ДАТЧИК СИСТЕМЫ ИДЕНТИФИКАЦИИ ДВИЖУЩИХСЯ ОБЪЕКТОВ

Устройство относится к системам кодовой идентификации объектов с использованием электромагнитного СВЧ излучения и может применяться на железнодорожном, автомобильном, водном транспорте при движении объектов мимо пунктов считывания кодовой информации.
Известна телеметрическая система идентификации объектов (RU 2054694 С1, МПК G01S 13/78, 20.02.1996), включающая в себя датчик 2 (см. фиг.2 в RU 2054694 С1), использующий ответвление части энергии облучающего сигнала на выпрямитель, который вырабатывает питающее напряжение на генератор кода и генератор коммутирующих импульсов. Недостатком этого датчика является то, что при слишком большой мощности облучающего сигнала и небольшой скорости движения датчика напряжение питания генератора кода на выходе выпрямителя поднимается до опасного уровня и нарушает работоспособность схемы датчика.
Надежность и работоспособность датчика можно повысить, используя автономный химический источник питания с постоянным напряжением - батарею или аккумулятор.
Известен пассивный приемопередатчик, предназначенный для приема запросных сигналов и передачи ответных сигналов в системе опознавания подвижных объектов (RU 2174239 С1, МПК G01S 13/74, 27.09.2001). Приемопередатчик содержит антенну, модулятор, детектор, решающее устройство, генератор идентификационного кода, источник питания. Запросный сигнал от запросчика принимается антенной и подается на вход детектора и выход модулятора. Часть запросного сигнала на детекторе преобразуется в напряжение огибающей, которое с выхода детектора подается на первый вход решающего устройства, на второй вход которого
подводится напряжение питания с первого выхода источника питания.
Решающее устройство проводит сравнение напряжения огибающей запросного сигнала с пороговым напряжением и выдает сигналы управления на первый вход генератора идентификационного кода. На второй вход генератора идентификационного кода подается напряжение питания со второго выхода источника питания. Генератор идентификационного кода имеет запоминающее устройство, в котором хранится идентификационная информация. После подачи сигналов управления на генератор кода из запоминающего устройства считывается идентификационный код, который подается на вход модулятора. Идентификационный код модулирует запросный сигнал и через антенну излучает ответный сигнал в сторону запросчика.
Надежность работы системы высокая. Недостатком приемопередатчика при его автономной работе от химического источника питания является то, что источник питания постоянно подключен к решающему устройству и к генератору идентификационного кода, т.е. идет постоянный расход энергии источника питания. Поэтому срок работоспособности приемопередатчика тем меньше, чем больше и длительнее потребление энергии электронной схемой.
Известна телеметрическая система идентификации объектов, в которой применяется аналогичный по назначению датчик 3 (RU 2054694 C1, МПК G01S 13/78, 20.02.1996, с.4-5 описания и фиг.2). Надежность работы системы высокая. Однако в датчике 3 химический источник питания (батарея или аккумулятор) постоянно подключен к генератору кода объекта и генератору коммутирующих импульсов, т.е. идет постоянный расход энергии источника питания. Поэтому срок работоспособности датчика ограничен временем расходования энергии источника питания и срок работоспособности тем меньше, чем больше и чем длительнее потребление энергии схемой датчика.
На движущихся объектах, в особенности на железнодорожном транспорте, датчик системы идентификации движущихся объектов является автономным объектом, т.е. его источник питания должен быть аккумулятор или батарейка. Он должен обеспечивать свою работоспособность и надежность считывания кода во время проездов мимо пунктов считывания, а также непрерывно работать в течение нескольких лет без всякого обслуживания.
Для увеличения срока работоспособности необходима жесткая экономия энергии источника питания и его подзарядка без снятия с движущегося объекта и без специального обслуживания.
В качестве прототипа принят датчик системы идентификации движущихся объектов (RU 2222030 С2, МПК G01S 13/82, 20.07.2003), причем система идентификации содержит считыватель с приемопередающей антенной и сам датчик, в котором записана информация об объекте идентификации, при этом датчик закреплен на объекте, двигающемся мимо считывателя. Датчик предназначен для приема запросных сигналов от считывателя и отражения ответных сигналов на считыватель в системе идентификации объектов. Он содержит антенну, ответвитель мощности, выпрямитель, генератор идентификационного кода и модулятор. В датчике запросный сигнал от считывателя принимается антенной и через ответвитель мощности подается на вход выпрямителя и на вход-выход модулятора. Часть запросного сигнала в выпрямителе преобразуется в постоянное напряжение, которое с выхода выпрямителя подводится к питающим входам генератора идентификационного кода. Генератор идентификационного кода имеет запоминающее устройство, в котором хранится идентификационная информация. После подачи питающего напряжения на генератор из запоминающего устройства считывается идентификационный код, который подается на вход-выход модулятора. Идентификационный код модулирует запросный сигнал, а этот модулированный запросный сигнал отражается антенной в сторону считывателя.
Срок работоспособности датчика практически не ограничен.
Однако уровень напряжения, питающего генератор идентификационного кода, во время движения мимо пункта считывания изменяется в зависимости от мощности облучающего сигнала, времени облучения и формы диаграммы направленности антенны пункта считывания. Поэтому при малой мощности облучающего сигнала и/или большой скорости движения объекта и, соответственно, малом времени облучения антенны датчика, накапливаемой в выпрямителе энергии оказывается недостаточно для питания генератора идентификационного кода, что приводит к нарушению работоспособности датчика и серьезно снижает надежность считывания кода на пункте считывания.
При слишком большой мощности облучающего сигнала и небольшой скорости движения датчика напряжение питания генератора идентификационного кода на выходе выпрямителя поднимается до опасного уровня и нарушает работоспособность схемы датчика.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является обеспечение надежности и работоспособности датчика при малой мощности запросного сигнала и/или малом времени облучения антенны датчика при большой скорости проезда датчика мимо пункта считывания, и в тоже самое время, увеличение срока работоспособности датчика.
Технический результат достигается за счет того, что в датчик системы идентификации движущихся объектов, содержащий антенну, соединенную через ответвитель мощности с входом-выходом модулятора и с входом выпрямителя, а также содержащий генератор идентификационного кода, выход которого соединен с входом-выходом модулятора, введены химический источник питания, диод и электронный ключ, с выхода которого подается питание на генератор идентификационного кода, управляющий вход электронного ключа соединен с выходом выпрямителя, токовый вход и шина питания электронного ключа соединены с выходом химического источника питания, выход которого через диод в обратной полярности по
отношению к химическому источнику питания соединен с выходом выпрямителя.
Кроме того, технический результат может также достигаться за счет того, что конструктивно диод может входить в состав электронного ключа, соединяя шину питания и управляющий вход электронного ключа.
На чертеже представлена структурная схема датчика системы идентификации движущихся объектов.
Устройство работает следующим образом.
Считыватель через приемопередающую антенну излучает СВЧ сигнал немодулированной частоты. Антенна формирует диаграмму направленности СВЧ сигнала таким образом, что при проезде датчика в зоне диаграммы направленности приемопередающей антенны считывателя антенна 1 датчика вначале облучается СВЧ сигналом слабой мощности, которая постепенно увеличивается, достигает максимума по оси диаграммы направленности и затем опять постепенно уменьшается. Часть сигнала с антенны 1 через ответвитель 2 поступает на вход выпрямителя 3, где энергия несущей частоты преобразуется в постоянное напряжение. Выпрямленное напряжение поступает на вход электронного ключа 4. Для открытия электронного ключа 4 требуется существенно меньшее значение выпрямленного напряжения, чем для питания генератора идентификационного кода 7. Поэтому электронный ключ 4 открывается при малой мощности и/или малом времени облучения антенны 1 датчика. Напряжение питания от химического источника питания 6 через электронный ключ 4 подается на генератор идентификационного входа 7. В генераторе 7 записан идентификационный код, который с выхода генератора 7 поступает на вход модулятора 8. Одновременно на вход модулятора 8 через ответвитель 2 с антенны 1 поступает вторая часть СВЧ сигнала со считывателя. Под действием идентификационного кода модулятор 8 преобразует входной сигнал в ответный, который через ответвитель 2 отражается антенной 1 в сторону считывателя. Таким образом, во время работы генератора идентификационного кода 7 расходуется
часть энергии, запасенной в химическом источнике питания 6. Работоспособность датчика и надежность считывания кода обеспечивается, пока не израсходуется энергия в химическом источнике питания 6.
Однако если напряжение на выходе выпрямителя 3 начинает превышать напряжение на химическом источнике питания 6, например, в области максимума диаграммы направленности приемопередающей антенны считывателя, то химический источник питания 6 через диод 5 начинает подзаряжаться, восполняя часть затраченной энергии.
При этом химический источник питания 6 служит стабилизатором напряжения для схемы генератора идентификационного кода 7, что улучшает условия его работы и повышает надежность работы датчика.
При отсутствии сигнала от считывателя на антенне 1 датчика электронный ключ 4 закрыт, напряжение питания с химического источника питания 6 не поступает на генератор идентификационного кода 7, энергия химического источника питания 6 практически не расходуется. Датчик находится в «спящем» режиме.
В процессе эксплуатации датчик проезжает мимо разных пунктов считывания с различными уровнями мощности в зонах обзора, как на большой, так и на малой скорости. Введенный химический источник питания обеспечивает при этом надежность работы датчика, а подзарядка химического источника питания от выпрямителя при достаточно мощном запросном сигнале и «спящий» режим работы увеличивают срок работоспособности датчика.