал, модуляція шляхом зміни наваноб'єкта за допомогою амплітудної модуляції У таження настроєного контуру вносить примусову цьому випадку портативний об'єкт містить засіб зміну у величину струму, споживаного портативдля демодуляції амплітуди сигналу, зчитаного коним об'єктом, і це відбивається на загальній подачі тушкою живлення до схем об'єкта і сполучено з небезпекою недостатнього живлення об'єкта на деяких У патенті US-A-4650981 описана система безстадіях модуляції контактного зв'язку, при якій портативний об'єкт розміщений у повітряному зазорі магнітного ланЯк зазначено вище, дистанційне живлення поцюга термінала, при цьому взаємодія досягається, ртативного об'єкта за допомогою магнітного поля коли користувач вставляє портативний об'єкт у не вільне від недоліків (ці аспекти пояснюються в призначений для зчитування проріз термінала докладному описі), і до даного часу це обмежило Таким чином, котушка портативного об'єкта вмівикористання цього пристрою, незважаючи на його щується в магнітний ланцюг термінала, забезпедостоїнства, або звело його до дуже специфічних чуючи тим самим шукану взаємодію, при цьому додатків, наприклад - коли відстань між термінаінформація передається в обох напрямках між лом і об'єктом мала і постійна, як у випадку, розтерміналом і портативним об'єктом, а портативний глянутому у вищезгаданому патенті US-A-4650981 об'єкт дистанційно живиться від магнітної енергії, Завдання винаходу полягає в тому, щоб звесвироблюваної терміналом Для цього портативний ти до мінімуму різні недоліки в системі безконтактоб'єкт включає єдину котушку, яка зчитує магнітне ного зв'язку між терміналом і об'єктом, що дистанполе з термінала і яка зв'язана із засобом переційно живиться, яка дозволяє зовсім безпечно житворення (для випрямлення і фільтрації), щоб завити електронні схеми об'єкта без будь-якого рибезпечити одержання напруги живлення постійнозику появи перешкод і з мінімальним керуванням го струму, а також із засобом амплітудної демодуенергією, одержуваною від термінала і яка поглиляції, що працює нижче по ланцюзі від засобу пенається портативним об'єктом ретворення, щоб виділити інформаційну складову Інше завдання винаходу полягає в тому, щоб із сигналу, що випромінюється терміналом забезпечити можливість зв'язку синхронного, типу, тобто зв'язку, при якому робота картки синхроніВ основу даного винаходу поставлене завданзуються за допомогою синхросигналу, який визнаня розробки пристрою для безконтактного обміну чається терміналом Це широко застосовується з даними вищезгаданого типу, який взаємодіє з магкартками, що мають контакти (стандарт ІСО 7816нітним полем, яке випромінюється у вільний прос3 спеціально обумовлює ряд контактів для перетір, тобто, коли портативний об'єкт просто є присудачі синхросигналу у випадку синхронного зв'язку), тнім у заданому МІСЦІ навколо котушки термінала, однак, незважаючи на його очевидні переваги, орієнтований довільним чином і знаходиться на мало застосовується в безконтактних системах деякій відстані від котушки, що може змінюватися через труднощі, що супроводжують передачу інмета - забезпечити встановлення безконтактного формації синхросигналу від термінала до портатизв'язку з терміналами "неручного" типу (тобто, при вного об'єкта пропусканні через контролюючий логічний елемент) або з терміналами, при наявності яких кориСистема, що відповідає винаходові, є систестувача просять просто вставити особистий жетон мою типу, розкритого в патенті US-A-4650981, тобу призначену для зчитування зону малого розміру то, вона є системою, у якій термінал містить котуабо помістити особистий жетон навпроти такої шку, придатну для випромінювання магнітного зони, але при будь-якій орієнтації і з певним розміполя, засіб для передачі даних, взаємодіючий з ром геометричного зазора між терміналом і портакотушкою і який містить засіб формування перетивним об'єктом мінного сигналу і засіб амплітудної модуляції і засіб для прийому даних, взаємодіючий із котушкою При цьому дистанційне живлення обумовлює Портативний об'єкт має електричну схему, яка недолік, який полягає в наявності залежності від дистанційно живиться терміналом, і містить котушрозміру навколишнього магнітного поля, що може ку для зчитування модульованого магнітного поля, змінюватися дуже значно через більшу або меншу що виходить від термінала, або для виробітки відблизькість портативного об'єкта до термінала Такі гуку за допомогою модульованого збуджуваного дуже великі зміни розміру магнітного поля відразу магнітного поля, засіб перетворення, що взаємодіє після випрямлення і фільтрації викликають дуже з котушкою портативного об'єкта, для перетворенвеликі зміни в напрузі живлення для портативного ня зчитаного таким чином магнітного поля в напруоб'єкта, які варто виключити за допомогою ВІДПОгу постійного струму для живлення схеми об'єкта, ВІДНОГО каскаду стабілізації причому зазначені засоби містять каскад випрямДругий недолік дистанційного живлення полялення і каскад фільтрації, і засіб для передачі дагає в можливій наявності перешкод між змінами 57016 8 ланнями на креслення, що додаються, на яких однакові позиції позначають ідентичні або функціонально аналогічні елементи Фіг 1 зображує блок-схему системи, що відповідає винаходові в його найбільш загальному вигляді, що містить термінал і портативний об'єкт у полі термінала Фіг 2 зображує конкретний варіант здійснення портативного об'єкта, вказаного на фіг 1 Фіг 3 більш докладно зображує схему стабілізації, вказану на фіг 2 Фіг 4 і 5 більш докладно зображують два можливих варіанти схеми демодуляції, вказаної на фіг 2 Фіг 6 зображує докладне креслення схеми демодуляції, вказаної на фіг 5 Фіг 7 більш докладно зображує схему виділення синхросигналу, вказану на фіг 2 Фіг 8 зображує групу графіків сигналів, що вказують, як дистанційно живиться портативний об'єкт і як виділяється синхросигнал Фіг 9 зображує групу графіків сигналів, що пояснюють як інформація передається від термінала до об'єкта Фіг 10 зображує групу графіків сигналів, що пояснюють як інформація передається від об'єкта до термінала Фіг 11 зображує, як у дворежимній картці здійснюються різні операції перемикання між и двома режимами роботи через контакти і безконтактним Конкретний варіант здійснення системи, що відповідає винаходові, описується з посиланнями на креслення, вказаний на фіг 1 На цьому кресленні позиція 100 позначає термінал, який може бути зв'язаний із портативним об'єктом 200, що знаходиться у безпосередній близькості від нього Термінал містить у собі котушку передачі 102, що зв'язана з конденсатором 104, і утворює настроєний контур 106, призначений для формування модульованого поля магнітної індукції Частота, на яку настроєний контур 106, може складати, наприклад, 13,56Мгц, але це значення, природно, не є обмежувальним, на цьому конкретному виборі зупиняються просто виходячи з того факту, що він відповідає значенню, запропонованому європейпортативний об'єкт містить засіб для вибіркоськими стандартами функцій зв'язку і функцій дисвої і тимчасової заборони роботи шунтового стабітанційного живлення Крім того, це відносно висолізатора, і в цьому випадку краще передбачений ке значення дає можливість конструювати схеми, засіб для виявлення типу зв'язку - безконтактного які мають котушки, що мають з малою КІЛЬКІСТЮ або через контакти, при цьому вибіркова і тимчаВИТКІВ і які прості і дешеві у виготовленні сова заборона роботи шунтового стабілізатора здійснюється у ВІДПОВІДЬ на виявлення зв'язку того Настроєний контур 106 живиться високочастотипу, що проходить через контакти, тним генератором 108 незатухаючих хвиль і модулюється каскадом 110 змішання, збуджуваним вся електронна схема, за винятком котушки переданими сигналами TXD, що поступають із настроєного елемента, виконана за технологією цифрової схеми 112 Робота схеми 112 і, зокрема, монолітних інтегральних схем, і завдання ПОСЛІДОВНОСТІ сигналів TXD синхронізузасіб для передачі даних є засобом, що прається схемою 114, що видає синхросигнал CLK цює шляхом модуляції споживання струму нижче по ланцюзі від настроєного контуру, а схема здатКаскади прийому, які виділяють прийняті дані на працювати в двох режимах енергоспоживання RXD із сигналу, зчитаного між виводами котушки із номінальним енергоспоживанням і з низьким 102, містять схему 116 високочастотної демодуляенергоспоживанням, причому передбачений засіб ції поряд із схемою 118 демодуляції піднесучої, для переведення схеми у режим низького енергоколи способом, що описується нижче, винесено споживання до того, як засіб для передачі даних рішення використовувати модуляцію піднесучої у починає здійснювати зазначену модуляцію напрямку портативний Об'єкт - термінал (цей спосіб, природно, ні в якому разі не є обмежувальним, Далі випливає докладний опис конкретного модуляцію з тим же успіхом можна здійснювати і у варіанта здійснення винаходу, наведений із посиних і засіб для прийому даних, також взаємодіючий з котушкою портативного об'єкта, причому засіб для прийому даних включає засіб для демодуляції амплітуди сигналу, зчитаного котушкою, при цьому засіб амплітудної демодуляції спрацьовує по сигналу, що видається на виході з каскадів випрямлення і фільтрації Система відрізняється тим, що кожна із зазначених котушок утворює частину настроєного резонансного контуру, що випромінює поле в порожній простір, а амплітудна модуляція магнітного поля, яке випромінює термінал, є модуляцією малої глибини з коефіцієнтом модуляції, який, як правило менше або дорівнює 50% Винахід також стосується портативного об'єкта і термінала вищевказаної системи, розглянутими як об'єкти з незалежними характеристиками У ВІДПОВІДНОСТІ з різними кращими другорядними характеристиками винаходу коефіцієнт модуляції менше 20%, засіб амплітудної модуляції є засобом із змінюваним порогом, що порівнює миттєве значення сигналу, поданого на їхній вхід, із середнім значенням того ж сигналу, засіб амплітудної демодуляції є засобом, чутливим до швидкості, з якою збільшується миттєве значення прикладеного сигналу, засіб перетворення додатково містить, нижче по ланцюзі від каскадів випрямлення і фільтрації, каскад стабілізації, що включає шунтовий стабілізувальнии елемент встановлений паралельно із схемою живлення між и виводами живлення і зв'язаний із резистивним компонентом, під'єднаним послідовно в шині живлення схеми, причому шунтовий стабілізувальнии елемент відводить частину струму живлення для схеми, що змінюється так що резистивний елемент і шунтовий стабілізувальнии елемент розсіюють будь-яку надлишкову енергію, яка не потрібна для роботи схеми, і стабілізує напругу живлення на виводах схеми, обмежуючи розмах напруги на виводах настроєного елемента, розташованого вище по ланцюзі, і запобігаючи впливу змін споживання струму вище по ланцюзі на амплітуду демодульованого сигналу, базовій смузі (групова модуляція)) Портативний об'єкт 200 містить у собі котушку 202, що взаємодіє з електронною схемою 204, яка переважно реалізована цілком за технологією виготовлення монолітних інтегральних схем, щоб забезпечити об'єкт малих розмірів, що звичайно має формат "кредитної картки" Наприклад, котушка 202 є друкованою котушкою, а група схем 204 виконана у вигляді прикладної спеціальної друкованої схеми (ПСДС) Котушка 202 взаємодіє з конденсатором 206 з утворенням резонансного контуру 208, настроєного на задану частоту (наприклад, 13,56Мгц), створюючи можливість обміну даними в обох напрямках так називаним "індукційним" способом, а також створюючи можливість дистанційного живлення об'єкта магнітним полем, зчитаним котушкою 202, тобто - тією же котушкою, яка використовується для обміну інформацією Перемінна напруга "а", зчитана - між виводами настроєного контуру 208, прикладається до каскаду 210 однопівперюдного або двопівперюдного випрямлення, за яким іде каскад 212 фільтрації для подачі відфільтрованої випрямленної напруги «Ь» Портативний об'єкт також містить у собі каскад 214 цифрової обробки, як правило, виконаний на основі мікропроцесора, оперативного запам'ятовуючого пристрою (ОЗУ), постійного запам'ятовуючого пристрою (ПЗП) і програмованого ПЗП, що стирається (СППЗП), а також схем сполучення Нижче по ланцюзі від каскадів 210 і 212 випрямлення і фільтрації паралельно під'єднані різні спеціальні каскади, що містять *каскад стабілізації 216, що стабілізує напругу, який видає на своєму виході напругу "d" постійного струму, яка випрямляється, фільтрується і стабілізується і яка подається, зокрема, на позитивний вивід VCC живлення цифрової схеми 214, іншим виводом живлення якої є "земля" GND Цей каскад 216 стабілізації може бути стабілізатором напруги звичайного типу або, у безобмежувальному варіанті, спеціальною схемою, що описується нижче з посиланнями на фіг 2 і З *Каскад 218 демодуляції, який приймає сигнал "Ь" у якості свого вхідного сигналу і який видає демодульований сигнал "є" на своєму виході, який подається на інформаційний вхід RXD цифрової схеми 214 Цей демодулятор може, зокрема, бути демодулятором, який виявляє зміни амплітуди, та/або мати змінюваний поріг, як більш докладно пояснюється нижче з посиланнями на фіг 4, 5 і 6 *Каскад 220 виділення синхросигналу, вхід якого приймає сигнал "а", зчитаний із виводів настроєного контуру 208, і вихід якого видає сигнал "с", подаваний на синхровхід CLK цифрової схеми 214 Каскад 220 виділення синхросигналу може бути розташований або вище по ланцюзі від каскадів 210 і 212 випрямлення і фільтрації, як вказано, або, у противному випадку, нижче по ланцюзі від зазначених каскадів, тобто він може спрацьовувати по сигналу "Ь" замість сигналу "а", все ж, використовувати сигнал "Ь" менш вигідно, оскільки тоді пристрій виділення синхросигналу повинен мати 57016 10 більш високу чутливість, щоб компенсувати згладжування сигналу, здійснене каскадом фільтрації *Каскад 222 модуляції, який працює звичайним чином за рахунок "модуляції навантаження" - технологічного прийому, що полягає в тому, що викликають керовану зміну струму, споживаного настроєним контуром 208, який знаходиться у навколишньому магнітному полі, сформованому терміналом Каскад 222 модуляції містить резистивний елемент 224 (окремий резисторний компонент або, у технології монолітних схем, компонент Моптипу, який не має сітки і діючий як опір), з'єднаний послідовно з елементом 226 (Моп-транзистор), що перемикає, керованим сигналом «f» модуляції, який є присутнім на виході TXD цифрової схеми 214 В одному варіанті, замість розміщення нижче по ланцюзі від схем 210 і 212 випрямлення і фільтрації, каскад 222 модуляції може бути з тим же успіхом розміщений вище по ланцюзі від зазначених схем, як вказано позицією 222' на фіг 1, тобто він може бути під'єднаний безпосереднью до виводів резонансного контуру 208 Таким чином, загальна запропонована структура, у якій каскад 218 демодуляції розташований нижче по ланцюзі від каскадів 210 і 212 випрямлення і фільтрації, має перевагу зниженої чутливості до миттєвих змін у сигналі При наявності портативного об'єкта, який дистанційно живиться здійснення демодуляції по сигналу, який випрямлений і відфільтрований, є можливість зменшити вплив миттєвих змін у живленні протягом періоду коливань Ця особливість стане зрозумілішою із наведеного нижче з посиланнями на графіки сигналів, вказаних на фіг 8, докладного опису роботи демодулятора Нижче, із посиланнями на фіг 2, описаний конкретний варіант здійснення структури, вказаної на фіг1, який відрізняється тим, що містить у собі конкретну структуру, додану каскаду 216 стабілізації, який, як більш докладно пояснюється нижче, є каскадом типу "шунтового стабілізатора", що має шунтовий елемент 228, призначений для керованого відводу струму живлення від цифрової схеми 214 і, таким чином, під'єднаний паралельно з нею між и виводами VCC і GND живлення і заземлення, причому шунтовий компонент зв'язаний із послідовним резистивним елементом 230, що знаходиться в шині живлення VCC вище по ланцюзі від стабілізувального компонента 228 Шунт 228 може бути переважно стабілітроном або, переважно, окремим або вмонтованим компонентом, що функціонально еквівалентний стабілітрону, наприклад компонентом із родини LM185/LM285/LM385, що поставляється "Нейшенл Семікондакторс Корпорейшн", який формує опорну напругу (напругу, яка фіксується або регулюється, в залежності від компонента), споживаючи струм зміщення усього 20мкА і маючи дуже низький динамічний повний опір і робочий діапазон струму від 20мкА до 20мА Компонент 228 може також бути вмонтований у ПСДС у якості монолітного еквівалента такого компонента, що формує опорний сигнал напруги На фіг 3 вказаний конкретний варіант здійс 12 11 57016 нення цієї схеми 216 з використанням компонента необхідності, відфільтрований каскадом 242), а вищеописаного типу, опорний вхідної сигнал найого негативний вхід приймає той же сигнал "Ь", пруги 234 якого зміщений на попередньо визначеале після того, як він пройшов крізь резистивнону величину ділильним мостом 236, 238, під'єднаємнісний ланцюг 246, 248, який діє як інтегратор ним між VCC і "землею" Таким чином, здійснюється порівняння між миттєвим значенням сигналу і усередненим значенням Резистивний елемент 230 може бути окремим сигналу, що являє собою змінюваний поріг поріврезистором або, переважно, вмонтованим моноліняння тним компонентом, наприклад - Моп-елементом, який діє як опір аналогічно компоненту 224 Фіг 5 зображує другий можливий варіант демодулятора 218, який у цьому випадку є демодуПереважно, передбачений також перемикаюлятором, чутливим до змін амплітуди чий компонент типу Моп-транзистора 240, який підтримується в провідному стані при нормальній Після необов'язкового каскаду 242 фільтра роботі сигналом INH, подаваним на його сітку Цей нижніх частот сигнал "Ь" подається в резистивнотранзистор можна перемикати в його непровідний ємнісний ланцюг 250, 252, який діє як дифференстан шляхом подачі простого керуючого сигналу ціатор Сигнал, який видається таким чином, поINH (обов'язково під керуванням програмного задається на позитивний вивід компаратора 244 безпечення з обчислювальної схеми 214), який (який у цьому випадку теж переважно має гістеремає ефект операції заборони роботи шунтового зис), негативний вхід якого підключений до фіксостабілізатора, причому схема після цього повованого потенціалу, наприклад - до нульового ("зедиться так, наче стабілізатор із неї вимкнений мля") У цьому випадку демодулятор реагує на зміни в амплітуді (через наявність каскаду дифеЦю здатність забороняти роботу шунтового ренціатора), незалежно від середнього значення стабілізатора можна використовувати, зокрема, сигналу, компаратор тільки виявляє зміни в середколи бажано живити мікропроцесор високою наньому значенні пругою, уникаючи при цьому ризику руйнування каскаду стабілізації Фіг 6 зображує більш докладний конкретний варіант здійснення такої схеми демодуляції для Цю ситуацію створюють, зокрема, з метою вивиявлення змін в амплітуді Крім фільтра 242 нижпробувань або коли портативний об'єкт є двореніх частот, що складається з резистора 252 і конжимним об'єктом, який можна на вибір використоденсатора 254, є послідовний конденсатор 250, вувати в "безконтактному" режимі (із працюючим який діє як диференціатор у сполученні з резистостабілізатором) або в "контактному" режимі (коли рами 256 - 264 Диференційований у такий спосіб робота стабілізатора заборонена), і тоді стабілізосигнал подається на два симетричних компаратована напруга живлення подається безпосередньо ри 244 і 266, ВИХІДНІ сигнали яких впливають на на один із контактів портативного об'єкта без якої два перехресно зв'язаних тригери 268 і 270, приби то не було потреби в здійсненні спеціальної значених для виробітки двох симетричних сигналів стабілізації, що має місце при дистанційному живленні RXD і RXD відповідної форми Нижче, із посиланнями на фіг 4 - 6, більш доФіг 7 зображує схему 220 виявлення виділення кладно описаний каскад 218 амплітудної демодусинхросигналу ляції На своєму вході ця схема приймає сигнал, Амплітудний демодулятор - це схема, придатзнятий з виводів резонансного контуру 208, і він на для обробки модульованих сигналів, у яких подається на диференціальні входи компаратора глибина модуляції мала Терміни "мала глибина 272, який має гістерезис, що видає синхросигнал модуляції" або "модуляція малої глибини" уживаCLK Цей синхросигнал також подається на обидються для позначення модуляції з коефіцієнтом, ва входи логічного елемента 274 "що виключає що звичайно менше або дорівнює 50%, а краще АБО", на один із входів - безпосередньо, а на інменше 20%, причому "коефіцієнт" визначається як ший - через резистивно-ємнісний ланцюг 276, 278 відношення (АМАХ - AMIN) / (АМАХ + AMIN) максимальЦей резистивно-ємнісний ланцюг накладає на зчиної і мінімальної амплітуд АМАХ І AMIN розглянутого таний сигнал затримку, яка має постійну часу посигналу рядку 1/fcLK (де fdK частота синхросигналу, сфорУ конкретному контексті портативного об'єкта, мованого схемою 114 термінала 100) Вихідний який дистанційно живиться переважно існують сигнал із логічного елемента 274 потім усереднюзадані обмеження живлення, щоб використовувати ється резистивно-ємнісним ланцюгом 280, 282, що коефіцієнт модуляції малої глибини для гарантії має постійну часу, яка значно більша, ніж 1/2fa_K того, що є достатня енергія протягом періодів, ко(краще - біля 1 /fCLK), а потім подається на один із ли модуляція знаходиться в стані малої глибини, входів компаратора 284 для порівняння з фіксоваоскільки амплітудна модуляція має ефект формуним порогом S вання безпосередніх змін миттєвої енергії, яка Синхросигнал CLK слугує для застосування подається на портативний об'єкт, із зміною рівня відповідної синхронізації до схеми 214 цифрового модуляції процесора, тоді як вихід із компаратора 280 видає Фіг 4 зображує перший можливий варіант, у сигнал PRSCLK, який вказує, чи є присутнім синякому демодулятор є адаптивним демодулятором, хросигнал що має змінюваний поріг Для дворежимної картки, однаково придатної Після необов'язкового каскаду 242 фільтра для роботи як у "безконтактному" режимі, так і в нижніх частот схема містить компаратор 244, який "контактному" режимі, сигнал PRSCLK, що вказує, переважно має гістерезис, причому його позитивчи є присутнім або відсутнім синхросигнал, перений вхід приймає демодульований сигнал "Ь" (при важно використовується для інформування циф 14 13 57016 рової схеми про те, що портативний об'єкт знахоусього декілька мікроампер (мінімальний струм диться в середовищі "безконтаїсгного" типу, і для зміщення) ухвалення рішення про ВІДПОВІДНІ ДІЇ, такі, як вибір На відміну від цього, коли об'єкт знаходиться ВІДПОВІДНОГО протоколу зв'язку і включення шунтодуже близько до термінала, напруга "Ь" буде веливого стабілізатора, причому сигнал PRSCLK викокою і різниця потенціалів між "Ь" і "d" також буде ристовується для формування сигналу INH (див великою (декілька вольт), так що струм, що протінаведений вище опис із посиланнями на фігЗ), і кає через шунт 228, буде великим, унаслідок чого тд резистивний елемент 230 і шунт 228 розсіюють надлишкову енергію Фіг 11 докладно зображує різні перемикачі, які Крім своєї чисто електричної функції стабіліу цьому випадку автоматично здійснюють перезації живлення, подаваного на цифрову схему 214, ключення між "безконтактним" режимом і "контакткаскад шунтової стабілізації забезпечує декілька ним" режимом Є наступні контакти 286 CLK (синпереваг стосовно до вищеописаної схеми хросигнал), GND ("земля"), I/O (дані), VCC (живПо-перше, він дає можливість обмежити розлення), RST (скидання в нуль), що відповідають мах напруги в "Ь", а значить і в "а", коли об'єкт знастандарту ІСО 7816-3, на який можна посилатися ходиться близько до термінала, через наявність при необхідності одержання більш докладної інмалого навантаження, яке наведене нижче по лаформації РІЗНІ перемикачі 288 - 296 усі вказані в нцюзі від настроєного контуру 208 через великий "контактному" положенні (зазначеним позицією струм, що протікає через шунт 228, енергія, що "0"), яке є положенням по умовчанню, і вони переспоживається і яка не потрібна для живлення циводяться в "безконтактне" положення (позначене фрової схеми 214, цілком розсіюється у вигляді позицією "1") під керуванням сигналу PRSCLK, тепла подаваного схемою 220 і який вказує, на присутність синхросигналу, який надходить із засобів Це вигідно, зокрема, коли конденсатор 206 навипрямлення і фільтрації строєного контуру 208, є елементом, виконаним за технологією виготовлення монолітних інтегральВиділення синхросигналу також, зокрема, них схем, оскільки це запобігає будь-який ризик краще, коли бажано здійснити модуляцію, яка пропробою конденсатора через надлишкову напругу водиться не у базовій смузі (групова модуляція), а При наявності геометричних обмежень, що наклає модуляцією піднесучої оскільки піднесучу легко даються на інтегральну схему, неможливо виготосформувати шляхом розподілу частоти синхросигвити конденсатори, які мають високі напруги проналу Після ЦЬОГО цифрова схема 214 дає таким бою На жаль, цифрова схема 214, яка будується чином сформовану піднесучу до даних для перенавколо мікропроцесора, вимагає відносно велидачі, щоб одержати сигнал TXD, який подається на кого підведення енергії, а значить - досить високосхему 222 модуляції навантаження го рівня магнітного поля, що, у свою чергу, здатне Робота портативного пристрою описана нижче також формувати надлишкові напруги в настроєз посиланням на графіки сигналів, вказані на ному контурі, якщо не прийняті вищезгадані запофіг 8 -10 біжні заходи Опис починається з посилання на графіки, По-друге, як пояснювалося докладніше, шунвказані на фіг 8, шляхом пояснення того, як об'єкт товий стабілізатор має ефект згладжування митживиться і як він відновлює синхросигнал тєвих змін струму живлення, подаваного на цифНастроєний контур 208 - поглинає частину марову схему (енергоспоживання такої схеми не є гнітної енергії, вироблюваної терміналом ВІДПОВІпостійним), І запобігання їх впливу на роботу інших ДНИЙ перемінний сигнал "а", вказаний на фіг 8, елементів схеми при здійсненні зв'язку від об'єкта випрямляється блоком 210 і фільтрується кондендо термінала, або від термінала до об'єкта сатором 212 для видачі випрямленої і відфільтроНебажані зміни струму або напруги можуть виваної напруги "Ь", як вказано на фіг 8 Для перекликати погрішності при модуляції або демодулямінного сигналу "а", який має пікову напругу 10В, ції утворюється випрямлена і відфільтрована напруга І нарешті, коли об'єкт знаходиться на гранич"Ь", яка має пікову напругу біля 8,5В Природно, ній відстані від термінала і таким чином приймає з амплітуда напруги "а", а значить -і напруги "Ь", термінала сигнал, саме достатній для живлення залежить головним чином від відстані між об'єктом цифрової схеми, конструкція схеми слугує для і терміналом, причому амплітуда зростає в міру запобігання втрат будь-якої енергії, оскільки струм, наближення об'єкта до термінала Каскад 216 стащо протікає крізь шунт 220, практично дорівнює білізації призначений для компенсації таких змін нулю Таким чином, вся енергія, споживана нашляхом подачі стабільної напруги на цифрову строєним контуром, доступна для використання схему 214, як правило - порядку ЗВ (сигнал "d" на при живленні цифрової схеми фіг 8) Схема 220 виділення синхросигналу слугує Таким чином, коли об'єкт знаходиться досить для перетворення сигналу "а" перемінної схеми, далеко від термінала, практично - на краю свого зчитаного між виводами настроєного контура 208, діапазону, напруга "Ь" буде досить близькою до у ПОСЛІДОВНІСТЬ синхроімпульсів "с" належної форнеобхідного значення ЗВ, і перепад напруги між "Ь" ми і "d" буде малим, причому струм, що протікає по Нижче, із посиланнями на графіки сигналів, шунту 228, також дуже малий, і власне кажучи вказаних на фіг 9, наводиться опис способу перевесь струм, що подається схемою живлення, буде дачі інформації від термінала до об'єкта використовуватися для живлення цифрової схеми Щоб передати інформацію об'єкту, термінал 214 Варто помітити, що при таких обставинах модулює амплітуду магнітного поля, яке він ствострум, що протікає по шунту 228, може складати 16 15 57016 рює Оскільки інформація передається в ДВІЙКОВІЙ падку логічного "0", напруга "а" падає через додатформі, ця модуляція призводить до зменшення кове навантаження Опір цього резистора, прироамплітуди сигналу на попередньо визначену велидно, обраний так, що це падіння напруги все ж чину, наприклад - 10% Таке зменшення відповізабезпечує належну подачу живлення на цифрову дає, наприклад, посилці логічного "0", причому схему, яка захищається амплітуда залишається на своєму максимальному Проте, може виникнути утруднення, коли об'рівні для логічної " 1 " це можна побачити на фіг 9 єкт знаходиться на граничній відстані від термінадля графіка "а" сигналу, зчитаного настроєним ла При таких обставинах, струм, який потрібно контуром 208 відвести крізь резистивний елемент 224 для створення модуляції, може бути занадто великим для Після випрямлення і фільтрації це призводить того, щоб дозволити цифровій схемі продовжувати у "Ь" до зменшення амплітуди випрямленого і відпрацювати належним чином фільтрованого сигналу Це зменшення амплітуди виявляється амплітудним демодулятором 218, При таких обставинах, краще забезпечити, до який видає логічний сигнал "є", подаваний на цитого, як об'єкт починає посилати інформацію в фрову схему термінал, переведення цифрової схеми в режим "низького споживання", щоб забезпечити можлиВарто помітити, що зменшення амплітуди, яке вість споживання більшого струму в резистивному викликано модуляцією сигналу, переданого терміелементі 224, не ставлячи під загрозу подачу живналом, не впливає на пристрій виділення синхролення на цифрову схему сигналу (сигнал "с") або на напругу живлення, яка подається на цифрову схему (сигнал "d") Цього можна досягти, наприклад, за допомогою програми мікропроцесора в цифровій схемі, Якщо в напрямку термінал -> об'єкт викорисяка до початку посилання даних на термінал, розтовуються ІНШІ способи, ніж амплітудна модуляція, міщує підпрограму передачі в ОЗУ (споживаючу наприклад - фазова модуляція, як зазначено в невелику енергію після доступу в нього) і відключисленних відомих документах, то тип модуляції чає СППЗП (споживаюче значно більшу енергію не повинен безпосередньо впливати на роботу після доступу в нього) Іншими словами, цифрова схеми стабілізації, що відповідає винаходові, все схема переводиться в режим "низького споживанж, ця схема краща, зокрема, коли використовуєтьня", щоб зробити доступною більшу величину ся амплітудна модуляція, оскільки, як пояснюваструму, який потім споживається в модульованому лося, у ній можна цілком врахувати різні недоліки резисторі для посилання повідомлень у термінал пов'язані з вибором методу амплітудної модуляції Крім цього, якщо крізь резистивний елемент Нижче, із посиланнями на графіки сигналів, 224 можна пропускати більший струм модуляції вказані на фіг 10, наводиться опис способу пере(шляхом завдання меншого опору), то модуляція дачі інформації обернено від об'єкта до термінала буде краще сприйматися терміналом, що створює Як згадувалося вище, у вказаному конкретноможливість працювати з менш складними засобаму варіанті передача здійснюється шляхом зміни ми виявлення в терміналі та/або забезпечувати навантаження, наприклад - шляхом керованої змікраще відношення сигнал/ шум ни струму, споживаного настроєним контуром 208 З цією метою, резистивний елемент 224 вибірково У тому ж напрямку об'єкт -> термінал можна включається в схему компонентом 226, будучи використовувати ІНШІ ТИПИ модуляції або варіанти, включеним у схему, наприклад, коли потрібно понаприклад, як згадувалося вище, модуляцію підслати логічний "0", і будучи виключеним із схеми, несучої, яка управляє зміною навантаження, заколи потрібно послати логічну " 1 " мість безпосередньої модуляції навантаження за допомогою переданого сигналу Коли резистор включений в схему, тобто у ви мікропроцесор г ФЇГ.1 57016 18 ФІГ.З L _ 20 3 СІК •RC K PSL L ФІГ.8 ЛДІШ. 19 57016 20