Узел пневматической рессоры и способ определения параметра элемента подвески транспортного средства

Узел пневматической рессоры и способ определения параметра элемента подвески транспортного средства

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение в общем имеет отношение к системам определения ориентации и обмена информацией (системам связи), а более конкретно к системе и способу обнаружения входного воздействия на взаимодействующий конструктивный элемент и передачи сигнала, главным образом соответствующего обнаруженному входному воздействию, с использованием модуляции электромагнитной несущей (электромагнитного колебания).

Предлагаемые система и способ могут быть использованы в самых различных областях применения. Одним из примеров подходящего применения предлагаемых системы и способа является применение совместно с взаимодействующим флюидальным элементом подвески, например, таким как пневматическая рессора транспортного средства. Предлагаемые система и способ будут описаны далее более подробно с конкретной ссылкой на использование совместно с флюидальным элементом подвески. Однако следует иметь в виду, что предлагаемые система и способ имеют более широкое применение и поэтому их применение не ограничено этим конкретным примером.

Множество хорошо известных и широко применяемых устройств уже используют для измерения или определения иным образом данных, связанных с входными воздействиями на взаимодействующий конструктивный элемент и/или с его параметрами. Такие устройства включают в себя, например, ультразвуковые датчики высоты, акселерометры, датчики температуры или термопары и/или реле давления. Однако такие устройства страдают различными недостатками, которые могут, в определенных обстоятельствах, нежелательно ограничивать их использование и применение. Эти недостатки являются особенно заметными в некоторых применениях, например, в которых используют устройства с относительным перемещением между его двумя компонентами. Это особенно относится к случаю, когда одним из компонентов является неподвижный компонент, а другой компонент движется относительно него.

Один из примеров такой схемы расположения может быть найден в системе подвески транспортного средства. В этом примере элемент шасси или панель кузова считают неподвижным компонентом, а поддерживающая колеса конструкция действует как подвижный компонент. Обычно желательно устанавливать устройства для измерения или определения параметров системы подвески и/или ее компонентов скорее на неподвижном компоненте, а не на подвижном компоненте. Это позволяет иметь больше вариантов крепления и часто упрощает установку устройства измерения на транспортном средстве. Кроме того, крепление устройства для измерения или определения параметров на неподвижном компоненте позволяет легче проводить и крепить провода электропитания и сигнальные провода на раме или кузове транспортного средства.

В свете описанного и по другим возможным причинам обычно избегают перемещения устройств для измерения или определения параметров на элементах системы подвески, которые движутся относительно неподвижного компонента, если только другие альтернативные решения не представляются нежелательными или невозможными по другим причинам. В таких исключительных случаях устройство измерения устанавливают на подвижном компоненте и его провода закрепляют вдоль подвижного компонента с использованием разгрузки механических напряжений или другого подходящего устройства, образованного или предусмотренного между подвижным и неподвижным компонентами. Одним из примеров такого применения является определение мгновенного ускорения подвижного компонента главным образом в реальном масштабе времени. Такое мгновенное ускорение измеряют для того, чтобы можно было отрегулировать другой компонент, например, такой как амортизатор, для компенсации ускорения.

Несмотря на то, что ускорение может быть измерено различными путями с использованием различных устройств и/или расчетов, использование акселерометра позволяет получать точные данные или другие выходные сигналы главным образом в реальном масштабе времени. Кроме того, акселерометры являются компактными, относительно дешевыми и обычно главным образом прочными. Поэтому использование акселерометра часто является предпочтительным для измерения ускорения колеса или элемента подвески транспортного средства. Однако известные акселерометры обычно имеют один или несколько проводов электропитания датчика и проводов для передачи сигналов и/или данных. Такие провода должны проходить от рамы или кузова транспортного средства к акселерометру, причем по меньшей мере один участок провода подвергается движениям изгиба между ними, когда компоненты движутся друг относительно друга. Эти повторяющиеся движения изгиба могут приводить к обрывам провода за счет его усталости и/или других проблем. Более того, при этом провод часто подвергается нежелательным воздействиям окружающей среды и загрязняющих веществ, например, таких как грязь, вода и соль. Это может нежелательным образом приводить к ухудшению свойств провода и/или его изоляции, что может ускорять наступление усталости провода и быстрее приводить к обрывам провода. Кроме того, провод подвергается ударам от камней на дороге, которые могут повреждать сам провод и/или его соединение с датчиком.

Таким образом, желательно создать устройство, систему и способ определения ориентации и обмена информацией, которые позволяют исключить эти и другие недостатки.

Сущность изобретения

Предлагается система определения ориентации и обмена информацией для использования на взаимодействующем конструктивном элементе, испытывающем внешнее воздействие, причем указанная система содержит приемопередатчик, способный передавать по радио электромагнитное колебание, и ответчик, расположенный на некотором расстоянии от приемопередатчика. Датчик закреплен на взаимодействующем конструктивном элементе и имеет связь с ответчиком. Датчик может вырабатывать выходной сигнал, несущий информацию о внешнем воздействии. Ответчик принимает электромагнитное колебание и выходной сигнал датчика и создает модуляцию электромагнитного колебания в зависимости от (связанную с) выходного сигнала датчика.

Предлагается система определения ориентации и обмена информацией для использования на взаимодействующих первом и втором конструктивных элементах, которые расположены на некотором расстоянии друг от друга, причем взаимодействующий второй конструктивный элемент претерпевает внешнее воздействие, при этом указанная система содержит приемопередатчик, закрепленный (установленный) на взаимодействующем первом конструктивном элементе и способный передавать по радио электромагнитное колебание. Ответчик установлен на взаимодействующем втором конструктивном элементе и принимает электромагнитное колебание. Датчик установлен на взаимодействующем втором конструктивном элементе и имеет связь с ответчиком. Датчик генерирует выходной сигнал в зависимости от внешнего воздействия. Ответчик принимает выходной сигнал датчика и модулирует электромагнитное колебание в зависимости по меньшей мере от одного параметра, выбранного из группы, в которую входят выходной сигнал датчика и расстояние.

Предлагается способ передачи входного уровня внешнего входного воздействия, действующего на взаимодействующий конструктивный элемент, причем указанный способ предусматривает использование приемопередатчика, который способен передавать по радио электромагнитное колебание. Способ также предусматривает использование ответчика, закрепленного на взаимодействующем конструктивном элементе и расположенного на некотором расстоянии от приемопередатчика, и использование датчика, закрепленного на взаимодействующем конструктивном элементе поблизости от ответчика. Датчик может вырабатывать выходной сигнал, соответствующий входному уровню внешнего воздействия. Способ дополнительно предусматривает подачу питания на приемопередатчик и передачу по радио электромагнитного колебания, и выработку выходного сигнала датчика. Способ также предусматривает создание модуляции электромагнитного колебания в зависимости от выходного сигнала датчика и определение входного уровня внешнего воздействия на основании модуляции.

Предлагается узел пневматической рессоры в соответствии с предложенной новой концепцией, который содержит первый концевой элемент, второй концевой элемент, расположенный на некотором расстоянии от первого концевого элемента и претерпевающий внешнее воздействие, и гибкую стенку, закрепленную между первым и вторым концевыми элементами. Приемопередатчик установлен на первом концевом элементе и может передавать по радио электромагнитное колебание. Ответчик установлен на втором концевом элементе и может принимать электромагнитное колебание. Датчик установлен на втором концевом элементе и имеет связь с ответчиком. Датчик может измерять внешнее входное воздействие на второй концевой элемент и вырабатывать соответствующий выходной сигнал датчика. Ответчик принимает выходной сигнал датчика и создает модуляцию электромагнитного колебания в ответ на выходной сигнал датчика.

Предлагается система связи в соответствии с предложенной новой концепцией, предназначенная для системы подвески транспортного средства, имеющей первый компонент транспортного средства и второй компонент транспортного средства, претерпевающий входное воздействие на подвеску, причем система связи содержит приемопередатчик, установленный на первом компоненте транспортного средства и позволяющий передавать по радио электромагнитное колебание. Ответчик установлен на втором компоненте транспортного средства, на некотором расстоянии от приемопередатчика, и имеет связь с ним. Датчик установлен на втором компоненте транспортного средства и может обнаруживать входное воздействие на подвеску, причем датчик имеет связь с ответчиком и может вырабатывать выходной сигнал датчика, соответствующий входному воздействию на подвеску. Ответчик может принимать выходной сигнал от датчика и создавать модуляцию электромагнитного колебания в ответ на прием этого сигнала.

Предлагается способ определения значения параметра элемента подвески транспортного средства в соответствии с предложенной новой концепцией, который предусматривает использование приемопередатчика, позволяющего передавать по радио электромагнитное колебание, и использование ответчика, установленного на элементе подвески транспортного средства и расположенного на некотором расстоянии от приемопередатчика. Способ также предусматривает использование датчика, установленного на элементе подвески транспортного средства поблизости от ответчика, причем датчик может вырабатывать выходной сигнал датчика, соответствующий параметру элемента подвески транспортного средства. Способ также предусматривает подачу питания на приемопередатчик и передачу по радио электромагнитного колебания. Способ дополнительно предусматривает выработку выходного сигнала датчика и создание модуляции электромагнитного колебания в ответ на выходной сигнал датчика. Способ дополнительно предусматривает определение значения параметра элемента подвески транспортного средства на основании модуляции.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 схематично показан первый вариант системы индикации (указания) расстояния в соответствии с изобретением.

На фиг.2 схематично показан альтернативный вариант приемопередатчика, показанного на фиг.1.

На фиг.3 показана принципиальная электрическая схема варианта приемопередатчика, показанного на фиг.1.

На фиг.4 схематично показан первый вариант ответчика.

На фиг.5 показана принципиальная электрическая схема варианта ответчика, показанного на фиг.4.

На фиг.6 показана примерная электромагнитная несущая, имеющая модулированный участок.

На фиг.7 показана схема последовательности операций, иллюстрирующая операции способа индикации расстояния.

На фиг.8 показан вид сбоку, частично в разрезе, флюидального элемента подвески, высоту которого определяет закрепленная на нем система.

На фиг.9 схематично показан другой альтернативный вариант приемопередатчика.

На фиг.10 схематично показан альтернативный вариант ответчика.

На фиг.11 показана электромагнитная несущая, модулированная с использованием частотной манипуляции.

На фиг.12 показана электромагнитная несущая, модулированная с использованием фазовой манипуляции.

На фиг.13 показана принципиальная электрическая схема варианта ответчика, показанного на фиг.10.

На фиг.14 показан схема последовательности операций, иллюстрирующая операции другого способа индикации расстояния.

На фиг.15 схематично показан вариант системы определения ориентации и обмена информацией.

На фиг.16 схематично показан альтернативный вариант приемопередатчика, показанного на фиг.15.

На фиг.17 схематично показан другой альтернативный вариант ответчика.

На фиг.18 показана принципиальная электрическая схема варианта ответчика, показанного на фиг.17.

На фиг.19 показана схема последовательности операций, иллюстрирующая операции еще одного способа определения ориентации и обмена информацией.

На фиг.20 показана схема последовательности операций, иллюстрирующая операции другого способа определения ориентации и обмена информацией.

Подробное описание изобретения

Обратимся теперь к более подробному рассмотрению чертежей, на которых показаны только для пояснения предпочтительные варианты предложенных новой системы, устройства и/или способа, не имеющие ограничительного характера. На фиг.1 схематично показана система указания расстояния, которая содержит приемопередатчик 100, используемый совместно с ответчиком TSP, который расположен на некотором расстоянии DST от приемопередатчика. Следует иметь в виду, что ответчик TSP является просто представительным примером подходящего ответчика, взаимодействующего с приемопередатчиком, таким как приемопередатчик 100, причем конструкция и работа примерных вариантов подходящих ответчиков обсуждается далее более подробно. Приемопередатчик 100 выполнен с возможностью передачи по радио электромагнитного сигнала, такого как, например, электромагнитная (ЭМ) несущая CWV, в направлении ответчика TSP.

Приемопередатчик 100 содержит генератор 102 несущей, имеющий электрическую связь с антенной 104. Генератор 102 несущей может подавать выходной электрический сигнал несущей на антенну 104, которая, в свою очередь, может передавать по радио электромагнитную несущую, такую как несущую CWV, например, соответствующую выходному сигналу генератора 102 несущей. Детектор 106 модуляции также имеет электрическую связь с антенной 104 и выполнен с возможностью обнаружения модуляции электрической характеристики вдоль или поперек антенны. Детектор модуляции вырабатывает выходной электрический сигнал, такой как напряжение или ток, например, в соответствующей зависимости от амплитуды модуляции вдоль или поперек антенны. На фиг.1 показано, что детектор 106 модуляции вырабатывает выходной аналоговый сигнал, который может быть усилен усилителем 108 до передачи, как это показано стрелкой 110, на другие электронное устройство, схему или систему, например, на такое как электронный блок управления (не показан).

На фиг.1 показана также цепь 112 электропитания. Цепь электропитания может быть образована как часть полностью интегрированной схемы приемопередатчика 100 в виде отдельной схемы, конструктивно объединенной с приемопередатчиком 100, или в виде схемы, полностью отделенной от приемопередатчика 100. В соответствии с примерным вариантом, показанным на фиг.1, цепь электропитания 112 образована как часть полностью интегрированной схемы приемопередатчика. Однако, вне зависимости от конструкции, цепь 112 электропитания выполнена с возможностью подавать соответствующим образом стандартизованную и регулируемую электрическую энергию от источника питания (не показан) на компоненты приемопередатчика 100. Эти компоненты могут содержать, без ограничения, генератор 102 несущей, с которьм цепь электропитания 112, показанная на фиг.1, имеет прямую электрическую связь. Следует иметь в виду, что источником питания (не показан) может быть любой подходящий источник питания переменного тока или постоянного тока, например, такой как батарея (автомобильная или другая), генератор или генератор переменного тока, электронный блок управления или силовой модуль системы управления.

Как правило, антенна 104 приемопередатчика 100 может передавать по радио или иным образом выходной электромагнитный сигнал, например, такой как несущая CWV, как уже было упомянуто здесь выше. Антенна ANT ответчика TSP принимает несущую, которая имеет одну или несколько характеристик (или свойств), которые изменяются с расстоянием, что хорошо известно специалистам в данной области. Ответчик служит для возбуждения или создания иным образом модуляции несущей в зависимости от расстояния между приемопередатчиком и ответчиком. В одном из примеров такой работы, известном специалистам в данной области, антенны 104 и ANT действуют как обмотки трансформатора со слабой связью, когда на них воздействует несущая CWV. При этом, мгновенное изменение электрической характеристики или свойства одной антенны возбуждает или иным образом создает соответствующее изменение электрической характеристики или модуляцию вдоль или поперек другой антенны. Эта модуляция помогает определять расстояние DST между приемопередатчиком и ответчиком или, альтернативно, производить обмен данными между собой, как это обсуждается далее более подробно.

Альтернативный вариант приемопередатчика 200 показан на фиг.2 и содержит генератор 202 несущей, имеющий электрическую связь с антенной 204. Генератор 202 несущей выполнен с возможностью подачи выходного электрического сигнала несущей на антенну 204, которая принимает сигнал несущей от генератора и выполнена с возможностью радиопередачи электромагнитной несущей, например, такой как несущая CWV, соответствующей сигналу несущей с выхода генератора 202.

Детектор 206 модуляции также имеет электрическую связь с антенной 204 и выполнен с возможностью обнаружения модуляции электрической характеристики вдоль или поперек антенны. Детектор 206 модуляции вырабатывает аналоговый сигнал в зависимости от амплитуды модуляции вдоль или поперек антенны 204. Однако вместо усилителя аналогового выходного сигнала, как в приемопередатчике 100, приемопередатчик 200 содержит аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 208, который имеет электрическую связь с детектором модуляции. Аналого-цифровой преобразователь принимает аналоговый сигнал от детектора 206 модуляции и преобразует его в поток цифровых данных. Поток цифровых данных от преобразователь 208 затем может быть передан обычным образом, например, на такое устройство, как микроконтроллер 210 или на другой компонент или другую систему. Следует иметь в виду, что такое устройство или другая система, которые содержат микроконтроллер 210, могут быть выполнены в виде единого целого с приемопередатчиком 200 или могут быть частью другой, отдельной системы. Например, такой процессор может иметь связь с шиной данных транспортного средства, например, такой как шина CAN, шина данных SAE J1 860, или с другой информационной системой транспортного средства.

Цепь 212 электропитания показана на фиг.2. Однако следует иметь в виду, что цепь 212 электропитания может иметь различные виды реализации или различные конфигурации, как уже было упомянуто здесь выше, чтобы подавать соответствующим образом стандартизованную и регулируемую мощность на схему 200.

Генераторы 102 и 202 несущей вырабатывают выходной электрический сигнал несущей, который можно передавать по радио как электромагнитную несущую при помощи взаимодействующей антенны. В соответствии с предпочтительным вариантом, выходной электрический сигнал генераторов 102 и 202 несущей представляет собой синусоидальное колебание, имеющее главным образом постоянную амплитуду и частоту; однако следует иметь в виду, что может быть использован и любой другой подходящий электрический сигнал несущей. Следует также иметь в виду, что выходной электрический сигнал генераторов может иметь любое подходящее напряжение, например, ориентировочно от 50 до 100 В, и может иметь любую подходящую частоту, например, ориентировочно от 100 КГц до 30 МГц. В соответствии с примерным вариантом электрический сигнал имеет частоту около 125 КГц и амплитуду около 100 В, однако эти величины могут меняться от одного применения к другому, как уже было упомянуто здесь выше.

Принципиальная электрическая схема 300 одного из вариантов приемопередатчика, например, такого как приемопередатчик 100, показана на фиг.3 и содержит схему 302 генератора несущей, антенный контур 304, схему 306 детектора модуляции и схему 308 усилителя. Следует иметь в виду, что схема 302 генератора в целом соответствует генераторам 102 и 202, показанным соответственно на фиг.1 и 2, а соответствующие узлы 304, 306 и 308 соответствуют антеннам 104 и 204, детекторам 106 и 206 модуляции и усилителю 108. Следует также иметь в виду, что аналого-цифровой преобразователь 208 и микроконтроллер 210 имеют типовую конструкцию, хорошо известную специалистам в данной области, так что специалисты легко могут электрически подключить аналого-цифровой преобразователь 208 к детектору 206 модуляции, даже если не показана его электрическая схема. Следует также иметь в виду, что в схеме 300 не предусмотрена цепь электропитания, соответствующая цепи электропитания 112 или 212. Однако следует иметь в виду, что схема 300 может альтернативно содержать цепь электропитания, даже в том случае, когда первичный источник питания содержит соответствующие схемы обработки и регулирования, позволяющие подводить к схеме 300 необходимую электрическую мощность. Более того, специалисты легко поймут, что схема 300 может быть выполнена как интегральная схема на одной подложке, например, такой как кремниевая пластина, или альтернативно может быть образована из дискретных компонентов с использованием любых подходящих технологий изготовления.

Как это показано на фиг.3, схема 300 содержит различные традиционные электрические компоненты, в том числе (но без ограничения) резисторы, конденсаторы, диоды, операционные усилители и дроссели. Следует иметь в виду, что эти компоненты имеют главным образом стандартную конструкцию, если специально не оговорено иное, и легко могут быть закуплены на рынке. Кроме того, различные участки схемы 300 соединены с положительной клеммой источника питания (не показан) или цепи электропитания (не показана) в одной или нескольких общих точках. Имеющие такое подключение участки схемы 300 заканчиваются показанными стрелками контактными зажимами 310. Аналогично, различные участки схемы 300, которые соединены с общей землей, заканчиваются показанными стрелками контактными зажимами 312.

Как уже было упомянуто здесь выше, схема 300 содержит множество операционных усилителей. Однако следует иметь в виду, что эти операционные усилители на фиг.3 показаны схематично с использованием традиционной конфигурации штырьковых выводов. Несмотря на то, что эти штырьковые выводы не имеют позиционных обозначений, следует иметь в виду, что каждый операционный усилитель имеет противоположные штырьковые выводы напряжения питания (SV штырьковые выводы), положительный входной штырьковый вывод (PI штырьковый вывод), отрицательный входной штырьковый вывод (N1 штырьковый вывод) и выходной штырьковый вывод (ОТ штырьковый вывод). Одним из примеров подходящего операционного усилителя является операционный усилитель типа LM248 фирмы Texas Instruments of Dallas, Texas.

Схема 302 генератора несущей содержит операционный усилитель 314, резисторы 316-324 и конденсатор 326. Операционный усилитель 314 имеет SV штырьковые выводы, подключенные к показанным стрелками контактным зажимам 310а и 312а. ОТ штырь подключен к делителю напряжения, образованному между показанными стрелками контактными зажимами 310b и 312b при помощи резисторов 316 и 318. ОТ штырьковый вывод подключен к делителю напряжения через резисторы 320 и 322 и образует контур обратной связи за счет PI штырькового вывода операционного усилителя 314, подключенного между резисторами 320 и 322. Дополнительно, ОТ штырьковый вывод операционного усилителя подключен к земле у показанного стрелкой контактного зажима 312с через резистор 324 и конденсатор 326. Контур обратной связи образован со штырьковым выводом ОТ за счет подключения NI штырькового вывода операционного усилителя между резистором 324 и конденсатором 326.

Электрический сигнал несущей со штырькового вывода ОТ операционного усилителя 314 поступает в антенный контур 304 по проводу 328. Антенный контур 304 содержит конденсатор 330, который имеет электрическую связь с землей у показанного стрелкой контактного зажима 312d через дроссель 332, который показан на фиг.3 при помощи стандартного символа. Однако следует иметь в виду, что может быть желательна подстройка или оптимизация антенны и, в таких ситуациях, может быть использован дроссель специфической конструкции, который, например, имеет квадратную форму. В соответствии с примерным вариантом, дроссель 332 представляет собой обмотку из провода, которая имеет кольцевую форму или форму петли.

Схема 306 обнаружения модуляции имеет электрическую связь с антенным контуром 304 по проводу 334, который подключен между конденсатором 330 и дросселем 332. Провод 334 имеет электрическую связь с NI штырьковым выводом операционного усилителя 336 через диод 338 и конденсатор 340. Операционный усилитель 336 имеет SV штырьковые выводы, соединенные с показанными стрелками контактными зажимами 310с и 312е. Контур обратной связи образован между ОТ и NI штырьковыми выводами операционного усилителя 336 при помощи провода 342, подключенного через диод 344 и резистор 346. PI штырьковый вывод операционного усилителя 336 подключен между показанными стрелками контактными зажимами 310d и 312f через резистор 348 и диод 350, соответственно. Диод 350 показан на фиг.3 как стабилитрон. Дополнительно, показанный стрелкой контактный зажим 312f подключен к NI штырьковому выводу операционного усилителя 336 при помощи провода 334 через резистор 352. Показанный стрелкой контактный зажим 312g подключен к проводу 334 раздельно через конденсатор 354 и резистор 356.

Схема 308 усилителя электрически подключена к схеме 306 обнаружения модуляции при помощи провода 358. Схема 308 усилителя содержит первый операционный усилитель 360, причем провод 358 подключен к PI штырьковому выводу и соединен с проводом 334 за счет подключения между NI штырьковым выводом операционного усилителя 336 и конденсатором 340. Операционный усилитель 360 имеет SV штырьковые выводы, подключенные к показанным стрелками контактным зажимам 310е и 312h. Контур обратной связи образован при помощи провода 362, подключенного между ОТ и NI штырьковыми выводами операционного усилителя 360. Диод 364 подключен к проводу 362, а NI штырьковый вывод операционного усилителя 360 также подключен к показанному стрелкой контактному зажиму 312i через резистор 366 и к показанному стрелкой контактному зажиму 312j через конденсатор 368. PI штырьковый вывод второго операционного усилителя 370 подключен к проводу 362 через диод 364, а NI штырьковый вывод операционного усилителя 360 через провод 372. Выходной соединитель 374 подключен к ОТ штырьковому выводу операционного усилителя 370 при помощи выходного провода 376. Контур обратной связи образован при помощи провода 378, подключенного между NI штырьковым выводом и проводом 376, подключенным между ОТ штырьковым выводом и выходным соединителем 374. Следует иметь в виду, что выходной соединитель 374, как правило, действует как устройство сопряжения с контактом 110 связи, показанный на фиг.1. Сам по себе соединитель 374 может быть соединителем любого подходящего типа и может иметь любую подходящую конфигурацию.

Ответчик 400 показан на фиг.4 и содержит антенну 402, силовую цепь 404 и шунтирующую цепь 406. Как правило, ответчик 400 находится на некотором расстоянии от одного из приемопередатчиков 100 или 200 и работает совместно с ними. Более конкретно, антенна 402 выполнена с возможностью приема электромагнитной несущей CWV, переданной по радио антенной приемопередатчика. Электромагнитная несущая возбуждает электрический выходной сигнал вдоль или поперек антенны. Этот электрический выходной сигнал поступает в силовую цепь 404, которая накапливает электрический выходной сигнал и периодически подает питание на шунтирующую цепь 406. Когда на нее подано питание, шунтирующая цепь производит короткое замыкание антенны 402. Это вызывает изменение электромагнитных свойств антенны 402, например, существенно уменьшает индуктивность антенны. Изменение электромагнитных свойств антенны 402 вызывает соответствующее изменение вдоль или поперек антенны соответствующего приемопередатчика, например, такого как приемопередатчик 100 или 200. Именно это изменение вдоль или поперек антенны соответствующего приемопередатчика обнаруживает связанный с ним детектор модуляции приемопередатчика, например, такой как детектор 106 или 206 модуляции.

В соответствии с одним примерным вариантом, антенна 402 ответчика 400 содержит индуктивный элемент (не показан). Именно вдоль или поперек этого индуктивного элемента электромагнитная несущая возбуждает электрический выходной сигнал, который передается в силовую цепь 404. Электрический выходной сигнал, который представляет собой электрический потенциал и/или электрический ток, накапливается в силовой цепи 404, которая, в ответ, передает импульс электрической энергии в шунтирующую цепь 406, после того, как определенное, заданное количество электрической энергии было накоплено в силовой цепи. Импульс электрической энергии заставляет шунтирующую цепь 406 создавать электрическое короткое замыкание индуктивного элемента антенны 402. Короткое замыкание индуктивного элемента уменьшает его индуктивность до нуля. Специалисты легко поймут, что это будет вызывать соответствующее изменение вдоль или поперек индуктивного элемента антенны в объединенном приемопередатчике, так как эти два элемента действуют как трансформатор со слабой связью. Именно это соответствующее изменение контролирует (измеряет) детектор модуляции. Такая возбужденная полевая модуляция (IFM) обозначена в целом синусоидальной волной IFM на фиг.4.

Электрическая принципиальная схема 500 одного варианта ответчика 400 показана на фиг.5 и содержит антенный контур 502, силовую цепь 504 и шунтирующую цепь 506. Как правило, антенный контур 502 соответствует антенне 402, показанной на фиг.4. Аналогично, силовая цепь 504 соответствует цепи 404, а шунтирующая цепь 506 соответствует цепи 406. Как уже было упомянуто здесь выше, контур 500 содержит множество традиционных электрических компонентов, в том числе (но без ограничения) резисторы, конденсаторы, диоды, операционные усилители и катушки индуктивности (дроссели). Следует иметь в виду, что эти компоненты главным образом имеют стандартную конструкцию, если специально не указано иное, и легко могут быть закуплены. Кроме того, схема 500 может быть выполнена в виде интегральной схемы на одной подложке, например, такой как кремниевая пластина, или, альтернативно, может быть собрана из дискретных компонентов с использованием любой подходящей технологии изготовления. Кроме того, различные участки схемы 500 подключены к общей земле, которая показана контактным зажимом 508 в виде стрелки.

Антенный контур 502 содержит конденсатор 510 и дроссель 512, подключенные в параллель между проводами 514 и 516, последний из которых подключен к показанному стрелкой контактному зажиму 508а рядом с дросселем 512. Дроссель показан на фиг.5 при помощи стандартного символа. Однако следует иметь в виду, что может быть желательна подстройка или оптимизация антенны, которую проводят, например, совместно с дросселем 332 антенного контура 304. В таких ситуациях, может быть использован дроссель специфической конструкции, который представляет собой обмотку из провода, которая имеет, например, квадратную форму, кольцевую форму или форму петли.

Силовая цепь 504 подключена к антенному контуру 502 через провода 514 и 516. Диод 518 и резистор 520 включены последовательно с проводом 514. Транзистор 522 и конденсатор 524 включены параллельно между проводами 514 и 516. Коллекторный вывод 522с транзистора 522 подключен к проводу 514, а эмиттерный вывод 522е транзистора подключен к проводу 516. Провод 526 подсоединяет базовый вывод 522b транзистора 522 к проводу 514 через диод 528. В соответствии с примерным вариантом, диод 518 представляет собой диод Шотки, а транзистор 522 представляет собой стандартный n-р-n транзистор, которые хорошо известны специалистам в данной области.

Шунтирующая цепь 506 подключена к силовой цепи 504 при помощи провода 530, который идет до коллекторного вывода 522с. Провод 530 подключен к верхней точке делителя напряжения, образованного резисторами 532 и 534, которые включены между проводом 530 и показанным стрелкой контактным зажимом 508b. Шунтирующая цепь также содержит операционный усилитель 536. Один SV штырьковый вывод операционного усилителя подключен к проводу 530 через провод 538, а другой SV штырьковый вывод подключен к показанному стрелкой контактному зажиму 508с. Провод 540 соединяет среднюю точку между резисторами 532 и 534 с PI штырьковым выводом операционного усилителя 536 через резистор 542. Контур обратной связи образован между ОТ и PI штырьковыми выводами операционного усилителя 536 при помощи провода 544, который образует соединение через резистор 546. ОТ штырьковый вывод операционного усилителя 536 также подключен к показанному стрелкой контактному зажиму 508d при помощи провода 548 через резистор 550 и конденсатор 552. NI штырьковый вывод операционного усилителя подключен при помощи провода 554 к средней точке между резистором 550 и конденсатором 552. Реле 556 подключено между ОТ штырьковым выводом операционного усилителя 536 и проводами 514 и 516 рядом с конденсатором 510, включенным параллельно дросселю 512. Следует иметь в виду, что вместо реле 556 может быть использовано устройство переключения любого подходящего типа, например, такое как полевой транзистор.

Антенна 502 ответчика введена в РЧ поле приемопередатчика, которое создает напряжение на (поперек) антенне 502. Это напряжение проходит через диод 518 в цепь 504 источника питания (в силовую цепь), которая регулирует напряжение на проводе 530 для надлежащей работы шунтирующей цепи 506. Резисторы 532 и 534 делят поступающее по проводу 530 напряжение для его сравнения с напряжением на проводе 554, подключенном к NI штырьковому выводу. Резистор 550 и конденсатор 552 контролируют скорость нарастания напряжения на проводе 554, подключенном к NI штырьковому выводу. Как только напряжение на проводе 554 превысит напряжение на PI штырьковом выводе, связанном со средней точкой между резисторами 546 и 542, появляется выходной сигнал на ОТ штырьковом выводе операционного усилителя 536. Это вызывает срабатывание реле 556 (или другого подходящего устройства, например, такого как полевой транзистор), которое шунтирует на землю антенну 502. Шунтирование антенны снимает напряжение с приемопередатчика и создает измеряемое изменение, позволяющее определить расстояние.

На фиг.6 показана одна примерная форма модуляции электромагнитной несущей CWV, имеющей стандартную синусоидальную форму колебаний и начальную амплитуду напряжения V. Несущая модулирована на интервале DT, в течение которого ее амплитуда уменьшена на величину DV. Примерный подходящий диапазон напряжения V составляет ориентировочно от 50 до 150 В. Примерный соответствующий диапазон амплитудной модуляции, отображенной величиной DV, составляет ориентировочно от 10 до 1000 мВ. Амплитудная модуляция может иметь любую подходящую длительность или интервал DT, например ориентировочно от 0.1 до 5 мс. Как уже было упомянуто здесь выше, несущая CWV может иметь любую подходящую частоту, например ориентировочно от 100 кГц до 14 МГц. Такую модуляцию специалисты обычно называют модуляцией рассеяния при отражении, и она может быть использована для организации передачи между ответчиком и приемопередатчиком.

Одним из хорошо известных примеров использования модуляции рассеяния при отражении является использование в системах идентификации радиочастот (RFID). Однако следует иметь в виду, что предложенная здесь новая концепция существенно о