专利名称：驱动电感传感器用于读取和记入预付卡的电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及使用带有在专利文献BR 7804885，BR 2558917，BR 8805894，BR 8801921和BR 9203968中所描述的那种电感元件的记入卡的公用电话机。
用于这种元件的读取和记录设备已经得到彻底研究，所要考虑的仅仅是降低制造成本，提高可靠性以及减小公用电话机的尺寸。
在专利申请BR 9203968和BR 9204434中描述的发明试图通过减少在传感器驱动电路中使用的电子元件的数量来达到上述目标。相应地，这些文献还描述了用一块高渗透性磁性材料替换电感传感器的一个半平面，以及一种不仅将线圈数量减半，而且还消除了将每个传感器线圈连接到相应对面的半平面的串联部件的步骤。此外，焊接接点的数目减少，并取消了为上述接点所需的接头，如本申请的附图3所示。
上述文献所描述的利用分离元件的电路的构造要求特殊的工艺，这样一来成本负担加重。此外，逐一配备各个独立的元件导致设备间缺乏一致性，还缩短了它们的使用寿命，而这一点本应在硬件设计时就考虑尽可能长地在各种不利条件下使用很长的时期，如公用电话机的情况。此外，美学因素也要求减小公用电话机的体积。
另一方面，大规模集成技术是基于制造和设备检测的自动化技术，它确保了几乎全部的一致性，其成本要比传统的电路低数倍，并且显著减少了它的物理尺寸。
然而，由集成技术制造的某些元件的限制阻止了在传统的部件中使用的标准电路配置的变换，例如，在文献PI 9203968的附图5和附图6中所示的Colpitt正弦波振荡器的情况，由于该申请要求组合电源和截止频率的特征，这大大超出利用当前生产技术所制造的单片集成设备的能力。
另一方面，在脉冲模式下使用振荡器，如PI 8901590文献所描述的，可能引起元件状态的误读。这是由于，当一个载有短路电路元件的电感传感器和载有烧坏元件的另一个电感传感器以并联方式与电容器连接形成并联共振电路或储能电路时，它们之间的区别就将难以辨别。由于市售元件电感和电容值的差异，在一个给定的读取/记录设备中的这种储能电路的共振频率并不完全相同，导致在这些电路和振荡器产生的励磁电流之间缺乏一致性。
根据上述，本发明的目的在于提供一种读取/记录头的配置，它确保了传感器驱动电流的频率和由该传感器及相关电容器所产生的储能电流的频率之间的一致性，即使后者的频率随器件的不同而不同。
本发明的另一个目的在于提供一种有效可靠的驱动振荡器，可用于分立元件的装配或通过单片集成技术生产。
本发明是基于储能电路的特性，即驱动电流和穿过该储能电路端的电压间的相位差与驱动信号频率和储能电流的共振频率间的差成比例，允许通过比较该相位得到一个修正该驱动信号频率的误差信号电压，使其实际上等于该储能电流的共振。
根据本发明的另一个方面，该误差信号电压传送至一个VCO(电压控制振荡器)，它产生上述驱动信号。
再根据本发明的另一个方面，该LC储能电路包括该读取/写入头的所选传感器线圈的电感和与该线圈相连的电容器。
再根据本发明的另一个方面，该电路提供该电流通过传感器线圈的限制，从而避免电流数值过大，它会导致中心控制室的开关错误。
为使本发明易于实施，现在结合例子，参考附图对本发明作详细描述。
附
图1是一张显示根据本发明的原理在一个使用了电感记入卡的公用电话机中的读取头的整体示意图。
附图2通过方框图显示根据本发明的原理的该传感器选择电路，用于该传感器的驱动信号发生器和信用帐款存在或不存在的辨别器。
附图3通过方框图显示根据本发明的原理，涉及该传感器驱动信号的产生和频率控制的级。
附图4显示根据本发明的原理，与上图电路中的频率控制相关联的波形。
附图5显示根据本发明的原理，附图3的电路中电流限制器的操作。
如附图1所示，该读取/写入头包括一组电导体12，13正交排列在m行n列的一个矩形矩阵中；在每个交点上放置一个电感传感器11，其低端与相应的行相连，其高端通过一串二极管与相应的列相连。该读取/写入头还包括一行驱动/选择电路20，有m个驱动电流输出22，每一个与行12相连，以及n列启动输出25通过行15与晶体管基座16相连，该晶体管基座充当在m×n个电感传感器中选择其一时的电子开关，列选择从相应的列通过输入21导入该电路20时的地址解码而作出，行选择通过启动连接到一个输出22的振荡器而作出，从通过输入23导入的地址解码开始，电容器17连接到每行m和地线之间，与在元件读取和记录期间选择的该传感器的电感形成一个共振电路。通过话机23和21导入的行和列的地址的产生，它定义了每个元件被读取或记录时的位置，经过一个外置于该读取头的微处理器，其作用是控制该电话机的功能，本发明中未包括。
根据附图2，选择器/驱动器20包括以下部分-一个列地址解码器31，其输入是行21，其n个输出通过端25和导线15与列选择晶体管基极16相连，如附图1所示；-一个行地址解码器23，其输入是行23，有m个输出，每一个启动一个驱动器33；-一个电压控制振荡器VCO PULS 38，产生一个脉冲串，其频率由在输入37中导入的相位误差信号所控制。这个信号由当前启动的驱动器级的输出36提供，以下将要描述；-一个电压鉴别器40，它控制通过行35与其相连的行12中的传感器驱动信号电压。该电压值取决于与该传感器电感式耦合的元件的状态；其整流和滤波产生两个信号，第一个是在输出41处的AGC(自动增益控制)电压，它传送至行驱动器33用于限制该传感器驱动电流。第二个信号在输出42处，指示该元件的状态；-一个电压比较器46，包括一个运算放大器，其第一个(非反相)输入43接收由级40整流的电压，其第二个(反相)输入44获得一个由电源45提供的参考电压，产生逻辑电平输出26以显示元件状态，即它是否与一个有效的信用帐款相对应。
根据本发明的原理，在每行12中的交流电流，馈给所选择的传感器线圈11，取决于信用单元的状态。如果该元件未破碎，则该传感器线圈通过与该元件等同的短路电路匝线圈的反射阻抗载入，导致行12中的电压比该线圈中断时的电压小(烧坏的元件)。当后一情况发生时，该电压值会非常高，可能导致通过该传感器线圈及通过行驱动器33的电流过大。
由于公用电话机是通过控制其行电流的中心控制室提供电源，这一由上述情况引起的电流涌动可能会被中心控制室错误地转换，导致错误的呼叫连接。为避免这种情况，驱动器级33包括由块40经由其输出41提供的AGC信号而激活的控制设备，只要行12中的交流电压达到预设极限值以上，即刻发生作用。
附图3显示馈给电感传感器11的驱动信号的频率控制的工作原理。如图所示，该控制包括上一图中的块，参考标记33和38，其操作将在下面描述。块38(VCO PULS.)包括级51，一个自由运行的多谐振动器，产生一个对称方波，其周期由反馈通过端37的电压控制。这一方波经由块52转换成非常狭窄的脉冲串54，每一脉冲对应波53的前导边缘，该脉冲串通过行39，同时传送至全部行驱动器33的输入，如附图2所示。
再根据附图3和附图5，级55接收脉冲串54，产生三角脉冲串56，每一三角脉冲包括一个正向向上的斜面，直到该尖峰瞬时电压值，紧接着又是一个负向向下的具有相同斜度的斜面，形成一个有宽度84的三角脉冲，细节见附图5。这个波由驱动器57转换成一串驱动所选择的传感器线圈的电流三角脉冲。该线圈作为一个共振电路，行34中的电压，以及该驱动器级的输出的一部分，实际上是一个sinosoidal波61，附图4给出了其上轨迹。
再根据本发明的原理，上述馈给传感器11的行34中的电流和电压波的样例，分别经由线58和59传送至相位比较器60的第一和第二输入。如附图4所示，这些样例被该相位比较器用于在正弦波的零交叉点62，63处产生脉冲64和65，以及在三角电流波的尖峰处产生脉冲68。由于后者对施加到级57输入的信号56而言是虚拟同形和同时，它可以通过对经行58施加到相位比较器60输入的电压56的采样而得以间接控制。
电路60在周期71(a)和72(b)之间作出比较，并集成该误差信号，该周期分别对应脉冲64和68之间以及脉冲68和65之间的间隔。如果间隔a和b相等，则由所选择的传感器线圈和相应行的电容器17所形成的储能电路的电流和电压为同相；因此，输出36处的的修正电压将等于一个剩余值。如果时间a长于时间b，则产生一个正极性的误差信号，加入到该剩余值并传送至自由运行的多谐振动器51的输入37，提高振荡频率并将该电流波的尖峰83向左偏移，从而将其移动到脉冲64和65之间半周期的中心。
另一方面，如果a小于b，该信号误差则是负电压，减小基极电压并降低了由VCO 38产生的波58的频率，它使该电流波的尖峰83向右偏移。
附图5显示了由驱动器产生的该传感器驱动电流的控制的工作原理。波81对应于正常的情况，波82对应的情况是作为对行34中过压正弦波波幅的反应，该AGC被激活。在后一情况下，经由线41传送至该三角脉冲发生器55的第二输入的该整流和滤波电压将在上线段和下线段都形成一个陡坡；因此，值83很快就会达到，零点返回时间也将缩短。随后，该三角电流脉冲的基线将更加狭窄，时间85以及该电路所用尽的电流也将由于其与该三角形的面积成比例而变得更小。由此，电话机的能源消耗将不会超过40mA的极限(平均值)，从而鼓励了公用电话机的发展。
AGC控制还允许补偿由于传感器之间的“Q”变化而引起的信号波幅差61，因为插进该传感器线圈的该电流脉冲控制导致对经过该共振设备的“Q”值，与该电流有关的该正弦曲线电压的波幅的控制。这对被中断的元件状态产生更均匀的波幅值，提高了辨别“开路”和“短路”情况的可靠性。
虽然本发明是基于一个特殊实施例进行描述的，但应当理解成也可作出改变和修正，而不超出本发明的范围。类似的，该VCO电路可以与此处所示的情况不同，只要所得到的信号具有符合块33的定时的特点。此外，所述电路也可通过使用分立元件的传统方法，以及单片集成电路技术，混合电路和厚膜装配，只要保持在本发明的限制范围内。
权利要求
1.一种驱动电感传感器用于读取和记入预付卡的电路，包括用于产生(33，38)交流驱动电流的产生装置，传感器11位于一个具有m行n列的电导体(12，13)矩阵的交叉点，该所选择的传感器电感与一个与该传感器并联的电容器(17)形成一个储能电路，其特征在于该储能电路的共振频率和该驱动信号的频率之间的一致性通过将一个与该传感器信号电压(61)和其驱动电流(56)之间的相位差成比例的修正电压经由一个闭合的电压反馈环施加到该产生装置而达到。
2.根据权利要求1的驱动电感传感器用于读取和记入预付卡的电路，其特征在于包括用于该传感器驱动信号波幅的限制装置(40)。
3.根据权利要求1的驱动电感传感器用于读取和记入预付卡的电路，其特征在于该驱动信号发生设备包括一个VCO(电压控制振荡器)(38)，其频率由一个外部施加的电压控制。
4.根据权利要求3的驱动电感传感器用于读取和记入预付卡的电路，其特征在于该电感传感器(11)由实际具有对称三角形的电流脉冲串驱动。
5.根据权利要求1，2或3的驱动电感传感器用于读取和记入预付卡的电路，其特征在于驱动信号所施加的该电感传感器的端(34)处的电压实际具有senusoidal波形(61)。
6.根据权利要求1的驱动电感传感器用于读取和记入预付卡的电路，其特征在于该闭合环用于控制该传感器驱动信号频率，包括-一个传感器端(34)处的驱动信号的电压(61)和电流(56)相位的比较器电路(60)，产生与该相位差成比例的一个输出电压；-一个振荡器，由产生一串狭窄同步矩形脉冲的相位比较器的输出电压控制；-一个对称三角脉冲发生器(55)，提供一个第一输入端用于激发该三角形波的上线斜面(81，82)的定时脉冲和一个第二输入端用于AGC电压通过该三角形波的上线和下线斜面的斜坡变化控制该三角脉冲的宽度(84，85)；-一个放大器级(57)，改变施加于其与该用于驱动电感传感器的电压脉冲同步的输入三角电流脉冲相位的三角电压脉冲(56)。
7.根据权利要求2的驱动电感传感器用于读取和记入预付卡的电路，其特征在于当元件处于中断状态时，该馈给传感器线圈的限制和调节由该当前电流的三角脉冲的上线和下线斜面(81，82)的斜坡变化提供。
8.根据权利要求7的驱动电感传感器用于读取和记入预付卡的电路，其特征在于该三角驱动电流脉冲的上线和下线斜面(81，82)的斜坡变化由负反馈环提供，包括-一个驱动信号电流和电压的相位比较器(60)，-一个定时脉冲发生器(38)，-一个三角脉冲发生器(55)，-一个电流放大器(57)。
9.根据上述任一权利要求的驱动电感传感器用于读取和记入预付卡的电路，其特征在于与所选传感器电感(11)共同构成共振储能电路的电容，由一个连接在传感器矩阵的每行(12)和地线之间的电容器(17)提供。
全文摘要
一种读取/写入头电路,它确保了驱动信号频率和由一个电感传感器与一个电容器并联构成的储能电路的共振频率之间的一致性。本发明利用一个电压控制振荡器(38)－VCO－从驱动电流发生器(33)产生同步脉冲(54),通过由传感器(11)和电容器(17)并联构成的共振储能电路,从驱动电流和电压相位之间的比较得到控制电压。该电路还通过控制施加到该电感传感器的驱动电流脉冲提供一个驱动电流的波幅限制。
文档编号G06K7/08GK1173233SQ9519744
公开日1998年2月11日 申请日期1995年1月23日 优先权日1995年1月23日
发明者菲里佩·里卡多·克拉顿, 那茨佐·撒巴蒂尼·朱尼奥, 安特诺·卡佩里·朱尼奥, 马诺尔·奥古斯托·米兰达·多斯桑托斯·帕托 申请人:巴西利亚电信公司