CN203799398U - 一种远距离高频读写器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种远距离高频读写器，包括：电池组，输入电感器和第一功率开关，输出电容器，第二功率开关，稳压电路，分压电路，输出第一频率信号、第二频率信号和第三频率信号，输入电压采样电路，电压比较器，第一逻辑开关，第二逻辑开关，第三逻辑开关，第四逻辑开关，频率比较器，锯齿波产生器，控制及驱动电路，产生两路互补的开关驱动信号，以控制第一功率开关和第二功率开关的通断。本实用新型的远距离高频读写器在存放时处于待机状态，耗电量低；移动时，处于正常工作状态，并在电池组电量不足时对射频发生电路的供电功率进行补偿，保证射频发生电路的正常工作；短接电池组中电量耗尽或损坏的电池，延长了电池组的使用时间。

Description

一种远距离高频读写器

技术领域

本实用新型涉及电子技术领域，特别涉及一种高频读写器。

背景技术

传统的仓储、配载管理采用手工方式，记录方式繁琐、效率低下、容易出错而且成本相对较高；目前大多数仓储管理虽然采用计算机管理系统，但还是先记录、再录入计算机，人为因素大，准确率不高，容易出现伪造数据，人力资源浪费，管理维护成本高的问题。

高频读写器是一种非接触式的自动识别技术，将高频读写器贴在每个货物的包装、托盘或者货架上，在标签中写入货物的具体资料、货架位置、库位等信息，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预。

远距离高频读写器在工作时，由于电池要一直给射频发生电路提供电能，以使接收器接收到远距离高频读写器的射频信号，因此电池的耗电量很大。如何提高远距离高频读写器的供电效率、延长工作时间，是目前亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型提出一种远距离高频读写器，解决了现有技术中远距离高频读写器耗电量大的问题。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种远距离高频读写器，包括：电池组，提供电能；

所述电池组包括n个串联连接的电池，其中n为自然数；与相应电池并联连接的n个短接开关；以及，与相应电池并联耦接的n个短接控制电路，其中所述每个短接控制电路接收相应电池两端电压，并根据相应电池两端电压提供控制信号，用以将相应短接开关导通或断开；所述短接控制电路包括：比较器，具有同相输入端、反相输入端和输出端；偏置电路，具有正端和负端，其正端耦接至比较器的同相输入端；其中所述电池和短接开关并联耦接在比较器的同相输入端和偏置电路的负端之间，所述短接开关包括耦接至所述比较器输出端的控制端；

串联连接的输入电感器和第一功率开关，耦接在所述电池组的输入端口和参考地之间；

输出电容器，耦接在输出端口和参考地之间，所述输出端口连接到射频发生电路；

第二功率开关，耦接在第一功率开关和输入电感器的公共点和输出端口之间；

稳压电路，耦接在所述电池组的输入端口和参考地之间，输出稳定的基准电压；

分压电路，连接到所述稳压电路的输出端，将所述基准电压进行分压，输出第一频率信号、第二频率信号和第三频率信号，电压值依次为：第一频率信号<第二频率信号<第三频率信号；

输入电压采样电路，采样所述电池组输入端口的电压，输出电池组采样电压；

电压比较器，具有同相输入端、反相输入端和输出端子，其反相输入端接收门限电压，其同相输入端耦接至所述电池组采样电压，其输出端子产生电压比较信号；

第一逻辑开关，具有第一端子、第二端子和控制端子，其第一端子耦接第一频率信号，其控制端子耦接至电压比较器的输出端子接收电压比较信号；

第二逻辑开关，具有第一端子、第二端子和控制端子，其第一端子耦接第二频率信号，其控制端子耦接至电压比较器的输出端子接收电压比较信号，其中所述第一逻辑开关的第二端子和第二逻辑开关的第二端子耦接在一起；

第三逻辑开关，具有第一端子、第二端子和控制端子，其第一端子耦接第三频率信号，其控制端子耦接至振动传感器接收振动感应信号；

第四逻辑开关，具有第一端子、第二端子和控制端子，其第一端子耦接第一逻辑开关的第二端子和第二逻辑开关的第二端子，其第二端子耦接第三逻辑开关的第二端子，其控制端子耦接至振动传感器接收振动感应信号；

频率比较器，具有同相输入端、反相输入端和输出端子，其反相输入端耦接至第三逻辑开关的第二端子和第四逻辑开关的第二端子接收频率参考信号，其输出端子提供时钟信号；

锯齿波产生器，耦接至频率比较器的输出端子接收时钟信号，并基于时钟信号提供锯齿波信号至频率比较器的同相输入端；

控制及驱动电路，耦接至频率比较器的输出端子接收时钟信号，并基于时钟信号，产生两路互补的开关驱动信号，以控制第一功率开关和第二功率开关的通断。

可选地，所述第一逻辑开关为低电平导通；所述第二逻辑开关为高电平导通；所述第三逻辑开关为低电平导通；所述第四逻辑开关为高电平导通。

可选地，输入电压采样电路包括串联耦接在输出端口和参考地之间的第一电阻和第二电阻，其中电池组采样电压在第一电阻和第二电阻的串联耦接节点处产生。

可选地，所述锯齿波产生器包括：

充电电流源、充电电容器和复位开关，三者并联耦接在频率比较器的同相输入端和参考地之间，其中

所述复位开关进一步包括控制端子，所述控制端子耦接至频率比较器的输出端子接收时钟信号。

本实用新型的有益效果是：

(1)高频读写器在存放时处于待机状态，耗电量低；

(2)移动时，处于正常工作状态，并在电池组电量不足时对射频发生电路的供电功率进行补偿，保证射频发生电路的正常工作；

(3)短接电池组中电量耗尽或损坏的电池，延长了电池组的使用时间。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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为本实用新型一种远距离高频读写器的电路控制框图；

图2为本实用新型远距离高频读写器的电池组的电路控制框图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

现有的高频读写器工作状态电池要一直给射频发生电路提供电能，以使接收器接收到电子开关的射频信号，因此电池的耗电量很大。

如图1所示，本实用新型提供了一种高频读写器，包括：电池组117，为整体系统提供电能；输入端口101，接收电池组101的输入电压；输出端口102，为射频发生电路116提供供电电压；串联连接的输入电感器103和第一功率开关104，串联耦接在输入端口101和参考地之间；输出电容器106，耦接在输出端口102和参考地之间，所述输出端口102连接到射频发生电路116；第二功率开关105，耦接在第一功率开关104和输入电感器103的公共电和输出端口102之间；稳压电路118，耦接在所述电池组117的输入端口和参考地之间，输出稳定的基准电压；分压电路119，连接到所述稳压电路118的输出端，将所述基准电压进行分压，输出第一频率信号Vf1、第二频率信号Vf2和第三频率信号Vf3，电压值依次为：第一频率信号Vf1<第二频率信号Vf2<第三频率信号Vf3；输入电压采样电路120，采样所述电池组117输入端口的电压，输出电池组采样电压Vfb；电压比较器108，具有同相输入端、反相输入端和输出端子，其反相输入端接收门限电压Vth，其同相输入端耦接至输入电压采样电路120接收电池组采样电压Vfb，其输出端子产生电压比较信号；第一逻辑开关109-1，具有第一端子、第二端子和控制端子，其第一端子耦接第一频率信号Vf1，其控制端子耦接至电压比较器108的输出端子接收电压比较信号；第二逻辑开关109-2具有第一端子、第二端子和控制端子，其第一端子耦接第二频率信号Vf2，其控制端子耦接至电压比较器108的输出端子接收电压比较信号；其中所述第一逻辑开关109-1的第二端子和第二逻辑开关109-2的第二端子耦接在一起；第三逻辑开关109-3具有第一端子、第二端子和控制端子，其第一端子耦接第三频率信号Vf3，其控制端子耦接至振动传感器121接收振动感应信号，振动感应器121检测货物的包装、托盘或者货架的振动状态，当检测到货物振动时，输出脉冲信号；第四逻辑开关109-4具有第一端子、第二端子和控制端子，其第一端子耦接第一逻辑开关109-1的第二端子和第二逻辑开关109-2的第二端子，其第二端子耦接第三逻辑开关109-3的第二端子，其控制端子耦接至振动传感器121接收振动感应信号；频率比较器110，具有同相输入端、反相输入端和输出端子，其反相输入端耦接至第三逻辑开关109-3的第二端子和第四逻辑开关109-4的第二端子接收频率参考信号Vfr，其输出端子提供时钟信号CLK；锯齿波产生器111，耦接至频率比较器110的输出端子接收时钟信号CLK，并基于时钟信号CLK提供锯齿波信号Vsw至频率比较器110的同相输入端；控制及驱动电路112，耦接至频率比较器110的输出端子接收时钟信号CLK，并基于时钟信号CLK，产生两路互补的开关驱动信号，以控制第一功率开关104和第二功率开关105的通断。

优选地，所述第一逻辑开关109-1为低电平导通，第二逻辑开关109-2为高电平导通，所述第三逻辑开关为低电平导通，所述第四逻辑开关为高电平导通。

也就是说，当货物正常存放时，振动感应器121没有检测到货物的振动状态，输出低电平，第三逻辑开关109-3导通，第四逻辑开关109-4关断，频率参考信号Vfr为第三频率信号Vf3，频率参考信号Vfr越大，频率比较器110输出的时钟信号CLK的高电平信号的宽度越小，控制及驱动电路112输出到第一功率开关104的开关驱动信号的脉冲宽度的占空比越小，输出到射频发生电路116的供电功率也越小，第三频率信号Vf3的电压值最大，射频发生电路116处于待机状态，发射的射频信号很小。

当货物被叉车移动时，振动感应器121检测到货物的振动状态，输出高电平，第三逻辑开关109-3关断，第四逻辑开关109-4开通，此时射频发生电路116处于工作状态。当电池组117的电量充足时，电池组采样电压Vfb大于门限电压Vth时，第一逻辑开关109-1被断开、第二逻辑开关109-2被导通，频率参考信号Vfr为第二频率信号Vf2，射频发生电路116处于正常工作状态；当电池组117的电量不足时，采样电压Vfb小于门限电压Vth时，第一逻辑开关109-1被导通、第二逻辑开关109-2被断开，频率参考信号Vfr为第一频率信号Vf1，第一频率信号Vf1的电压值最小，频率比较器110输出的时钟信号CLK的高电平信号的宽度最大，控制及驱动电路112输出到第一功率开关104的开关驱动信号的脉冲宽度的占空比最大，因此输出到射频发生电路116的供电功率得到补偿，射频发生电路116维持在正常工作状态。

优选地，所述锯齿波产生器111包括：充电电流源11、充电电容器12和复位开关13，三者并联耦接在频率比较器110的同相输入端和参考地之间，其中所述复位开关13进一步包括控制端子，所述控制端子耦接至频率比较器110的输出端子接收时钟信号CLK。当时钟信号CLK为低电平时，复位开关13被断开，则充电电流源11给充电电容器12充电，充电电容器12两端的电压线性增大，当其增大至频率比较器110反相输入端的频率参考信号Vfr的电压值时，频率比较器110输出的时钟信号CLK变为高电平。相应地，复位开关13被闭合。于是充电电容器12被拉至地，其两端的电压被迅速复位为零，即频率比较器110同相输入端的电压被复位为零。随后，时钟信号CLK变为低电平，复位开关13被断开，充电电流源11重新开始给充电电容器12充电，直至充电电容器12两端电压再次达到频率比较器110反相输入端的频率参考信号Vfr的电压值而触发时钟信号CLK变为高电平。锯齿波产生器111和频率比较器110如前所述周而复始地工作，从而产生周期性变化的锯齿波信号Vsw和时钟信号CLK。

优选地，输入电压采样电路120包括串联耦接在输出端口和参考地之间的第一电阻和第二电阻，其中电池组采样电压Vfb在第一电阻和第二电阻的串联耦接节点处产生。

电池组一般包括多节串联连接的电池，但当电池组中的某一节或者某几节电池电源耗尽或者损坏时，该电池的电阻将变得很大。如果继续与其他正常电池串联连接给系统供电，该电池将消耗大量能量，从而降低了效率，缩短了电池组的使用时间。

如图2所示，电池组117包括n个串联连接的电池(211、221、……、2n1)，其中n为自然数；与相应电池并联连接的n个短接开关(212、222、……、2n2)；以及与相应电池并联耦接的n个短接控制电路(213、223、……、2n3)，所述每个短接控制电路接收相应电池两端电压，并根据相应电池两端电压提供控制信号，用以将相应短接开关导通或断开，从而在相应电池两端电压很低时将该电池短接。图2中的短接控制电路(213、223、……、2n3)结构相同，短接控制电路213包括：比较器2101，具有同相输入端、反相输入端和输出端；偏置电路2102，具有正端和负端，其正端耦接至比较器2101的同相输入端；其中电池211和短接开关212并联耦接在比较器2101的同相输入端和偏置电路102的负端之间，所述短接开关212包括耦接至所述比较器2101输出端的控制端。在所述电池组电压短接控制电路213运行时，比较器2101比较其电池211两端电压与偏置电路2102提供的电压。当电池211的电源耗尽或损坏，使得其两端电压低于偏置电路2102提供的电压水平时，比较器2101将短接开关212导通，以电池211，从而最小化该电池通路的电阻。

本实用新型的高频读写器在货物存放时处于待机状态，耗电量低；货物移动时，处于正常工作状态，并在电池组电量不足时对射频发生电路的供电功率进行补偿，保证射频发生电路的正常工作；而且，短接电池组中电量耗尽或损坏的电池，延长了电池组的使用时间。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种远距离高频读写器，其特征在于，包括：电池组，提供电能；

所述电池组包括n个串联连接的电池，其中n为自然数；与相应电池并联连接的n个短接开关；以及，与相应电池并联耦接的n个短接控制电路，其中所述每个短接控制电路接收相应电池两端电压，并根据相应电池两端电压提供控制信号，用以将相应短接开关导通或断开；所述短接控制电路包括：比较器，具有同相输入端、反相输入端和输出端；偏置电路，具有正端和负端，其正端耦接至比较器的同相输入端；其中所述电池和短接开关并联耦接在比较器的同相输入端和偏置电路的负端之间，所述短接开关包括耦接至所述比较器输出端的控制端；

串联连接的输入电感器和第一功率开关，耦接在所述电池组的输入端口和参考地之间；

输出电容器，耦接在输出端口和参考地之间，所述输出端口连接到射频发生电路；

第二功率开关，耦接在第一功率开关和输入电感器的公共点和输出端口之间；

稳压电路，耦接在所述电池组的输入端口和参考地之间，输出稳定的基准电压；

分压电路，连接到所述稳压电路的输出端，将所述基准电压进行分压，输出第一频率信号、第二频率信号和第三频率信号，电压值依次为：第一频率信号<第二频率信号<第三频率信号；

输入电压采样电路，采样所述电池组输入端口的电压，输出电池组采样电压；

电压比较器，具有同相输入端、反相输入端和输出端子，其反相输入端接收门限电压，其同相输入端耦接至所述电池组采样电压，其输出端子产生电压比较信号；

第一逻辑开关，具有第一端子、第二端子和控制端子，其第一端子耦接第一频率信号，其控制端子耦接至电压比较器的输出端子接收电压比较信号；

第二逻辑开关，具有第一端子、第二端子和控制端子，其第一端子耦接第二频率信号，其控制端子耦接至电压比较器的输出端子接收电压比较信号，其中所述第一逻辑开关的第二端子和第二逻辑开关的第二端子耦接在一起；

第三逻辑开关，具有第一端子、第二端子和控制端子，其第一端子耦接第三频率信号，其控制端子耦接至振动传感器接收振动感应信号；

第四逻辑开关，具有第一端子、第二端子和控制端子，其第一端子耦接第一逻辑开关的第二端子和第二逻辑开关的第二端子，其第二端子耦接第三逻辑开关的第二端子，其控制端子耦接至振动传感器接收振动感应信号；

频率比较器，具有同相输入端、反相输入端和输出端子，其反相输入端耦接至第三逻辑开关的第二端子和第四逻辑开关的第二端子接收频率参考信号，其输出端子提供时钟信号；

锯齿波产生器，耦接至频率比较器的输出端子接收时钟信号，并基于时钟信号提供锯齿波信号至频率比较器的同相输入端；

控制及驱动电路，耦接至频率比较器的输出端子接收时钟信号，并基于时钟信号，产生两路互补的开关驱动信号，以控制第一功率开关和第二功率开关的通断。

2.如权利要求1所述的远距离高频读写器，其特征在于，

所述第一逻辑开关为低电平导通；

所述第二逻辑开关为高电平导通；

所述第三逻辑开关为低电平导通；

所述第四逻辑开关为高电平导通。

3.如权利要求1所述的远距离高频读写器，其特征在于，输入电压采样电路包括串联耦接在输出端口和参考地之间的第一电阻和第二电阻，其中电池组采样电压在第一电阻和第二电阻的串联耦接节点处产生。

4.如权利要求1所述的远距离高频读写器，其特征在于，所述锯齿波产生器包括：

充电电流源、充电电容器和复位开关，三者并联耦接在频率比较器的同相输入端和参考地之间，其中

所述复位开关进一步包括控制端子，所述控制端子耦接至频率比较器的输出端子接收时钟信号。