способ защиты от краж и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ защиты от краж, заключающийся в определении наличия радиочастотных защитных этикеток в зоне контроля, содержащей антенну с индуктивностью, на которую подают переменное напряжение и контролируют реакцию антенны на наличие в зоне контроля LC-контура радиочастотных защитных меток, отличающийся тем, что переменное напряжение в антенне формируют, подавая на LC-контур, образованный индуктивностью антенны, емкостью конденсаторов и управляемым реактивным элементом, например, теми же конденсаторами, которые выполняют в виде варикапов, и слабосвязанный с выходом усилителя, ограниченное по амплитуде напряжение положительной обратной связи, снимаемое с этого контура и поступающее на вход этого усилителя, а на варикапы подают управляющее напряжение, задающее параметры качания частоты, и контролируют изменение амплитуды колебаний автогенератора.

2. Устройство защиты от краж, содержащее генератор качающейся частоты, питающий антенну, узел контроля возмущений, вход которого соединен с антенной, а выход - с узлом обработки возмущений, узел сигнализации, входом связанный с узлом обработки возмущений, а выход которого является выходом устройства, и блок управления, отличающееся тем, что генератор качающейся частоты выполнен в виде автогенератора, задающим элементом которого является антенна, представляющая собой LC-контур, состоящий из индуктивности антенны и емкости конденсаторов, выполненных в виде варикапов, в автогенератор дополнительно введены формирователь управляющего напряжения, который управляет варикапами, генератор тока и усилитель-ограничитель обратной связи, который через генератор тока выходом связан с параллельным LC-контуром, узел контроля возмущений состоит из выпрямителя генерируемых колебаний, который входом связан с LC-контуром, источника опорного напряжения, усилителя разностного сигнала, первый вход которого соединен с выходом выпрямителя, второй вход - с выходом источника опорного напряжения, а выход соединен с фильтрами верхних и нижних частот, которые установлены на выходе узла контроля возмущений, а блок управления связан с узлом обработки возмущений и узлом сигнализации.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что LC-контур выполнен симметричным, автогенератор выполнен двухтактным, а связь между LC-контуром и автогенератором осуществляется посредством автотрансформатора со средней точкой, выпрямитель узла контроля возмущений выполнен двухполупериодным с получением среднего значения напряжения.

4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что автогенератор дополнительно оснащен узлом стабилизации амплитуды, который входом соединен с формирователем управляющего напряжения, а выходом - с первым управляющим входом генератора тока.

5. Устройство по п.2, отличающееся тем, что оно дополнительно оснащено узлом автоподстройки среднего значения амплитуды, состоящим из интегратора, подключенного входом к выходу усилителя разностного сигнала, а выходом - ко второму управляющему входу генератора тока.

6. Устройство по п.2, отличающееся тем, что блок управления снабжен центральным процессором, связанным с формирователем управляющего напряжения и узлом стабилизации амплитуды.

7. Устройство по п.2, отличающееся тем, что устройство контроля возмущений дополнительно оснащено ключом с буфером, включенным между усилителем разностного сигнала и фильтрами.

8. Устройство по п.2, отличающееся тем, что в узел контроля возмущений дополнительно введен усилитель с фильтрами верхних и нижних частот на входе, образуя два контура автоподстройки устройства, каждый из который содержит по усилителю стабилизации амплитуды, при этом первый контур соединен входом через блок управления с выходом усилителя разностного сигнала, а второй контур через блок управления подсоединен входом к выходу усилителя, а выходом - к входу усилителя.

9. Устройство по п.2, отличающееся тем, что в узел контроля возмущений дополнительно введен усилитель с фильтрами верхних и нижних частот на входе, образуя два контура автоподстройки, каждый из который содержит по усилителю стабилизации амплитуды, при этом первый контур соединен входом через блок управления с выходом ключа с буфером, а второй контур подсоединен через блок управления входом к выходу усилителя, а выходом - к входу усилителя.

10. Устройство по п.8 или 9, отличающееся тем, что первый контур автоподстройки устройства включается кратковременно по заданному алгоритму.

11. Устройство по п.2, отличающееся тем, что оно дополнительно оснащено узлом регулировки усилия.

12. Устройство по п.2, отличающееся тем, что оно снабжено узлом предотвращения несанкционированного воздействия, выполненным в виде амплитудного детектора, вход которого подсоединен к узлу контроля возмущений до фильтра верхних частот, а выходом - к узлу сигнализации.

13. Устройство по п.2, отличающееся тем, что антенна состоит из двух LC-контуров с 0-образными и 8-образными витками, включаемыми поочередно, каждый на свой автогенератор.

14. Устройство по п.2, отличающееся тем, что оно содержит две антенны, образующие ворота, каждая из которых состоит из двух LC- контуров с 0-образными и 8-образными витками, причем если у первой антенны включен LC-контур с 0-образными витками, то у второй - LC-контур с 8-образными витками, и наоборот.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к сигнализациям для защиты от краж, а именно к сигнализациям, оповещающим о краже из магазина товаров, оснащенных специальными бирками.

Из патентной литературы известна импульсная система безопасности и контроля перемещения предметов с использованием электронных средств, патент US 6279229, G06K 17/00, G08B 13/24, G08B 25/04, G08B 25/10, H04B 5/02, G08B 25/01. Система состоит из излучателя и приемника. Излучатель необходим для подачи первого электромагнитного сигнала в зоне обнаружения, первого электромагнитного сигнала, являющегося импульсной последовательностью радиочастотных всплесков, излучаемых во время нескольких соседних кадров, а продолжительность каждого кадра является одним элементом из ряда с различными значениями. Приемник синхронизирован с излучателем для получения второго электромагнитного сигнала, повторно отраженного от защитной этикетки в зоне обнаружения в ответ на первый электромагнитный сигнал. Приемник также обеспечивает выходной сигнал, если защитная этикетка обнаружена. Эта система работает по следующему принципу. Передается пучок импульсов заданной частоты, после чего включается приемник, настроенный на эту же частоту и анализируется его отклик. При наличии защитной этикетки в зоне контроля она возбуждается и «звенит» в цикле передачи, и на выходе приемника регистрируется ее «дозвон». В случае отсутствия защитной этикетки в приемнике регистрируются только шумы.

Недостатком данной системы является недостаточная надежность определения наличия защитной этикетки в зоне контроля, так как сначала необходимо выделить сигнал защитной этикетки из фона неизбежных шумов. Кроме того, есть сложность «отлова» защитных этикеток, у которых варьируются собственные частоты.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является импульсная система безопасности и контроля перемещения предметов с использованием электронных средств для обнаружения наличия защитной этикетки в зоне обнаружения, патент US 5353011, G08B 13/187, G08B 13/24, G08B 13/18, G08B 13/184, G08B 13/181. Система состоит из излучателя, антенны, приемника. Излучатель необходим для излучения электромагнитной энергии. Антенна предназначена для передачи электромагнитного поля в пределах зоны обнаружения, а также для измерения возмущений в электромагнитом поле, включая возмущения, образовавшиеся в результате нахождения защитной этикетки в зоне контроля. Приемник предназначен для обработки сигналов, полученных с антенны, в отношении измеренных возмущений, а также для подачи выходных сигналов. Система работает по следующему принципу. В антенну, состоящую из двух одинаковых обмоток (витков) подается переменное напряжение качающейся частоты, которое перекрывает диапазон разброса частот защитных этикеток. Затем контролируется разностный сигнал токов двух обмоток (витков) и по изменению этого сигнала, возникающего при появлении защитной этикетки в зоне контроля, делается вывод о наличии или отсутствии защитной этикетки. Контроль производится с учетом шумов.

Недостатком данного способа является недостаточная чувствительность контроля.

Технической задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является уменьшение краж посредством увеличения чувствительности в зоне контроля.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе защиты от краж, заключающемся в определении наличия радиочастотных защитных этикеток в зоне контроля, содержащей антенну с индуктивностью, на которую от генератора подают переменное напряжение качающейся частоты, и контролируют реакцию антенны на появление в зоне контроля LC-контура этикетки, генератор выполняют в виде автогенератора, переменное напряжение в антенне формируют, подавая на LC-контур, образованный индуктивностью антенны, емкостью конденсаторов и управляемым реактивным элементом, например теми же конденсаторами, которые выполняют в виде варикапов, и слабосвязанный с выходом усилителя, ограниченное по амплитуде, напряжение положительной обратной связи, снимаемое с этого контура и поступающее на вход этого усилителя, а на варикапы подают управляющее напряжение, задающее параметры качания частоты, и контролируют изменение амплитуды колебаний автогенератора.

При этом второе управляющее напряжение подают так, чтобы компенсировать исходную амплитудно-частотную зависимость напряжения автогенератора качающейся частоты.

Кроме того, управляющее напряжение получают, измеряя отклонения множества точек амплитудно-частотной характеристики от их средних значений, и суммируют эти отклонения для каждой точки.

В устройстве защиты от краж, содержащем генератор качающейся частоты, питающий антенну, узел контроля возмущений, вход которого соединен с антенной, а выход - с узлом обработки возмущений, узел сигнализации, входом связанного с узлом обработки возмущений, а выход которого является выходом всего устройства, и блок управления, контролирующий работу всех узлов, генератор качающей частоты выполнен в виде автогенератора, задающим элементом которого является антенна, представляющая собой LC-контур, состоящий из индуктивности антенны и емкости конденсаторов, выполненных в виде варикапов, в автогенератор дополнительно введены формирователь управляющего напряжения, который управляет варикапами, генератор тока и усилитель-ограничитель обратной связи, который через генератор тока выходом связан с параллельным LC-контуром, узел контроля возмущений состоит из выпрямителя генерируемых колебаний, который входом связан с LC-контуром, источника опорного напряжения, усилителя разностного сигнала, первый вход которого соединен с выходом выпрямителя, второй вход - с выходом источника опорного напряжения, а выход соединен с фильтрами верхних и нижних частот, которые установлены на выходе узла контроля возмущений, а блок управления связан с узлом обработки возмущений и узлом сигнализации.

При этом LC-контур выполнен симметричным, автогенератор выполнен двухтактным, а связь между LC-контуром и автогенератором осуществляется посредством автотрансформатора со средней точкой, выпрямитель узла контроля возмущений выполнен двухполупериодным с получением среднего значения напряжения.

В устройстве автогенератор может быть дополнительно оснащен узлом стабилизации амплитуды, который входом соединен с формирователем управляющего напряжения, а выходом - с первым управляющим входом генератора тока.

Устройство может быть дополнительно оснащено узлом автоподстройки среднего значения амплитуды, состоящего из интегратора, подключенного входом к выходу усилителя разностного сигнала, а выходом - ко второму управляющему входу генератора тока.

Причем блок управления снабжен центральным процессором, воздействующим по заложенному алгоритму на формирователь управляющего напряжения и узел стабилизации амплитуды в соответствии с сигналами, получаемыми от усилителя разностного сигнала.

Устройство контроля возмущений может быть дополнительно оснащено ключом с буфером, включенным между усилителем разностного сигнала и фильтрами.

При этом в узел контроля возмущений может быть дополнительно введен усилитель с фильтрами верхних и нижних частот на входе, образуя два контура автоподстройки устройства, каждый из который содержит по усилителю стабилизации амплитуды, при этом первый контур, соединенный входом через блок управления с выходом усилителя разностного сигнала, воздействует непосредственно на автогенератор, а второй контур через блок управления входом подсоединен к выходу усилителя, а выходом - к входу усилителя.

Кроме того, первый контур автоподстройки устройства включается кратковременно по заданному алгоритму.

Устройство может быть дополнительно оснащено узлом регулировки усилия, управляемым блоком управления, при этом уровень усилия выставляется в соответствии с текущим среднеквадратичным значением уровня помех, причем уровень усилия поддерживается постоянным на входе узла обработки возмущений.

Кроме того, устройство может быть снабжено узлом предотвращения несанкционированного воздействия, выполненного в виде амплитудного детектора, вход которого подсоединен к узлу контроля возмущений до фильтра верхних частот, а выходом к узлу сигнализации, причем постоянная времени заряда и разряда фильтра амплитудного детектора выбирается многократно превышающей длительность рабочего цикла.

При этом антенна состоит из двух LC-контуров с 0-образными и 8-образными витками, включаемыми поочередно, каждый на свой автогенератор.

Причем устройство может содержать две антенны, образующие ворота, каждая из которых состоит из двух LC-контуров с 0-образными и 8-образными витками, причем, если у первой антенны включен LC-контур с 0-образными витками, то у второй - LC-контур с 8-образными витками, и наоборот.

На фиг.1-6 изображены варианты схем устройства, на фиг.7 - эпюра выпрямленного напряжения автогенератора сплошная прямая, влияние бирки - пунктирной, на фиг.8 - эпюра напряжения на выходе узла возмущений, на фиг.9 - реальная схема реализованного устройства, на фиг.10 - входы и выходы центрального процессора, на фиг.11 - аналоговая часть устройства.

Устройство защиты от краж состоит из генератора качающейся частоты, выполненного в виде автогенератора 1, узла контроля возмущений 2, узла обработки возмущений 3, узла сигнализации 4 и блока управления 5.

Автогенератор 1 содержит антенну 6, представляющую собой LC-контур, состоящий из индуктивности антенны 6 и емкости конденсаторов, выполненных в виде варикапов 7, формирователь управляющего напряжения 8, генератор тока 9 и усилитель-ограничитель обратной связи 10.

Автогенератор 1 выполнен двухтактным и задающим его элементом является LC-контур антенны 6, который выполнен симметричным. Это позволяет уменьшить емкостные наводки на антенну 6 и повысить на ней напряжение. LC-контур антенны 6 связан с автогенератором посредством автотрансформатора со средней точкой (не показан).

Формирователь управляющего напряжения 8 подключен к первому входу LC-контура. Формирователь управляющего напряжения 8 обеспечивает качание частот в пределах, например, от 7,4 МГц до 9,0 МГц. Формирователь управляющего напряжения выполнен в виде генератора треугольных импульсов с частотой порядка 100-200 Гц.

Генератор тока 9 подключен ко второму входу LC-контура.

Усилитель-ограничитель обратной связи 10 выходом связан с LC-контуром через генератор тока 9, а входом непосредственно с LC-контуром.

Кроме того, для стабилизации амплитуды автогенератора 1 в него может быть дополнительно введен узел стабилизации амплитуды 11, который входом соединен с формирователем управляющего напряжения 8, а выходом - с генератором тока 9.

Узел контроля возмущений 2 в общем случае содержит выпрямитель 12, усилитель разностного сигнала 13, источник опорного напряжения 14, фильтр верхних частот 15 и фильтр нижних частот 16.

Выпрямитель 12 выполнен двухполупериодным с получением среднего значения напряжения. Выпрямитель 12 входом связан с LC-контуром.

Усилитель разностного сигнала 13 подключен к выпрямителю.

Источник опорного напряжения 14 подключен ко второму входу усилителя разностного сигнала 13.

На выходе узла контроля возмущений 2 установлены фильтр верхних частот 15 и фильтр нижних частот 16, последовательно подключенные к усилителю разностных сигналов 13. Фильтр верхних частот 15 выполнен в виде одного RC-звена (дифцепочка). Фильтр нижних частот 16 служит для подавления случайных импульсных помех.

Кроме того, в узел контроля возмущений 2 для улучшения параметров автонастройки и подстройки может быть введен дополнительный усилитель 17 с дополнительными фильтром верхних частот 18 и фильтром нижних частот 19, при этом образуется два контура автонастройки и подстройки устройства.

Первый контур является контуром «грубой» настройки и содержит свой узел стабилизации амплитуд 20. Этот контур через блок управления 5 соединен с выходом усилителя разностного сигнала 13 и воздействует непосредственно на автогенератор 1. Первый контур «грубой» настройки включается кратковременно, причем это происходит вариантно:

- только по внешней команде;

- по внешней команде при каждом включении;

- по внешней команде, при включении и периодически через заданный интервал времени;

- по внешней команде, при включении и квазипериодически с псевдослучайными отклонениями периода.

Второй контур является контуром «точной» настройки и содержит свой узел стабилизации амплитуд 21. Этот контур через блок управления 5 входом подсоединен к выходу усилителя 17, а выходом - к входу усилителя 17.

Кроме того, для упрощения формирования амплитудно-частотной характеристики автогенератора 1 в узел контроля возмущений 2 может быть введен ключ с буфером 22. В этом случае контур «грубой» настройки соединен не с выходом усилителя разностного сигнала 13, а с выходом буфера 22.

Блок управления 5 снабжен центральным процессором 23. Блок управления 5 формирует и стабилизирует амплитудно-частотную характеристику автогенератора 1. Блок управления 5 воздействует на формирователь управляющего напряжения 8 и узел стабилизации амплитуды 11 по сигналам на выходе усилителя разностного сигнала 13 по заложенному алгоритму.

Для дополнительной стабилизации амплитуды автогенератора 1 в устройство дополнительно введен узел автоподстройки 24 среднего значения амплитуды. Узел автоподстройки 24 состоит из интегратора 25, подключенному входом к выходу усилителя разностного сигнала 13, а выходом - к управляющего входу генератора тока 9.

Для автоматической отстройки от помех в устройство дополнительно введен узел регулировки усилия (не показан), управляемый блоком управления 5. Узел регулировки усилия введен, например, в цепь обратной связи усилителя 17. Уровень усилия выставляется в соответствии с текущим среднеквадратичным значением уровня помех. Уровень усилия поддерживается постоянным на входе узла обработке возмущений 3.

Устройство дополнительно снабжено узлом предотвращения несанкционированного воздействия (не показано), который выполнен в виде амплитудного детектора. Узел предотвращения несанкционированного воздействия (не показан) входом подсоединен к узлу контроля возмущений 2 до фильтра верхних частот 15, а выходом - к пороговому устройству (не показан), которое, в свою очередь, соединено с узлом сигнализации 4. Постоянная времени разряда фильтра узла предотвращения несанкционированного воздействия (не показан) выбирается многократно, например на 2 порядка, превышающей длительность рабочего цикла устройства.

При работе устройства могут возникать «мертвые» зоны. Для устранения этих зон антенна 6 имеет два LC-контура с 0-образными и 8-образными витками, которые включаются поочередно.

Для расширения зоны контроля и ее локализации устройство содержит две антенны 6, выполненные, например, в виде стоек, и образующие ворота. При этом каждая из антенн 6 содержит два LC-контура с 0-образными и 8-образными витками. Причем если одна антенна 6 работает с 0-образным витком LC-контура, то вторая антенна 6 - с 8-образным витком LC-контура, и наоборот.

Устройство по предлагаемому способу работает следующим образом.

При внесении в электромагнитное поле обмотки, питаемой некоторой частотой f, электропроводящего элемента, в обмотку, имеющую индуктивность L и сопротивление R, вносится изменение L (со знаком «-») и R(co знаком «+»). В общем случае значение L/L= L и R/R= R одного порядка величины и мало изменяются в узком диапазоне частот (7,4÷9,0 МГц), но если вносимый элемент является колебательным контуром, то вблизи резонанса и L и R возрастают многократно, что позволяет индицировать этикетку.

При внесении в поле антенны 6, имеющей добротность Q (Q~50÷100) и изменение R, амплитуда колебаний уменьшится на относительную величину Q R.

Возникающий в антенне разностный токовый сигнал не превышает значения

,

где i_paз - ток разбаланса, I_ант - ток антенны и может быть равен нулю, если воздействие одинаково на обе обмотки антенны («мертвая» зона).

В прототипе (контроль разностного тока) полезный сигнал имеет вид

,

где ₁ и ₂ обозначают относительные изменения в одной и другой полуобмотке.

Этот сигнал примерно в Q раз уступает сигналу автогенератора и, кроме того, имеет мертвую зону, когда изменение в двух полуантеннах равны ( _{1 2}).

И, наконец, обработка одномерного скалярного сигнала Q R проще, чем обработка комплексного векторного сигнала.

Выделение сигнала бирки на фоне невозмущенного сигнала (сплошная кривая) в узле 3 обработки возмущения производится с учетом его формы (заостренный горб), например, по достижении на временном интервале 0,5-1,0 мс пороговых значений производной сигнала со знаками (+) и (-) и самого сигнала (т.е. контроль и амплитуды и крутизны).

Для достижения максимальной чувствительности устройства, т.е. для обнаружения минимальных возмущений на выходе выпрямителя (верхняя эпюра), необходимо:

1. Максимально снизить наводки на антенну, для чего антенна должна быть симметричной, автогенератор двухтактным, связь с антенной целесообразно выполнить повышающим автотрансформатором со средней точкой, а выпрямитель должен быть двухполупериодным с получением среднего значения выпрямляемого напряжения. На прилагаемых чертежах это не показано;

2. Выровнять амплитудно-частотную характеристику автогенератора 1, имеющую подъем с ростом частоты, и обеспечить ее временную стабильность.

В предлагаемом способе, где чувствительным элементов (узлом) является автогенератор 1, в котором элементом, задающим частоту, является сам антенный LC-контур, слабо связанный с усилителем положительной обратной связи и имеющий добротность Q, внесение того же возмущения L+ R приводит к относительному отклонению частоты на величину 1/2 L (не контролируемую по данному способу) и к относительному уменьшению амплитуды на величину Q R.

При разумных и легко достижимых значениях добротности Q от нескольких десятков до сотни способ дает резкое увеличение чувствительности реализуемого устройства.

Кроме того, упрощается обработка и анализ сигналов - вместо необходимости анализировать комплексный разностный сигнал, анализируется одномерный сигнал - отклонение амплитуды колебаний автогенератора 1.

Подъем, например, при повышении частоты определяется увеличением Z LC-контура антенны 6 при уменьшении емкости варикапов 7, а общий вид - характером зависимости емкости от управляющего напряжения.

На эпюре показано усиленное напряжение после фильтра верхних частот 15 (дифцепочки) - сплошная кривая - без бирки, пунктирная - с биркой (см. фиг.7).

В узле обработки возмущений 3, совместно с блоком управления 5, выделяется сигнал от бирки, например, суммированием по зонам за N циклов с выделением повторяющегося сигнала.

Узел стабилизации амплитуды 11, управляемый формирователем управляющего напряжения 8, формирует «антикривую», воздействующую на управляющий вход генератора тока 9.

В общем случае «антикривая» может быть создана кусочно-линейной аппроксимацией. Если же формирователь управляющего напряжения 8 формирует пилообразное управляющее напряжение, например, «антикривая» может быть реализована очень просто, на заряде конденсатора [u _c=u₀(1-e^-(t/RC))], хорошо аппроксимирующая (с инверсией) 1 - зависимость емкости варикапа 7 от напряжения.

Реализация выравнивания амплитудно-частотной характеристики автогенератора 1 позволяет в итоге увеличить общее усиление, т.е. поднять чувствительность устройства.

Функции формирования амплитудно-частотной характеристики автогенератора 1 полностью возложены на цифровой блок управления 5, который, во-первых, через формирователь управляющего напряжения 8 формирует приближенно линейную зависимость частота-время, а во-вторых, анализируя сигнал с выхода УРС в N точках (N=128 в реализованном устройстве) и усредняя сигналы в каждой точке управляет узлом стабилизации амплитуды 11 таким образом, чтобы на выходе усилителя разностного сигнала 13 в отсутствие бирки был постоянный, например, нулевой уровень.

Для упрощения формирования характеристики автогенератора 1 и для упрощения обработки сигналов блока управления 5 через формирователь управляющего напряжения 8 формируется пилообразная зависимость «частота-время», а на время обратного хода «пилы» канал сигнала размыкается, а сам сигнал обнуляется. Эпюра напряжения на выходе узла контроля возмущений приведена (см. фиг.8).

При наличии контуров «грубой» и «точной» настройки формирование и стабилизация частотной характеристики выполнена по двухконтурной схеме. Подстройка «грубо» узлом стабилизации амплитуд 20 осуществляется через цифровой блок управления 5 по сигналу на выходе усилителя разностного сигнала 13 с воздействием на параметры автогенератора 1, а подстройка «точно» (линеаризация) узлом стабилизации амплитуд 21 - по усиленному сигналу, прошедшему фильтр верхних частот 15 (для устранения постоянной составляющей) и фильтр нижних частот 16 (для сглаживания «шероховатостей» «грубой» подстройки), а также через блок управления 5 с воздействием непосредственно на вход усилителя 17.

Принцип действия «грубой» настройки может быть реализован на основе схемы, содержащей все вышеуказанные узлы, только выполнены они виртуально посредством программного обеспечения на микроЭВМ АТ-mega-128, содержащей аналого-цифровые входы, цифровые входы-выходы и три микросхемы цифрового аналогового преобразователя AD5320.

Вся аналоговая часть на операционных усилителях, например ОР-07. Так узел обработки возмущений 3, узлы стабилизации амплитуд 20 и 21 виртуально представляют схему, разбивающую цикл измерения на N участков, например на 128 участков. Демультиплексор (не показан) коммутирует входной сигнал поочередно на 128 интеграторов. При сканируемой частоте 7,4-9,1 МГц ширина одного участка составляет 80 кГц. Мультиплексор (не показан) работает синхронно с демультиплексором (не показан), выдает сигнал, подобный входному сигналу, но в отличие от входного этот сигнал очищен от помех. В узле обработки возмущений 3 интеграторы (не показаны) сбрасываются через некоторое число циклов. Узлы стабилизации амплитуд 20 и 21 включены в обратную связь и сброса не требуется.

Фактически аналоговый сигнал оцифровывается аналого-цифровым преобразователем (не показан). Демультиплексор, интеграторы, мультиплексор (не показаны) образованы программным обеспечением. Затем цифровой эквивалент сигнала преобразуется цифровым аналоговым преобразователем (не показан) в аналоговый сигнал. Виртуальный узел сигнализации 4 обеспечивает светозвуковую сигнализацию при внесении бирки.

Сигналы с A1 no A4 являются входами аналого-цифрового преобразователя (не показан). Сигнал A1 - вход виртуального узла стабилизации амплитуд 20 (контур «грубой» настройки). Сигнал А2 - вход виртуального узла стабилизации амплитуд 21 (контур «точной» настроки). Сигнал A3 - вход виртуального узла касания (не показан). Сигнал A4 - вход виртуального узла обработки возмущений (см. фиг.10).

Сигналы с Ц1 по Ц3 являются выходами цифрового аналогового преобразователя (не показан). Сигнал Ц1 - выход виртуального формирователя управляющего напряжением 8. Сигнал Ц2 - выход виртуального узла стабилизации амплитуд 20 (контур «грубой» настройки). Сигнал Ц3 - выход виртуального узла стабилизации амплитуд 21 (контур «точной» настройки) (см. фиг.10).

Сигналы с У1 по У4 и К являются цифровыми выходами. Сигнал У1 - блокировка автогенератора 1 канала «0». Сигнал У2 - блокировка автогенератора 1 канала «8». Сигнал У3 - подключение канала «0». Сигнал У4 - подключение канала «8». Сигналы К - выходы задания коэффициента усиления усилителя 17.

В случае отсутствия бирки в зоне контроля устройства работа происходит следующим образом.

На выходе автогенератора 1 - входе выпрямителя 12 присутствует высокочастотный сигнал с частотой, качающейся в диапазоне 7,4÷9,0 МГц, и почти постоянной амплитудой порядка 15 В. Имеется незначительная амплитудная модуляция с частотой порядка 23 кГц (частота следования кадров 180 Гц, умноженная на дискретизацию кадра 128), а амплитуда определяется как временной дискретизацией, так и разрядностью цифрового аналогового преобразователя и аналого-цифрового преобразователя (не показаны).

На выходе выпрямителя 12 - входе усилителя разностного сигнала 13 - постоянное напряжение (высокая частота 7,4÷9,0 МГц отфильтрована) с пульсацией частотой 23 кГц, а среднее значение сигнала равно нулю.

На выходе первого блока фильтров - фильтр верхних частот 15 и фильтр нижних частот 16 - нулевое напряжение (частота среза фильтра нижних частот 16 - 1,5÷2 кГц, поэтому пульсация частотой 23 кГц подавляется практически полностью).

На выходе усилителя 17 - «усиленный» нулевой сигнал, т.е. тоже нуль и, также нуль на выходе второго блока фильтров - дополнительные фильтр верхних частот 18 и фильтр нижних частот 19, т.е. на входе узла обработки возмущений 3.

В узле обработки возмущений 3, совместно с блоком управления 5, эти нули суммируются по шестнадцати частотным участкам диапазона 7,4÷9,0 МГц за 64 кадра, составляющие цикл, и полученные шестнадцать нулей «сбрасываются» в нуль.

Начинается новый цикл.

Уровень нуля на выходе буфера 22 поддерживается контуром «грубой» настройки, содержащим узел стабилизации амплитуд 20 и воздействующим непосредственно на амплитуду колебаний автогенератора 1.

Так как контур «грубой» настройки включается кратковременно, нуль между автоподстройками может несколько «уползти», что не отразится на работе устройства, так как уход нуля не пройдет через фильтр верхних частот 15.

Уровень нуля на выходе усилителя 17 поддерживается непрерывно действующим контуром «точной» настройки, содержащим узел стабилизации амплитуд 21, с постоянной времени, многократно превышающей реальное время предполагаемого нахождения бирки в зоне контроля, т.е., например, порядка десятков секунд - единиц минут.

Во время кратковременного нахождения бирки в зоне контроля сигнал на входе узла обработки возмущений 3 такой же, как описано выше, но с «точным» нулем и без пульсаций. На выходе из узла сигнализации сигнал о наличии бирки (порог превышен на седьмом кадре), и начинается новый цикл.

В случае нахождения бирки в зоне контроля устройство работает следующим образом.

Непрерывно производится измерение среднеквадратичного (или среднего арифметического по модулю) значения сигнала в последнем кадре, и усиление усилителя 17 подстраивается таким образом, чтобы этот уровень составлял малую долю от максимального сигнала, например, 10%, при значении порога срабатывания, например 55%. При этом вероятность ложного срабатывания от шумового всплеска составит не более одной десяти миллионной (10^-7).

Для решения поставленной задачи должен быть создан генератор качающейся частоты, возбуждающий незадемпфированный антенный LC-контур, резонансная частота которого в любой момент времени совпадает с частотой генерируемого сигнала, а амплитуда колебаний контура поддерживается постоянной.

Из этого следует, что генератор качающейся частоты должен быть автогенератором, а LC-контур антенны должен быть перестраиваемым, а значит должны быть узлы - усилитель-ограничитель обратной связи и формирователь управляющего напряжения, при этом LC-контур должен быть незадемпфированным (слабая связь с усилителем-ограничителем обратной связи) и амплитуда колебаний должна быть ограниченной (находиться в линейной области), следовательно, должен быть генератор тока с пороговым ограничением (генератор тока, имеющий большое - теоретически бесконечное - выходное сопротивление, не шунтирует параллельный LC-контур), при этом амплитуда колебаний на LC-контуре должна быть стабильной, следовательно, генератор тока должен иметь управляющие входы и должны быть узлы стабилизации амплитуды, автоподстройки УА, блок управления, в том числе и с процессором.

Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что поставленная задача решена.