专利名称：高速公路汽车收费用电子卡的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种高速公路汽车收费用电子卡，特别适用于高速公路非接触式汽车收费用电子卡。
目前高速公路上汽车收费用电子卡一种为无源电子卡，这种无源电子卡将车辆信息固化进去，这样容易产生作弊现象，它可以将小车卡装在中车上或大车上，造成少交费弊病。另一种为予交费电子卡，即所谓的不停车收费卡。这种电子卡对一次性上路车或没有足够予付款的车辆难于实行控制，站址信息也不好处理。有的采用电子卡和收取现金相结合的双重方式，不能堵塞作弊的可能性，且操作不方便。
本实用新型的目的在于避免上述背景技术中的不足之处而提供一种可以有效防止作弊功能的非接触式高速公路汽车收费用电子卡，并本实用新型还具有微功耗、电路简单、性能可靠、成本低廉、使用方便等特点，本实用新型还可以制作成长期、一次性、免费等多种电子卡。
本实用新型的目的是这样实现的它由电源1、接收器2、延时开关3至5、与门级6、寄存器7、钟脉冲发生器8、延时级9、非门开关10、发送器11、缓冲器12、接收天线13、发送天线14组成。其中电源1电压V1端与接收器2、延时开关3至5、与门级6、寄生器7、缓冲器12、发送器11各级的电源V1端连接，接收天线13与接收器2入端连接，接收器2出端一路串接延时开关3、4后与缓冲器12入端连接、另一路串接延时开关5、与门级6后与延时级9连接、还有一路串接寄存器7后与非门开关10入端1连接寄存器7出端2与与门级6入端3连接，钟脉冲发生器8一路出端与非门开关10入端2连接、另一路串接延时级9后与寄存器7入端4连接，非门开关10出端3与发送器11入端连接，发送天线14与发送器11出端连接，缓冲器12工作时建立的输出电压V2端与钟脉冲发生器8电源电压V2端连接。
本实用新型的目的还可以通过以下措施达到本实用新型的接收器2由晶体管BG1、BG2组成，其中电源1由电池B1、B2串接而成，构成输出电压V1端，电池B1正端电压V1端与电容C1一端、电阻R2一端、晶体管BG2发射极并接，电阻R1一端接在电池B1、B2中心点，电容C1另一端、电池B2负极接地端，电阻R1另一端与晶体管BG1基极、接收天线13入端并接，晶体管BG1发射极并接电阻R3、电容C2后接地端、集电极与电阻R2另一端、晶体管BG2基极并接，晶体管BG2集电极串接电阻R4后接地端，并晶体管BG2集电极分别与下级延时开关3的二极管D1正极、延时开关5的二极管D2正极、寄存器7的入端1脚并接。
本实用新型延时开关3由二极管D1、与门15组成、延时开关4由与门16组成、延时开关5由二极管D2、与门17组成、与门级6由与门18、二极管D3组成，其中延时开关3中的二极管D1负极与电阻R5、R6一端并接，电阻R5另一端接地端，电阻R6另一端与电容C3一端、与门15入端1脚并接，与门15出端2脚与电容C3另一端、电阻R7一端并接、电阻R7另一端与延时开关4中的与门16入端5脚、电容C4一端并接，缓冲器12由晶体管BG3组成，与门16出端6脚与电容C4另一端、缓冲器12的晶体管BG3基极、电阻R10一端并接；晶体管BG3集电极与电源1输出电压V1端连接、发射极串接电容C6后接地端、并发射极输出V2电压端与下级钟脉冲发生器8中非门22的电源端9脚连接，与门15电源入端3脚与电源1输出电压V1端连接、4脚接地端；延时开关5中的二极管D2负极与电阻R8、R9一端并接，电阻R8另一端接地端，电阻R9另一端与与门17入端7脚、电容C5一端并接，与门17出端8脚与电容C5另一端、与门级6中的与门18入端9脚连接、与门18出端10脚串接二极管D3后与下级延时级9入端连接、入端11脚与寄存器7出端2脚连接。
本实用新型钟脉冲发生器8由非门21、22组成、延时级9由非门23、24组成、非门开关10由非门19、20组成，其中非门开关10中的非门19、20两出端与下级发送器11中的晶体管BG4发射极并接、两入端与电阻R14、电容C11的一端并接，电容C11另一端与电阻R13、电容C9一端、非门22出端8脚并接，非门22入端7脚与非门21出端6脚、电阻R12一端并接，非门21入端5脚与电阻R12、电容C9另一端并接，电阻R13另一端与非门24入端13脚、电容C10一端、二极管D3负极并接，非门24出端12脚串接非门23后与电容C10连接，非门24、23出入端12、11脚与寄存器7的4脚连接，电阻R14另一端与寄存器7的3脚连接，寄存器7的电源V1端5脚接电源1电压V1端、6脚接地端。
本实用新型发送器11由晶体管BG4组成，晶体管BG4基极串接电感L2后与电阻R10另一端、电阻R11、电容C7一端并接，电阻R11、电容C7另一端与地端并接、集电极并接电感L1、电容C8后与电源1电压V1端连接、集电极还与发送天线14入端并接。
本实用新型相比背景技术有如下优点1.本实用新型收费信息的输入、输出即“读”、“写”过程均为非接触式，因此具有很强的防作弊功能，而且可以制作成适合长期、一次性、免费等多种用途的收费用电子卡，使用非常方便。
2.本实用新型采用钮扣式电池供电，功耗小，而且电路简单，性能可靠，成本低廉，便于推广应用。
3.本实用新型装配安装简易，悬挂并吸附于车体上即能操作，完成电子收费功能。
以下结合附图对本实用新型作进一步详细描述。
图1是本实用新型原理方块图。
图2是本实新型电原理图。
参照图1、图2，本实用新型由电源1、接收器2、延时开关3至5、与门级6、寄存器7、钟脉冲发生器8、延时级9、非门开关10、发送器11、缓冲器12、接收天线13、发送天线14组成。其中接收器2由晶体管BG1、BG2组成，电源1由电池B1、B2串接组成，并输出电压V1。接收器2的电原理连接线路如下电池B1正端V1电压端与电容C1一端、电阻R2一端、晶体管BG2发射极并接，电阻R1一端接在电池B1、B2中心点，电容C1另一端、电池B2负极接地端，电阻R1另一端与晶体管BG1基极、接收天线13入端并接，晶体管BG1发射极并接电阻R3、电容C2后接地端、集电极与电阻R2另一端、晶体管BG2基极并接，晶体管BG2集电极串接电阻R4后接地端，并晶体管BG2集电极分别与下级延时开关3的二极管D1正极、延时开关5的二极管D2正极、寄存器7的入端1脚并接。其作用原理如下电源1作为接收器2、延时开关3至5、与门级6、寄存器7的常接电源，实施例电源1的电池B1、B2采用市集普通的钮扣电池，其输出电压V1为3伏，提供各级工作电压。接收器2通过接收天线13接收收费站发出的尖峰脉冲信号，当接连接收到N个脉冲信号后，由于晶体管BG2有很强的存贮效应，可将尖脉冲信号展宽。接收器2是基于ib＝Cdv/dt工作，式中ib为晶体管BG1从接收天线13接收的基极感应电流，C为接收天线与读写设备发射天线间的电容，dv/dt为发射天线突变电压的微分值，由于C非常小，不会被外界信号所干扰，故要求dv/dt很高，应达到每微秒数万伏。展宽后的脉冲信号输入下级延时开关3，并经延时开关3中的二极管D检波后为延时开关提供充电电流。实施例接收天线13是在印刷板上制作一小块铜箔，直接利用印刷板上的铜箔作为接收天线。晶体管BG1、BG2采用市售的3DG101、3CG1型晶体三极管制作。
本实用新型延时开关3由二极管D1、与门15组成、延时开关4由与门16组成、延时开关5由二极管D2、与门17组成、与门级6由与门18、二极管D3组成。其电原理连接线路如下其中延时开关3中的二极管D1负极与电阻R5、R6一端并接，电阻R5另一端接地端，电阻R6另一端与电容C3一端、与门15入端1脚并接，与门15出端2脚与电容C3另一端、电阻R7一端并接，电阻R7另一端与延时开关4中的与门16入端5脚、电容C4一端并接，缓冲器12由晶体管BG3组成，与门16出端6脚与电容C4另一端、缓冲器12的晶体管BG3基极、电阻R10一端并接；晶体管BG3集电极与电源1输出电压V1端连接、发射极串接电容C6后接地端、并发射极输出V2电压端与下级钟脉冲发生器8中非门22的电源端9脚连接，与门15电源入端3脚与电源1输出电压V1端连接、4脚接地端；延时开关5中的二极管D2负极与电阻R8、R9一端并接，电阻R8另一端接地端，电阻R9另一端与与门17入端7脚、电容C5一端并接，与门17出端8脚与电容C5另一端、与门级6中的与门18入端9脚连接，与门18出端10脚串接二极管D3后与下级延时级9入端连接、入端11脚与寄存器7出端2脚连接。其作用原理如下当汽车驶出高速公路收费站，本实用新型进行“读”动作，收费站发出启动用N个尖峰脉冲信号，接收后输入延时开关3，使其转换为“1”工作状态，所需时间为T1，延时开关3输出的“1”状态信号输入延时开关4，延时开关4再把“1”状态信号输入缓冲器12，使缓冲器12能建立电源V2工作电压，这时所需的时间为T2，接着完成收费“读”动作。电源V2工作电压的暂态时间主要由电阻R5和电容C3的值决定，电源V2工作电压为钟脉中发生器8(包括延时级9、非门开关10)各级提供工作电压。当汽车驶入收费站，本实用新型进行“写”动作，即收费站发出接连M个尖脉冲，同时也通过接收天线13输入接收器2，当M＞N时，接收器2输出的M个脉冲信号，使延时开关5转换为“1”状态，这时所需的时间为T3，正常状态时T1＜T3≤T1+T2，当“写”信号的起始标志位“1”到达第17位时，与门级6的工作状态转换为“1”状态，使寄存器7的时钟信号停止，有用的信息不致溢出，完成写动作，因此与门级6为时钟脉冲禁止门。实施例与门15至18采用一块4081型双输入端4与门集成块制作，因此只要在与门15上连接工作电压V1即其它与门就可正常工作。二极管D1至D3采用市售通用的2CK型二极管制作。缓冲器12的晶体管BG3采用市售3DG101型晶体三极管制作。缓冲器12的作用除建立电源V2工作电压外，主要起增强带载能力和隔离作用。
本实用新型钟脉冲发生器8由非门21、22组成、延时级9由非门23、24组成、非门开关10由非门19、20组成，其电原理连接线路如下其中非门开关10中的非门19、20两出端与下级发送器11中的晶体管BG4发射极并接、两入端与电阻R14、电容C11的一端并接，电容C11另一端与电阻R13、电容C9一端、非门22出端8脚并接，非门22入端7脚与非门21出端6脚、电阻R12一端并接，非门21入端5脚与电阻R12、电容C9另一端并接，电阻R13另一端与非门24入端13脚、电容C10一端、二极管D3负极并接，非门24出端12脚串接非门23后与电容C10连接，非门24、23出入端12、11脚与寄存器7的4脚连接，电阻R14另一端与寄存器7的3脚连接，寄存器7的电源V1端5脚接电源1电压V1端、6脚接地端。其作用原理如下非门21、22与电阻R12、电容C9组成典型钟脉冲发生器，其作用是为时标脉冲和延时脉冲提供信号源。非门23、24与电阻R13、电容C10组成时钟信号延时级，其作用是为了避开时标脉冲，为此，应使R13C10＞R14C11。非门23输入端和非门24输出端与寄存器7的4脚时钟脉冲输入端连接，寄存器7的1脚为数据输入端，3脚为末位输出端并经电阻R14后与非门19、20入端并接。电容C11与电阻R14组成微分电路，以形成时标脉冲，达到控制非门19、20的状态，非门19、20构成的非门开关达到控制发送器11的振荡或截止。由于非门开关10一方面受电阻R14、电容C11形成的时标脉冲控制，另一方面还受寄存器7的输出控制，因此对连续“0”或连续“1”均有时标切口脉冲出现，每一位都有时间标志出现。即使时间参数发生漂移或不一致时也不会出现误判。实施例钟脉冲发生器8、延时级9、非门开关10的非门19至24采用一块4069型6非门集成块制作，因此只在非门22上加工作电压V2，其它各级均能工作。寄存器7采用市售4006型18位移位寄存器集成块制作。
本实用新型发送器11由晶体管BG4组成。其电原理连接线路如下晶体管BG4基极串接电感L2后与电阻R10另一端、电阻R11、电容C7一端并接，电阻R11、电容C7另一端与地端并接、集电极并接电感L1、电容C8后与电源1电压V1端连接、集电极还与发送天线14并接。其作用原理如下发送器11构成典型的LC振荡器，其振荡或截止受非门开关10控制，发送器11通过发送天线14发送出交费“读”或、“写”信号，此“读”“写”信号由收费站的接收器接收。读写过程完成之后，电源V2电压恢复到原始状态，即V2＝0，因此本实用新型消耗功率极小。实施例晶体管BG4采用市售3DG101型晶体三极管制作，电感L1、L2采用直径 0.5毫米漆包线绕制10匝自制而成，L2为基极耦合线圈。发送天线14是在印刷板上制作一小块铜箔作为发送天线。本实用新型所有的电阻，电容原器件均采用市售通用器件制作。
本实用新型简要工作原理整个收费用电子卡的收费过程是靠电子卡的“读”、“写”过程完成。“读”过程当接收器2接收到收费站发出的数个脉冲时经延时开关3、4作用并使缓冲器12工作建立工作电压V2，在缓冲器12建立V2电压后使钟脉冲发生器8工作，在钟脉冲发生器8的作用下，使寄存器7逐位输出信号，通过非门开关10控制发送器11发送信号完成读过程。写过程在缓冲器12建立工作电压V2前延时开关5、与门级6进入待命状态，当缓冲器12建立工作电压V2后，接收器2接收与收费有关的信号，并把信号输入寄存器7输入端的1脚，当寄存器7的末前位转为起始标志“1”时，钟脉冲发生器8产生的时钟脉冲即被禁止，输入寄存器7的收费信号存入寄存器7中，完成写过程。“读”、“写”过程完成后，即完成一次计收费过程，同时缓冲器12建立的工作电压V2恢复到“O”状态，使发送器11等其它各级不消耗功率。即在入口处可写入汽车进站的站址、车型、写(发)卡员代码、上下行、是否为回收卡等。在出口处可读出上述信息，并清除复原。由于读写均为非接触式，收费员不加入操作防止其作弊。另外在读写时预先输入一个区分指令信息，可以把本实用新型制作成长期、一次性、免费等多种用途收费电子卡。
本实用新型安装结构如下把本实用新型图1、图2中所有的电路元器件安装在一块长为52毫米、宽为45毫米印刷板上，并按图1、图2中的连接线路安装电路。接收发送天线13、14直接利用印刷板上的一小块铜箔制作而成，电源1的钮扣电池B1、B2通过安装夹直接安装固定在印刷板上，然后把印刷板插装在长×宽×高为55×48×15毫米塑料机壳中，使用时把本实用新型塑料机壳悬挂并吸附于车体上，即可进行出入高速公路汽车读写计收费。
权利要求1.一种由电源(1)、寄存器(7)、缓冲器(12)、接收天线(13)、发送天线(14)组成的高速公路汽车收费用电子卡，其特征在于还有接收器(2)、延时开关(3)至(5)、与门级(6)、钟脉冲发生器(8)、延时级(9)、非门开关(10)，发送器(11)组成，其中电源(1)电压V1端与接收器(2)、延时开关(3)至(5)、与门级(6)、寄存器(7)、缓冲器(12)、发送器(11)各级的电源V1端连接，接收天线(13)与接收器(2)入端连接，接收器(2)出端一路串接延时开关(3)、(4)后与缓冲器(12)入端连接、另一路串接延时开关(5)、与门级(6)后与延时级(9)连接、还有一路串接寄存器(7)后与非门开关(10)入端1连接，寄存器(7)出端2与与门级(6)入端3连接，钟脉冲发生器(8)一路出端与非门开关(10)入端2连接、另一路串接延时级(9)后与寄存器(7)入端4连接，非门开关(10)出端3与发送器(11)入端连接，发送天线(14)与发送器(11)出端连接，缓冲器(12)工作时建立的输出电压V2端与钟脉冲发生器(8)电源电压V2端连接。
2.根据权利要求1所述的高速公路汽车收费用电子卡，其特征在于接收器(2)由晶体管BG1、BG2组成，其中电源(1)由电池B1、B2串接而成，构成输出电压V1端，电池B1正端V1电压端与电容C1一端、电阻R2一端、晶体管BG2发射极并接，电阻R1一端接在电池B1、B2中心点，电容C1另一端、电池B2负极接地端，电阻R1另一端与晶体管BG1基极、接收天线(13)入端并接，晶体管BG1发射极并接电阻R3、电容C2后接地端、集电极与电阻R2另一端、晶体管BG2基极并接，晶体管BG2集电极串接电阻R4后接地端，并晶体管BG2集电极分别与下级延时开关(3)的二极管D1正极、延时开关(5)的二极管D2正极、寄存器(7)的入端1脚并接。
3.根据权利要求1或2所述的高速公路汽车收费用电子卡，其特征在于延时开关(3)由二极管D1、与门(15)组成、延时开关(4)由与门(16)组成、延时开关(5)由二极管D2、与门(17)组成、与门级(6)由与门(18)、二级管D3组成，其中延时开关3中的二极管D1负极与电阻R5、R6一端并接，电阻R5另一端接地端，电阻R6另一端与电容C3一端、与门(15)入端1脚并接，与门(15)出端2脚与电容C3另一端、电阻R7一端并接，电阻R7另一端与延时开关(4)中的与门(16)入端5脚、电容C4一端并接，缓冲器(12)由晶体管BG3组成，与门(16)出端6脚与电容C4另一端、缓冲器(12)的晶体管BG3基极、电阻R10一端并接；晶体管BG3集电极与电源1输出电压V1端连接、发射极串接电容C6后接地端、并发射极输出V2电压端与下级钟脉冲发生器(8)中非门(22)的电源端9脚连接，与门(15)电源入端3脚与电源1输出电压V1端连接、4脚接地端；延时开关(5)中的二极管D2负极与电阻R8、R9一端并接，电阻R8另一端接地端，电阻R9另一端与与门(17)入端7脚、电容C5一端并接，与门(17)出端8脚与电容C5另一端、与门级(6)中的与门(18)入端9脚连接、与门(18)出端10脚串接二极管D3后与下级延时级(9)入端连接、入端11脚与寄存器(7)出端2脚连接。
4.根据权利要求3所述的高速公路汽车收费用电子卡，其特征在于钟脉冲发生器(8)由非门(21)、(22)组成、延时级(9)由非门(23)、(24)组成、非门开关(10)由非门(19)、(20)组成，其中非门开关(10)中的非门(19)、(20)两出端与下级发送器(11)中的晶体管BG4发射极并接、两入端与电阻R14、电容C11的一端并接，电容C11另一端与电阻R13、电容C9一端、非门(22)出端8脚并接，非门(22)入端7脚与非门(21)出端6脚、电阻R12一端并接，非门(21)入端5脚与电阻R12、电容C9另一端并接，电阻R13另一端与非门(24)入端13脚、电容C10一端、二极管D3负极并接，非门(24)出端12脚串接非门(23)后与电容C10连接，非门(24)、(23)出入端12、11脚与寄存器(7)的4脚连接，电阻R14另一端与寄存器(7)的3脚连接，寄存器(7)的电源V1端5脚接电源(1)电压V1端、6脚接地端。
5.根据权利要求4所述的高速公路汽车收费用电子卡，其特征在于发送器(11)由晶体管BG4组成，晶体管BG4基极串接电感L2后与电阻R10另一端、电阻R11、电容C7一端并接，电阻R11、电容C7另一端与地端并接，集电极并接电感L1、电容C8后与电源(1)电压V1端连接、集电极还与发送天线(14)入端并接。
专利摘要本实用新型公开了一种高速公路汽车收费用电子卡，它由接收发送器、接收发送天线、延时开关、钟脉冲发生器、寄存器、缓冲器、非门开关、电源等部分组成。利用接收发送器、寄存器进行读写出入高速公路汽车收费信息，由于读写过程为非接触式，收费员不加入操作，有效的防止收费作弊。同时本实用新型还具有微功耗、电路简单、性能可靠、成本低廉、使用方便等特点。还可以制作多种类型收费电子卡，具有推广应用价值。
文档编号G07B15/06GK2251754SQ9522790
公开日1997年4月9日 申请日期1995年11月27日 优先权日1995年11月27日
发明者刘月升 申请人:刘月升