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JP2023535550A - Transmission system, method and apparatus for extremely low frequency magnetic sensing signals - Google Patents

Transmission system, method and apparatus for extremely low frequency magnetic sensing signals Download PDF

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JP2023535550A
JP2023535550A JP2022580871A JP2022580871A JP2023535550A JP 2023535550 A JP2023535550 A JP 2023535550A JP 2022580871 A JP2022580871 A JP 2022580871A JP 2022580871 A JP2022580871 A JP 2022580871A JP 2023535550 A JP2023535550 A JP 2023535550A
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Abstract

本願は、極低周波磁気センシング信号の送信システム、方法及び装置を開示し、励磁駆動技術分野に関する。当該システムは、制御モジュールと、駆動モジュールと、アンテナ励磁モジュールと、を含む。制御モジュールは、入力されたコマンドに基づいて、周期的な電圧信号である周期的パルス信号を生成し、周期的パルス信号は駆動モジュールは、入力された周期的パルス信号に対して駆動電圧制御を行って駆動電圧信号を得、アンテナ励磁モジュールは、入力された駆動電圧信号に基づいて、励磁調整制御を行って送信に用いられる磁気センシング信号を得る。本願の技術的構成は、普通のコントローラのI/Oインタフェースによってスイッチング制御を直接行い、送信アンテナ自体の高電磁誘導特性による電圧応力が高すぎるという問題を解決する。【選択図】図3The present application discloses a transmission system, method and apparatus for extremely low frequency magnetic sensing signals, and relates to the field of excitation drive technology. The system includes a control module, a drive module and an antenna excitation module. The control module generates a periodic pulse signal, which is a periodic voltage signal, based on the input command, and the drive module controls the drive voltage for the input periodic pulse signal. to obtain a driving voltage signal, and the antenna excitation module performs excitation adjustment control according to the input driving voltage signal to obtain a magnetic sensing signal used for transmission. The technical configuration of the present application directly performs switching control through the I/O interface of a common controller, and solves the problem of too high voltage stress due to the high electromagnetic induction characteristics of the transmitting antenna itself. [Selection drawing] Fig. 3

Description

本発明は、励磁駆動の技術分野に関し、特に極低周波磁気センシング信号の送信システム、方法及び装置に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to the technical field of excitation drive, and more particularly to a transmission system, method and apparatus for extremely low frequency magnetic sensing signals.

極低周波とは、周波数が3Hzから30Hzであり、波長が十万キロメートルから百万キロメートルの無線電波である。極低周波の無線電波は、土壌、海水及び金属管路を透過することができるため、極低周波の無線電波は管路点検及び管路内外の通信などに適用される。 Extremely low frequencies are radio waves with frequencies of 3 Hz to 30 Hz and wavelengths of 100,000 kilometers to 1,000,000 kilometers. Ultra-low frequency radio waves can penetrate soil, seawater, and metal pipes, so they are applied to pipe inspection and communication inside and outside pipes.

通信プロセスにおいて、交番電界を利用して送信アンテナを励磁して生成された交番磁界が、受信アンテナによって誘導されて誘導電圧を得ることは、信号の送受信プロセスである。送信アンテナの交流インピーダンスは、十分に大きいときにのみ、送信アンテナの両端に印加される電圧振幅値が十分に大きいことを確保することができ、このようにして信号の送受信プロセスを完成することができるので、交流インピーダンスのパラメータは、送信信号の電圧振幅値に直接影響を与える。極低周波の周波数は、4G等の高周波帯域電磁波より遥かに低く、送信アンテナの交流インピーダンスは、周波数とインダクタンスとの積に等しいため、極低周波送信アンテナとして、インダクタンス量を数桁増加する必要があり、インダクタンス量が十分に大きい場合、励磁プロセスにおいて送信アンテナ誘導起電力の問題を考慮する必要がある。送信アンテナ誘導起電力による電圧応力を解消するために、現在採用されている方法は、予め設定された固定周波数に従ってスイッチのオンを制御することにより、主周波数が固定周波数である極低周波の三角波磁界信号を生成し、それにより送信アンテナ誘導起電力による電圧応力を弱める。 In the communication process, an alternating magnetic field generated by exciting a transmitting antenna using an alternating electric field is induced by a receiving antenna to obtain an induced voltage, which is a process of transmitting and receiving signals. Only when the AC impedance of the transmitting antenna is large enough can it ensure that the voltage amplitude value applied across the transmitting antenna is large enough, thus completing the process of transmitting and receiving signals. Therefore, the AC impedance parameter directly affects the voltage amplitude value of the transmitted signal. The frequency of ultra-low frequency is much lower than that of high-frequency band electromagnetic waves such as 4G, and the AC impedance of a transmitting antenna is equal to the product of frequency and inductance. and the amount of inductance is large enough, the excitation process should consider the problem of the transmitting antenna induced electromotive force. In order to eliminate the voltage stress caused by the transmitting antenna induced electromotive force, the currently adopted method is to control the switch-on according to the preset fixed frequency, so that the triangular wave of extremely low frequency whose main frequency is fixed frequency A magnetic field signal is generated thereby dampening the voltage stress due to the transmitting antenna induced electromotive force.

しかしながら、上記方法では三角波を制御信号とし、I/Oインタフェースの適合性についてはパルス信号よりはよくなく、また上記方法において送信アンテナの電磁誘導動作は、連続モードにあり、コイルのアンペア量が高く、そのため送信アンテナのサイズが増加し、送信アンテナのサイズの増加に伴って印加される電圧応力も増加することが当然である。 However, the above method uses a triangular wave as the control signal, which is less suitable for I/O interfaces than the pulse signal, and in the above method, the electromagnetic induction operation of the transmitting antenna is in continuous mode, and the amperage of the coil is high. Therefore, it is natural that the size of the transmitting antenna increases, and the applied voltage stress increases with the increasing size of the transmitting antenna.

本発明は、極低周波帯域における送信アンテナの励磁駆動が、普通のコントローラI/Oインタフェースを介してスイッチング制御を直接行うことができず、送信アンテナの高電磁誘導特性による電圧応力が高すぎるという問題を解決するために、極低周波磁気センシング信号の送信システム、方法及び装置を提供する。 The present invention believes that the excitation drive of the transmitting antenna in the ultra-low frequency band cannot directly perform switching control through the ordinary controller I/O interface, and the voltage stress due to the high electromagnetic induction characteristics of the transmitting antenna is too high. To solve the problem, a system, method and apparatus for transmitting extremely low frequency magnetic sensing signals are provided.

本願の実施例に係る極低周波磁気センシング信号の送信システムは、制御モジュールと、駆動モジュールと、アンテナ励磁モジュールと、を含み、
制御モジュールは、入力されたコマンドに基づいて、周期的な電圧信号である周期的パルス信号を生成し、
駆動モジュールは、入力された周期的パルス信号に対して駆動電圧制御を行って駆動電圧信号を得、
アンテナ励磁モジュールは、入力された駆動電圧信号に基づいて、励磁調整制御を行って送信に用いられる磁気センシング信号を得る。
An extremely low frequency magnetic sensing signal transmission system according to an embodiment of the present application includes a control module, a driving module, and an antenna excitation module,
The control module generates a periodic pulse signal, which is a periodic voltage signal, according to the input command,
The drive module performs drive voltage control on the input periodic pulse signal to obtain a drive voltage signal,
The antenna excitation module performs excitation adjustment control based on the input drive voltage signal to obtain a magnetic sensing signal used for transmission.

任意選択的に、駆動モジュールは、ブロックコンデンサ、放電抵抗、第1フライバックダイオード、ゲート抵抗、ゲートソース抵抗及びゲート電圧を含み、
制御周期的パルス信号の入力端は、ブロックコンデンサ、ゲート抵抗及びゲートソース抵抗の順に直列接続された後に接地して充電回路を構成し、ゲート抵抗とゲートソース抵抗との間には、ゲート電圧出力端が設けられ、
制御周期的パルス信号の入力端とグランドとの間には、放電抵抗と第1フライバックダイオードがさらに設けられ、
ブロックコンデンサ、放電抵抗及び第1フライバックダイオードが直列接続されて放電回路を構成し、放電回路は、周期的パルス信号が低電位電圧値にあるとき、ブロックコンデンサを放電し、ゲート電圧出力端を介して低電位の駆動電圧信号を出力し、低電位電圧値は、周期的パルス信号の最高電圧値より小さく、
充電回路は、周期的パルス信号が高電位電圧値にあるとき、ブロックコンデンサを充電し、ゲート電圧出力端を介して高電位の駆動電圧信号を出力し、高電位電圧値は、周期的パルス信号の最高電圧値以上である。
optionally, the drive module includes a block capacitor, a discharge resistor, a first flyback diode, a gate resistor, a gate source resistor and a gate voltage;
The input end of the control periodic pulse signal is connected in series with the block capacitor, the gate resistor, and the gate source resistor, and then grounded to form a charging circuit. Between the gate resistor and the gate source resistor is a gate voltage output an end is provided,
a discharge resistor and a first flyback diode are further provided between the input end of the control periodic pulse signal and the ground;
The block capacitor, the discharge resistor and the first flyback diode are connected in series to form a discharge circuit, wherein the discharge circuit discharges the block capacitor when the periodic pulse signal is at the low potential voltage value, and the gate voltage output terminal is output a low-potential driving voltage signal through, the low-potential voltage value is less than the highest voltage value of the periodic pulse signal,
The charging circuit charges the block capacitor when the periodic pulse signal is at a high potential voltage value, and outputs a high potential driving voltage signal through the gate voltage output terminal, and the high potential voltage value is equal to the periodic pulse signal is greater than or equal to the maximum voltage value of

任意選択的に、充電回路は、制御周期的パルス信号の入力端が継続的に高電位電圧値の周期的パルス信号を入力するとき、ゲート電圧出力端をゼロに低下させる。 Optionally, the charging circuit reduces the gate voltage output to zero when the control periodic pulse signal input continuously receives the periodic pulse signal of high potential voltage value.

任意選択的に、周期的パルス信号の電圧振幅値は、0Vから5Vであり、信号周波数は、3Hzから30Hzであり、デューティ比は、50%である。 Optionally, the periodic pulse signal has a voltage amplitude value of 0V to 5V, a signal frequency of 3Hz to 30Hz, and a duty ratio of 50%.

任意選択的に、アンテナ励磁モジュールは、電力スイッチングトランジスタ、直流抵抗、第2フライバックダイオード、第1アンテナポート、第2アンテナポート、ゲートソース電圧出力端及びアンテナ巻線を含み、
第1アンテナポートの一側は、電源に接続され、他側は、アンテナ巻線、直流抵抗の順に直列接続された後に第2アンテナポートに接続され、ゲートソース電圧出力端は、電力スイッチングトランジスタのゲートに接続され、電力スイッチングトランジスタのドレインは、第2アンテナポートに接続され、電力スイッチングトランジスタのソースは、接地し、
第2フライバックダイオードの一側は、第1アンテナポートとアンテナ巻線との間に接続され、他側は、直流抵抗と第2アンテナポートとの間に接続され、アンテナ巻線、直流抵抗及び第2フライバックダイオードは、直列接続されて磁気リセット回路を構成し、磁気リセット回路は、電力スイッチングトランジスタがオフにされるとき、アンテナ巻線における励磁電流を低減させ、
ゲートソース電圧出力端は、電力スイッチングトランジスタ、第2アンテナポート、直流抵抗、アンテナ巻線、第1アンテナポートに直列接続されて励磁回路を構成し、励磁回路は、ゲートソース電圧出力端に入力された電圧に基づいて、出力された励磁電流を制御する。
optionally, the antenna excitation module includes a power switching transistor, a DC resistor, a second flyback diode, a first antenna port, a second antenna port, a gate source voltage output and an antenna winding;
One side of the first antenna port is connected to the power supply, the other side is connected to the second antenna port after the antenna winding and the DC resistance are connected in series in that order, and the gate-source voltage output end is the power switching transistor. connected to the gate, the drain of the power switching transistor is connected to the second antenna port, the source of the power switching transistor is grounded;
One side of the second flyback diode is connected between the first antenna port and the antenna winding, the other side is connected between the DC resistor and the second antenna port, and the antenna winding, DC resistor and the second flyback diode is connected in series to form a magnetic reset circuit, which reduces the excitation current in the antenna winding when the power switching transistor is turned off;
The gate-source voltage output terminal is connected in series with the power switching transistor, the second antenna port, the DC resistor, the antenna winding, and the first antenna port to form an excitation circuit, and the excitation circuit is input to the gate-source voltage output terminal. Based on the voltage obtained, the output excitation current is controlled.

任意選択的に、磁気リセット回路は、駆動電圧信号に入力された電圧値がゲートソース電圧の電圧値より小さい場合、電力スイッチングトランジスタをオフにし、且つ磁気リセット回路によってアンテナ巻線の電流をゼロに低下させ、
励磁回路は、駆動電圧信号に入力された電圧値がゲートソース電圧の電圧値以上である場合、電力スイッチングトランジスタをオンにし、励磁回路によって磁気センシング信号を生成する。
Optionally, the magnetic reset circuit turns off the power switching transistor and causes the current in the antenna winding to be zero by the magnetic reset circuit when the voltage value input to the drive voltage signal is less than the voltage value of the gate-source voltage. lower the
The excitation circuit turns on the power switching transistor when the voltage value input to the driving voltage signal is greater than or equal to the voltage value of the gate-source voltage, and the excitation circuit generates the magnetic sensing signal.

任意選択的に、磁気リセット回路は、、電力スイッチングトランジスタがオフにされるとき、アンテナ巻線の電流を放電し、第1放電期間に応じてアンテナ巻線の電流を低減させ、第1放電期間は、アンテナ巻線のアンテナインダクタンス量とアンテナ巻線の直流抵抗との比であり、電力スイッチングトランジスタのオフ期間は、第1放電期間より長い。 Optionally, the magnetic reset circuit discharges the current in the antenna winding when the power switching transistor is turned off, reduces the current in the antenna winding according to the first discharge period, and reduces the current in the antenna winding according to the first discharge period. is the ratio of the antenna inductance of the antenna winding to the DC resistance of the antenna winding, and the off period of the power switching transistor is longer than the first discharge period.

任意選択的に、アンテナ巻線に用いられるエナメル線の線径、巻線の巻き数及び巻線の半径は、正比例する。 Optionally, the wire diameter of the enamelled wire used for the antenna winding, the number of turns of the winding and the radius of the winding are directly proportional.

さらに、本願の実施例に係る極低周波磁気センシング信号の送信方法は、
入力されたコマンドに基づいて、周期的な電圧信号である周期的パルス信号を生成するステップと、
入力された周期的パルス信号に対して駆動電圧制御を行って駆動電圧信号を得るステップと、
入力された駆動電圧信号に基づいて、励磁調整制御を行って送信に用いられる磁気センシング信号を得るステップと、を含む。
Further, a method for transmitting an extremely low frequency magnetic sensing signal according to an embodiment of the present application includes:
generating a periodic pulse signal, which is a periodic voltage signal, based on the input command;
obtaining a drive voltage signal by performing drive voltage control on the input periodic pulse signal;
and performing excitation regulation control based on the input drive voltage signal to obtain a magnetic sensing signal used for transmission.

さらに、本願の実施例に係る極低周波磁気センシング信号の送信装置は、
周期的パルス信号を入力するためのパルス信号ポートと、
接地を提供するための信号グラウンドポートと、
電源電圧を入力するための電源ポートと、
第1アンテナポート及び第2アンテナポートと、
パルス信号ポート、信号グラウンドポート、電源ポート、第1アンテナポート及び第2アンテナポートのいずれにも電気的に接続され、極低周波磁気センシング信号送信システムが配置されているコントローラと、を含む。
Furthermore, the extremely low frequency magnetic sensing signal transmitter according to the embodiment of the present application includes:
a pulse signal port for inputting a periodic pulse signal;
a signal ground port for providing ground;
a power port for inputting a power supply voltage;
a first antenna port and a second antenna port;
a controller electrically connected to any of the pulse signal port, the signal ground port, the power port, the first antenna port and the second antenna port and having an extremely low frequency magnetic sensing signal transmission system disposed thereon.

本願は、極低周波磁気センシング信号の送信システム、方法及び装置を提供し、当該システムは、制御モジュールと、駆動モジュールと、アンテナ励磁モジュールと、を含む。制御モジュールは、入力されたコマンドに基づいて、周期的な電圧信号である周期的パルス信号を生成し、駆動モジュールは、入力された周期的パルス信号に対して駆動電圧制御を行って駆動電圧信号を得、アンテナ励磁モジュールは、入力された駆動電圧信号に基づいて、励磁調整制御を行って送信に用いられる磁気センシング信号を得る。本願の技術的構成によれば、送信アンテナ誘導起電力の問題を効果的に解決することができ、また、送信アンテナ誘導起電力による電圧応力の問題を解消することもできる。 The present application provides an extremely low frequency magnetic sensing signal transmission system, method and apparatus, which includes a control module, a drive module and an antenna excitation module. The control module generates a periodic pulse signal, which is a periodic voltage signal, based on the input command, and the drive module performs drive voltage control on the input periodic pulse signal to generate the drive voltage signal. , and the antenna excitation module performs excitation adjustment control based on the input driving voltage signal to obtain the magnetic sensing signal used for transmission. According to the technical configuration of the present application, the problem of the transmission antenna induced electromotive force can be effectively solved, and the problem of voltage stress due to the transmission antenna induced electromotive force can also be solved.

以下、本願の技術的構成をより明らかに説明するために、実施例に使用する必要がある図面を簡単に紹介し、明らかに、当業者であれば、創造的な労働をせず、これらの図面に基づいて他の図面をさらに得ることができる。
本願の実施例に係る極低周波磁気センシング信号の送信システムの概略図である。 本願の実施例に係る極低周波磁気センシング信号の送信システムにおける駆動モジュール回路の原理概略図である。 本願の実施例に係る極低周波磁気センシング信号の送信システムにおけるアンテナ励磁モジュール回路の原理概略図である。 本願の実施例に係る極低周波磁気センシング信号の送信方法のフローチャートである。 本願の実施例に係る極低周波磁気センシング信号の送信装置の構造概略図である。
The following briefly introduces the drawings that need to be used in the embodiments in order to explain the technical structure of the present application more clearly. Further drawings can be obtained based on the drawings.
1 is a schematic diagram of a transmission system for an extremely low frequency magnetic sensing signal according to an embodiment of the present application; FIG. 1 is a principle schematic diagram of a driving module circuit in an ultra-low frequency magnetic sensing signal transmission system according to an embodiment of the present application; FIG. 1 is a principle schematic diagram of an antenna excitation module circuit in an ultra-low frequency magnetic sensing signal transmission system according to an embodiment of the present application; FIG. 4 is a flowchart of a method for transmitting an extremely low frequency magnetic sensing signal according to an embodiment of the present application; 1 is a structural schematic diagram of a transmission device for ultra-low frequency magnetic sensing signals according to an embodiment of the present application; FIG.

以下、本発明の実施例における図面と組み合わせて、本発明の実施例の技術的構成を明確に、完全に説明し、明らかに、説明された実施例は、本発明の一部の実施例に過ぎず、全ての実施例ではない。本発明の実施例に基づき、当業者が創造な労働をせず得た全ての他の実施例は、いずれも本発明の保護範囲に属する。 The following clearly and completely describes the technical structure of the embodiments of the present invention in combination with the drawings in the embodiments of the present invention. but not all embodiments. All other embodiments obtained by persons skilled in the art without creative efforts based on the embodiments of the present invention shall fall within the protection scope of the present invention.

極低周波送信アンテナは、信号を送信するプロセスにおいて、極低周波の周波数が3Hzから30Hzであるため、送信アンテナのインダクタンス量を増加するときにのみ、送信アンテナの両端に印加される電圧振幅値が十分に大きいことを保証して、信号の送信を完成することができるが、送信アンテナのインダクタンス量を増加することによりアンテナ誘導起電力による電圧応力が発生するという問題を引き起こすため、本発明は、極低周波パルス信号に対して駆動制御と励磁調整制御を行い、送信に用いられる磁気センシング信号を得ることにより、送信アンテナのインダクタンス量を増加するとき、アンテナ誘導起電力による電圧応力が発生するという問題を解決し、普通のコントローラI/Oインタフェースを介して高電磁誘導を持つ送信アンテナに対してパルス制御を直接行うことを実現する。 In the process of transmitting signals, the extremely low frequency transmission antenna has a frequency of 3 Hz to 30 Hz. is large enough to complete signal transmission, but increasing the inductance of the transmitting antenna will cause voltage stress due to the antenna induced electromotive force. , drive control and excitation adjustment control are performed on the extremely low frequency pulse signal, and the magnetic sensing signal used for transmission is obtained. When the inductance of the transmission antenna is increased, voltage stress is generated by the antenna induced electromotive force. It solves the problem, and realizes direct pulse control for the transmitting antenna with high electromagnetic induction through the common controller I/O interface.

本願の実施例の技術的構成を理解しやすいために、本願の実施例の具体的な実施形態について説明する前に、まず本願の実施例が属する技術分野のいくつかの技術的用語について簡単に説明する。 In order to facilitate understanding of the technical configuration of the examples of the present application, before describing specific embodiments of the examples of the present application, some technical terms in the technical field to which the examples of the present application belong will be briefly explained. explain.

[励磁]
アンテナは、コア付きの高電磁誘導性負荷として、電力スイッチがオンにされるときにエネルギー貯蔵プロセスを行い、それに対応してオフにされるときに磁気リセットによるエネルギー放出を行うため、1つの周期内に磁気平衡を常に保持することができ、すなわち定常状態では磁束累積を行うことができない。
[excitation]
The antenna, as a highly inductive load with a core, performs an energy storage process when the power switch is turned on, and correspondingly releases energy by magnetic reset when it is turned off, so one cycle A magnetic equilibrium can always be maintained within, i.e. no flux accumulation can take place in the steady state.

[I/Oインタフェース]
入出力は、あらゆる操作、プログラムやデバイスとコンピュータとの間で発生するデータ伝送プロセスを指す。
[I/O interface]
Input/output refers to any operation, data transfer process that occurs between a program or device and a computer.

[不連続モード]
誘導コイルにおける電流変化にゼロ値が現れる動作形態である。すなわち、誘導コイルの電流が周期的に増加又は減少する場合、次の周期が始まる前にインダクタ中の電流がゼロまで減少すると、インダクタ中の電流は不連続的となる。
[Discontinuous Mode]
A mode of operation in which a zero value appears in the current change in the induction coil. That is, if the current in the induction coil increases or decreases periodically, the current in the inductor will become discontinuous if the current in the inductor decreases to zero before the next cycle begins.

[「ソフト」スイッチング]
スイッチングプロセスの前後に共振を導入し、スイッチがオンにされる前に電圧をまずゼロに低下させ、オフにされる前に電流をまずゼロに低下させ、スイッチングプロセスにおける電圧、電流の重畳を解消し、それによりスイッチング損失を大幅に低減し、さらには除去する。
[“Soft” switching]
Introduce resonance before and after the switching process to first reduce the voltage to zero before the switch is turned on and the current to zero before it is turned off to eliminate the superimposition of voltage and current in the switching process , thereby significantly reducing or even eliminating switching losses.

[電圧応力]
電圧応力は、当分野に適用される電圧と部品の仕様値との比である。一般に、設計時の電圧応力は90%を超えない。
[Voltage stress]
Voltage stress is the ratio of the voltage applied in the field to the specification of the part. Generally, the design voltage stress does not exceed 90%.

[誘導電圧]
電磁誘導現象では閉回路の一部の導体が磁界において磁力線を切断する動きをすると、誘導電流が発生する。回路が閉回路でなければ、誘導電圧が発生する。誘導電流は、磁界が電気を生成するため誘導電圧がある。
[Induction voltage]
In the phenomenon of electromagnetic induction, an induced current is generated when a part of the conductor in a closed circuit moves to cut the magnetic lines of force in a magnetic field. If the circuit is not a closed circuit, an induced voltage will occur. An induced current has an induced voltage because the magnetic field produces electricity.

[交流インピーダンス]
回路における各電気の周波数をfに統一し、角周波数をwとすると、抵抗の交流インピーダンスは、その抵抗値Rであり、インダクタンス値がLのインダクタのインピーダンスは、jwL(jは、虚数単位である)であり、電気容量値がCのコンデンサのインピーダンスは、1/(jwC)である。
[AC impedance]
Assuming that the frequency of each electricity in the circuit is f and the angular frequency is w, the AC impedance of the resistor is its resistance value R, and the impedance of the inductor whose inductance value is L is jwL (j is an imaginary unit ), and the impedance of a capacitor with a capacitance value of C is 1/(jwC).

[振幅値]
1つの周期内で交流電流が瞬時に出現する最大絶対値であり、1つの正弦波でもあり、ピークからトラフまでの距離の半分である。
[Amplitude]
It is the maximum absolute value of the instantaneous appearance of the alternating current within one period, also one sine wave, and half the distance from the peak to the trough.

[MOS(Metal Oxide Semiconductor、金属酸化物半導体)トランジスタスイッチング回路]
MOSトランジスタスイッチング回路は、MOSトランジスタのゲートgがMOSトランジスタのソースsとドレインdのオンオフを制御する原理により構成される回路である。MOSトランジスタは、NチャネルとPチャネルに分けられ、本発明におけるNMOSの特性は、ゲートソース電圧Vgsが一定の値より大きいと導通し、ソースsが接地する場合に適用し、ゲート電圧Vgがパラメータマニュアルにおける所定のゲートソース電圧Vgsより大きければよく、ドレインdが電源に接続され、ソースsが接地することである。注意すべきものとして、ゲートソース電圧Vgsは、ゲートgとソースsとの圧差であり、そのためNMOSがハイサイド駆動とする場合、ドレインdとソースsが導通するとき、ドレインdとソースsの電位が等しく、ドレインdとソースsが継続して導通できるように、ゲートgは、必ずソースsとドレインdの電圧より高くなければならない。
[MOS (Metal Oxide Semiconductor) transistor switching circuit]
A MOS transistor switching circuit is a circuit constructed on the principle that a gate g of a MOS transistor controls on/off of a source s and a drain d of the MOS transistor. MOS transistors are divided into N-channel and P-channel. The characteristic of NMOS in the present invention is that it becomes conductive when the gate-source voltage Vgs is greater than a certain value, and applies when the source s is grounded, and the gate voltage Vg is a parameter It should be higher than the predetermined gate-source voltage Vgs in the manual, the drain d is connected to the power supply, and the source s is grounded. It should be noted that the gate-source voltage Vgs is the voltage difference between the gate g and the source s, so when the NMOS is driven on the high side, when the drain d and the source s are conducting, the potential of the drain d and the source s is Equally, the gate g must be higher than the voltage of the source s and the drain d so that the drain d and the source s can continue to conduct.

図1は、本願の実施例に係る極低周波磁気センシング信号の送信システムの概略図である。
図1に示すように、本願の実施例に係る極低周波磁気センシング信号の送信システムは、5Pinインタフェースを用い、電磁受信装置とコントローラI/Oインタフェースとの間に接続され、コントローラI/Oインタフェースは、制御信号を入力し、制御信号を本願の送信システムに伝送し、本願の送信システムによって制御信号に対して駆動制御及び励磁調整制御を行うと、磁気センシング信号を出力し且つ電磁受信装置に伝送することができ、普通のコントローラI/Oインタフェースを介して高電磁誘導を持つ送信アンテナに対してパルス制御を直接行うことができることを実現し、本願の送信システムの信頼性を向上させることができる。
FIG. 1 is a schematic diagram of a transmission system for ultra-low frequency magnetic sensing signals according to an embodiment of the present application.
As shown in FIG. 1, the ultra-low frequency magnetic sensing signal transmission system according to the embodiment of the present application uses a 5-pin interface, is connected between the electromagnetic receiving device and the controller I/O interface, and the controller I/O interface inputs a control signal, transmits the control signal to the transmission system of the present application, performs drive control and excitation adjustment control on the control signal by the transmission system of the present application, outputs a magnetic sensing signal, and sends it to the electromagnetic receiving device can be transmitted, and pulse control can be directly applied to the transmitting antenna with high electromagnetic induction through a common controller I/O interface, improving the reliability of the transmission system of the present application. can.

具体的には、本願の送信システムは、制御モジュール11と、駆動モジュール12と、アンテナ励磁モジュール13と、を含む。制御モジュール11は、駆動モジュール12に電気的に接続され、駆動モジュール12は、アンテナ励磁モジュール13に電気的に接続される。 Specifically, the transmission system of the present application includes a control module 11 , a drive module 12 and an antenna excitation module 13 . The control module 11 is electrically connected to the driving module 12 , and the driving module 12 is electrically connected to the antenna excitation module 13 .

制御モジュール11は、コントローラI/Oインタフェースから入力された制御コマンドによって生成された周期的パルス信号を受信するために用いられ、周期的パルス信号は、周期的な電圧信号であり、周期的な電圧信号は、1つの周期内でパルス信号の電圧振幅値が規則的に変化し、パルス信号の電圧振幅値の「高い」ことが周期全体を占める比重のことであり、例えば、振幅値が5Vの場合はハイレベルに対応し、0Vの場合はローレベルに対応し、周期内の信号振幅値は5Vでなければ0Vであり、一般にデューティ比を50%に設定し、すなわち「5V」と「0V」との振幅値はそれぞれ半分を占め、デューティ比の単位は「%」であり、デューティ比は、ハイレベルが1つの周期内に占める時間比率であり、ここで5Vはハイレベルである。したがって、周期的パルス信号の電圧振幅値は、0Vから5Vであり、信号周波数は、3Hzから30Hzであり、デューティ比は、50%である。 The control module 11 is used to receive a periodic pulse signal generated by a control command input from the controller I/O interface, the periodic pulse signal being a periodic voltage signal, a periodic voltage In the signal, the voltage amplitude value of the pulse signal changes regularly within one cycle, and the "high" voltage amplitude value of the pulse signal is the weight that occupies the entire cycle. If the case corresponds to high level, 0V corresponds to low level, the signal amplitude value in the period is not 5V, it is 0V, generally set the duty ratio to 50%, that is, "5V" and "0V '' respectively occupy half, the unit of the duty ratio is ``%'', the duty ratio is the proportion of time that the high level occupies in one period, where 5V is the high level. Therefore, the voltage amplitude value of the periodic pulse signal is 0V to 5V, the signal frequency is 3Hz to 30Hz, and the duty ratio is 50%.

図2に示すように、本願の実施例に係る駆動モジュール12の回路原理概略図であり、駆動モジュール12は、ブロックコンデンサCb、放電抵抗Rd、第1フライバックダイオードDf、ゲート抵抗Rg、ゲートソース抵抗Rgs及びゲート電圧Vgを含み、
そのうち、図2に示すように、周期的パルス信号を制御する入力端がブロックコンデンサCb、ゲート抵抗Rg及びゲートソース抵抗Rgsの順に直列接続された後に接地して充電回路を構成し、ゲート抵抗Rgとゲートソース抵抗Rgsとの間にはゲート電圧Vg出力端が設けられる。
As shown in FIG. 2, which is a circuit principle schematic diagram of the driving module 12 according to the embodiment of the present application, the driving module 12 includes a block capacitor Cb, a discharge resistor Rd, a first flyback diode Df, a gate resistor Rg, a gate source including resistance Rgs and gate voltage Vg,
Among them, as shown in FIG. 2, the input terminal for controlling the periodic pulse signal is connected in series with the block capacitor Cb, the gate resistor Rg, and the gate-source resistor Rgs in this order and then grounded to form a charging circuit. and the gate-source resistor Rgs, a gate voltage Vg output terminal is provided.

周期的パルス信号を制御する入力端に入力された周期的パルス信号が高電位電圧値にある場合、充電回路は、ブロックコンデンサCbを充電し、ゲート電圧Vgの出力端を介して高電位の駆動電圧信号を出力することができる。高電位電圧値は、周期的パルス信号の最高電圧値以上であり、例えば、周期的パルス信号の最高電圧値が5Vであれば、高電位電圧値は5V以上であり、この時の周期的パルス信号が高電位電圧値にあり、充電回路がブロックコンデンサCbを充電し、ゲート電圧Vg出力端を介して5Vの駆動電圧信号を出力する必要があることを示す。周期的パルス信号を制御する入力端が高電位電圧値の周期的パルス信号を継続的に入力する場合、高電位電圧値の周期的パルス信号は、アンテナ励磁モジュール13に継続的に入力され、これは、電力スイッチングトランジスタN-MOSを継続的にオンにする必要があり、したがって充電回路によってブロックコンデンサCbを満充電にした後、ゲート電圧Vgの出力端をゼロに低下させ、それによりアンテナ励磁モジュール13における電力スイッチングトランジスタN-MOSが継続的にオンにされることを防止する。周期的パルス信号を制御する入力端が高電位電圧値を継続的に入力する場合、すなわち「5V」を継続的に入力する場合、電力スイッチングトランジスタN-MOSを継続的にオンにする必要があり、電力スイッチングトランジスタN-MOSが継続的にオンにされるとアンテナを焼損させるため、本願は、充電回路の設置によってこのような状況の発生を効果的に回避することができる。 When the periodic pulse signal input to the input for controlling the periodic pulse signal is at a high potential voltage value, the charging circuit charges the block capacitor Cb and drives the high potential through the output of the gate voltage Vg. A voltage signal can be output. The high-potential voltage value is equal to or higher than the highest voltage value of the periodic pulse signal. For example, if the highest voltage value of the periodic pulse signal is 5V, the high-potential voltage value is 5V or higher. The signal is at a high potential voltage value, indicating that the charging circuit should charge the block capacitor Cb and output a 5V drive voltage signal through the gate voltage Vg output. If the input end for controlling the periodic pulse signal continuously inputs the periodic pulse signal with the high potential voltage value, the periodic pulse signal with the high potential voltage value is continuously input to the antenna excitation module 13, which needs to turn on the power switching transistor N-MOS continuously, so that after the charging circuit fully charges the blocking capacitor Cb, the output end of the gate voltage Vg is reduced to zero, so that the antenna excitation module It prevents the power switching transistor N-MOS at 13 from being turned on continuously. If the input end controlling the periodic pulse signal continuously inputs a high-potential voltage value, that is, "5V" continuously, the power switching transistor N-MOS must be continuously turned on. , the power switching transistor N-MOS will burn out the antenna if it is continuously turned on, so the present application can effectively avoid the occurrence of such situation by installing the charging circuit.

周期的パルス信号を制御する入力端とグランドとの間に、放電抵抗Rd及び第1フライバックダイオードDfがさらに設けられ、ブロックコンデンサCb、放電抵抗Rd及び第1フライバックダイオードDfは、直列接続されて放電回路を構成し、周期的パルス信号が低電位電圧値にある場合、放電回路は、ブロックコンデンサCbを放電し、ゲート電圧Vgの出力端を介して低電位の駆動電圧信号を出力し、低電位電圧値は、周期的パルス信号の最高電圧値より小さい。例えば、周期的パルス信号の最高電圧値が5Vであれば、低電位電圧値は5Vより小さい。 A discharge resistor Rd and a first flyback diode Df are further provided between the input terminal for controlling the periodic pulse signal and the ground, and the block capacitor Cb, the discharge resistor Rd and the first flyback diode Df are connected in series. constitutes a discharge circuit, when the periodic pulse signal is at a low potential voltage value, the discharge circuit discharges the block capacitor Cb and outputs a low potential driving voltage signal through the output terminal of the gate voltage Vg, The low potential voltage value is less than the highest voltage value of the periodic pulse signal. For example, if the highest voltage value of the periodic pulse signal is 5V, the low potential voltage value is less than 5V.

図3は、本願の実施例に係るアンテナ励磁モジュール13の回路原理概略図であり、アンテナ励磁モジュールは、電力スイッチングトランジスタN-MOS、直流抵抗、第2フライバックダイオードDf、第1アンテナポートVo1、第2アンテナポートVo2、ゲートソース電圧出力端Vgs及びアンテナ巻線を含む。 FIG. 3 is a circuit principle schematic diagram of the antenna excitation module 13 according to an embodiment of the present application. The antenna excitation module includes a power switching transistor N-MOS, a DC resistor, a second flyback diode Df, a first antenna port Vo1, It includes a second antenna port Vo2, a gate-source voltage output terminal Vgs and an antenna winding.

ここで、図3に示すように、第1アンテナポートVo1の一側は、電源に接続され、他側は、アンテナ巻線、直流抵抗の順に直列接続された後に第2アンテナポートVo2に接続され、ゲートソース電圧Vgs出力端は、電力スイッチングトランジスタN-MOSのゲートgに接続され、電力スイッチングトランジスタN-MOSのドレインdは、第2アンテナポートVo2に接続され、電力スイッチングトランジスタN-MOSのソースsは、接地する。 Here, as shown in FIG. 3, one side of the first antenna port Vo1 is connected to the power supply, and the other side is connected to the second antenna port Vo2 after the antenna winding and the DC resistance are connected in series in this order. , the gate-source voltage Vgs output terminal is connected to the gate g of the power switching transistor N-MOS, the drain d of the power switching transistor N-MOS is connected to the second antenna port Vo2, the source of the power switching transistor N-MOS s is grounded.

第2フライバックダイオードDfの一側は、第1アンテナポートVo1とアンテナ巻線との間に接続され、他側は、直流抵抗と第2アンテナポートVo2との間に接続され、アンテナ巻線、直流抵抗及び第2フライバックダイオードDfは、直列接続されて磁気リセット回路を構成し、電力スイッチングトランジスタN-MOSがオフにされるとき、磁気リセット回路は、アンテナ巻線における励磁電流を低減させることができる。具体的には、電力スイッチングトランジスタN-MOSがオフにされるとき、磁気リセット回路は、第2フライホイールダイオードDf及び直流抵抗を介してアンテナ巻線の電流を放電し、具体的な放電期間は、第1放電期間に応じてアンテナ巻線の電流を低減させるものであり、第1放電期間は、アンテナ巻線のアンテナインダクタンス量とアンテナ巻線の直流抵抗との比であり、電力スイッチングトランジスタN-MOSのオフ期間を第1放電期間より長くするときにのみ十分な時間でアンテナ巻線の電流を低減させることができる。ここで、アンテナ巻線に用いられるエナメル線の線径、巻線の巻き数及び巻線の半径は、正比例し、ルックアップテーブルによって取得することができ、アンテナ巻線の線径がアンペア要件を満たすことを保証することができる。本願において、アンテナ巻線は、より小さい線径を選択することができ、巻線の巻き数と磁気コアが変わらない前提下で、磁気コアの長さを短縮することによりアンテナ巻線のサイズの最適化を実現することができる。 One side of the second flyback diode Df is connected between the first antenna port Vo1 and the antenna winding, the other side is connected between the DC resistor and the second antenna port Vo2, and the antenna winding, The DC resistor and the second flyback diode Df are connected in series to form a magnetic reset circuit, and when the power switching transistor N-MOS is turned off, the magnetic reset circuit reduces the excitation current in the antenna winding. can be done. Specifically, when the power switching transistor N-MOS is turned off, the magnetic reset circuit discharges the current of the antenna winding through the second flywheel diode Df and the DC resistance, and the specific discharge period is , to reduce the current in the antenna winding according to a first discharge period, the first discharge period being the ratio of the antenna inductance of the antenna winding to the DC resistance of the antenna winding, and the power switching transistor N - Only when the off period of the MOS is longer than the first discharge period can the current in the antenna winding be reduced in sufficient time. Here, the wire diameter of the enameled wire used for the antenna winding, the number of turns of the winding and the radius of the winding are directly proportional, and can be obtained by a lookup table, and the wire diameter of the antenna winding is the amperage requirement can be guaranteed to meet In the present application, the antenna winding can be selected with a smaller wire diameter, and under the premise that the number of turns of the winding and the magnetic core remain unchanged, the size of the antenna winding can be reduced by shortening the length of the magnetic core. Optimization can be achieved.

具体的には、ゲート電圧Vgの出力端は、ゲートソース電圧Vgsに電気的に接続され、ゲート電圧Vgの出力端から出力された駆動電圧信号が入力された電圧値がゲートソース電圧Vgsの電圧値より小さい場合には、ゲートソース電圧Vgsの電圧値は、自身の属性によって決定され、一般にゲートソース電圧Vgsの電圧値は、1.7Vであり、駆動電圧信号が入力された電圧値が1.7Vより小さい場合、電力スイッチングトランジスタN-MOSをオフにし、磁気リセット回路によってアンテナ巻線の電流をゼロに低下させる必要がある。それによりアンテナ巻線の磁気リセットが保証される。 Specifically, the output terminal of the gate voltage Vg is electrically connected to the gate-source voltage Vgs, and the voltage value to which the driving voltage signal output from the output terminal of the gate voltage Vg is input is the voltage of the gate-source voltage Vgs. value, the voltage value of the gate-source voltage Vgs is determined by its own attributes. 7V, the power switching transistor N-MOS must be turned off and the current in the antenna winding reduced to zero by the magnetic reset circuit. Magnetic resetting of the antenna winding is thereby ensured.

ゲートソース電圧Vgs出力端は、電力スイッチングトランジスタN-MOS、第2アンテナポートVo2、直流抵抗、アンテナ巻線、第1アンテナポートVo1に直列接続されて励磁回路を構成し、励磁回路は、ゲートソース電圧Vgs出力端に入力された電圧に基づいて出力された励磁電流を制御する。具体的には、ゲート電圧Vgの出力端から出力された駆動電圧信号が入力された電圧値がゲートソース電圧Vgsの電圧値以上である場合には、ゲートソース電圧Vgsの電圧値は、自身の属性によって決定され、一般にゲートソース電圧Vgsの電圧値は1.7Vであり、駆動電圧信号が入力された電圧値が1.7V以上であれば、電力スイッチングトランジスタN-MOSをオンにし、且つ励磁回路によって磁気センシング信号を生成する必要がある。 The gate-source voltage Vgs output terminal is connected in series with the power switching transistor N-MOS, the second antenna port Vo2, the DC resistor, the antenna winding, and the first antenna port Vo1 to form an excitation circuit, and the excitation circuit is connected to the gate source. The output excitation current is controlled based on the voltage input to the voltage Vgs output terminal. Specifically, when the voltage value to which the driving voltage signal output from the output terminal of the gate voltage Vg is input is equal to or higher than the voltage value of the gate-source voltage Vgs, the voltage value of the gate-source voltage Vgs Generally, the voltage value of the gate-source voltage Vgs is 1.7V, and if the voltage value to which the driving voltage signal is input is 1.7V or higher, the power switching transistor N-MOS is turned on and excited. A magnetic sensing signal must be generated by the circuit.

図4に示すように、本願の実施例は、極低周波磁気センシング信号の送信方法をさらに提供し、当該方法は、下記のようなステップS101~S103を含む。 As shown in FIG. 4, an embodiment of the present application further provides a method for transmitting an extremely low frequency magnetic sensing signal, the method including steps S101-S103 as follows.

ステップS101では、入力されたコマンドに基づいて、周期的な電圧信号である周期的パルス信号を生成する。 In step S101, a periodic pulse signal, which is a periodic voltage signal, is generated based on the input command.

ステップS102では、入力された周期的パルス信号に対して駆動電圧制御を行って駆動電圧信号を得る。 In step S102, drive voltage control is performed on the input periodic pulse signal to obtain a drive voltage signal.

ステップS103では、入力された駆動電圧信号に基づいて、励磁調整制御を行って送信に用いられる磁気センシング信号を得る。 In step S103, based on the input driving voltage signal, excitation adjustment control is performed to obtain a magnetic sensing signal used for transmission.

図5に示すように、本願の実施例は、極低周波磁気センシング信号の送信装置をさらに提供し、当該装置は、
周期的パルス信号を入力するためのパルス信号ポートと、
接地を提供するための信号グラウンドポートと、
電源電圧を入力するための電源ポートと、
第1アンテナポート及び第2アンテナポートと、
パルス信号ポート、信号グラウンドポート、電源ポート、第1アンテナポート及び第2アンテナポートのいずれにも電気的に接続され、極低周波磁気センシング信号送信システムが配置されているコントローラと、を含む。
As shown in FIG. 5, embodiments of the present application further provide an apparatus for transmitting extremely low frequency magnetic sensing signals, the apparatus comprising:
a pulse signal port for inputting a periodic pulse signal;
a signal ground port for providing ground;
a power port for inputting a power supply voltage;
a first antenna port and a second antenna port;
a controller electrically connected to any of the pulse signal port, the signal ground port, the power port, the first antenna port and the second antenna port and having an extremely low frequency magnetic sensing signal transmission system disposed thereon.

上記技術的構成によれば、本願は、極低周波磁気センシング信号の送信システム、方法及び装置を提供し、当該システムは、制御モジュールと、駆動モジュールと、アンテナ励磁モジュールと、を含む。制御モジュールは、入力されたコマンドに基づいて、周期的な電圧信号である周期的パルス信号を生成するためのものであり、駆動モジュールは、入力された周期的パルス信号に対して駆動電圧制御を行って駆動電圧信号を得るためのものであり、アンテナ励磁モジュールは、入力された駆動電圧信号に基づいて、励磁調整制御を行って送信に用いられる磁気センシング信号を得るためのものである。本願の技術的構成によれば、送信アンテナ誘導起電力の問題を効果的に解決することができ、また、送信アンテナ誘導起電力による電圧応力の問題を解消することもできる。 According to the above technical configuration, the present application provides an extremely low frequency magnetic sensing signal transmission system, method and apparatus, which includes a control module, a driving module and an antenna excitation module. The control module is for generating a periodic pulse signal, which is a periodic voltage signal, based on the input command, and the drive module controls the drive voltage for the input periodic pulse signal. The antenna excitation module performs excitation adjustment control based on the input drive voltage signal to obtain the magnetic sensing signal used for transmission. According to the technical configuration of the present application, the problem of the transmission antenna induced electromotive force can be effectively solved, and the problem of voltage stress due to the transmission antenna induced electromotive force can also be solved.

本明細書における各実施例間の同一又は類似の部分は、互いに参照すればよく、ここで重複する説明は省略する。 The same or similar parts in each embodiment in this specification can be referred to each other, and duplicate descriptions will be omitted here.

最後に説明すべきこととして、以上の各実施例は、本願の技術的構成を説明するためのものに過ぎず、それらを限定するものではない。前記各実施例を参照して本願を詳細に説明したが、当業者は、前記各実施例に記載の技術的構成を修正し、又はそのうちの一部又は全部の技術的特徴を均等に置き換えることができ、これらの修正又は置き換えは、対応する技術的構成の本質を本願の各実施例の技術的解決手段の範囲から逸脱させないことを理解すべきである。 Finally, it should be explained that the above embodiments are only for explaining the technical structure of the present application, and are not intended to limit them. Although the present application has been described in detail with reference to each of the above embodiments, those skilled in the art may modify the technical configurations described in each of the above embodiments, or equivalently replace some or all of the technical features thereof. It should be understood that these modifications or replacements do not deviate from the scope of the technical solution of each embodiment of the present application from the essence of the corresponding technical configuration.

上記の説明は、説明の便宜上、特定の実施形態に関連してなされている。しかしながら、上記の例示的な議論は、実施形態を網羅的にし、又は上記開示された特定の形態に限定することを意図しない。上記の教示に照らして、多くの修正及び変形が可能である。上記の実施形態の選択及び説明は、原理及び実際の用途をよりよく説明し、それによって当業者が実施形態をよりよく使用することを可能にし、且つ考慮される様々な異なる変形形態の具体的な使用に適合するためのものである。 The above description, for convenience of explanation, is made with respect to specific embodiments. However, the exemplary discussion above is not intended to be exhaustive or to limit the embodiments to the particular forms disclosed above. Many modifications and variations are possible in light of the above teaching. The above selection and description of the embodiments better explain the principles and practical applications, thereby enabling those skilled in the art to better use the embodiments, and provide specifics of the various different variations contemplated. It is intended to be suitable for various uses.

Claims (9)

制御モジュールと、駆動モジュールと、アンテナ励磁モジュールと、を含み、
前記制御モジュールは、入力されたコマンドに基づいて、周期的な電圧信号である周期的パルス信号を生成し、
前記駆動モジュールは、入力された前記周期的パルス信号に対して駆動電圧制御を行って駆動電圧信号を得、
前記アンテナ励磁モジュールは、入力された前記駆動電圧信号に基づいて、励磁調整制御を行って送信に用いられる磁気センシング信号を得、電力スイッチングトランジスタ、直流抵抗、第2フライバックダイオード、第1アンテナポート、第2アンテナポート、ゲートソース電圧出力端及びアンテナ巻線を含み、
前記第1アンテナポートの一側は、電源に接続され、他側は、前記アンテナ巻線、前記直流抵抗の順に直列接続された後に前記第2アンテナポートに接続され、前記ゲートソース電圧出力端は、前記電力スイッチングトランジスタのゲートに接続され、前記電力スイッチングトランジスタのドレインは、前記第2アンテナポートに接続され、前記電力スイッチングトランジスタのソースは、接地し、
前記第2フライバックダイオードの一側は、前記第1アンテナポートと前記アンテナ巻線との間に接続され、他側は、前記直流抵抗と前記第2アンテナポートとの間に接続され、前記アンテナ巻線、前記直流抵抗及び前記第2フライバックダイオードは、直列接続されて磁気リセット回路を構成し、前記磁気リセット回路は、前記電力スイッチングトランジスタがオフにされるとき、前記アンテナ巻線における励磁電流を低減させ、
前記ゲートソース電圧出力端は、前記電力スイッチングトランジスタ、前記第2アンテナポート、前記直流抵抗、前記アンテナ巻線、前記第1アンテナポートに直列接続されて励磁回路を構成し、前記励磁回路は、前記ゲートソース電圧出力端に入力された電圧に基づいて、出力された励磁電流を制御する、
ことを特徴とする極低周波磁気センシング信号の送信システム。
including a control module, a drive module, and an antenna excitation module;
The control module generates a periodic pulse signal, which is a periodic voltage signal, based on the input command;
The drive module performs drive voltage control on the input periodic pulse signal to obtain a drive voltage signal,
The antenna excitation module performs excitation adjustment control according to the input driving voltage signal to obtain a magnetic sensing signal used for transmission, and includes a power switching transistor, a DC resistor, a second flyback diode, and a first antenna port. , a second antenna port, a gate-source voltage output terminal and an antenna winding,
One side of the first antenna port is connected to a power supply, the other side is connected to the second antenna port after the antenna winding and the DC resistance are connected in series in this order, and the gate-source voltage output terminal is , connected to the gate of the power switching transistor, the drain of the power switching transistor being connected to the second antenna port, the source of the power switching transistor being grounded;
one side of the second flyback diode is connected between the first antenna port and the antenna winding, the other side is connected between the DC resistor and the second antenna port; The winding, the DC resistor, and the second flyback diode are connected in series to form a magnetic reset circuit, the magnetic reset circuit for controlling an excitation current in the antenna winding when the power switching transistor is turned off. to reduce
The gate-source voltage output terminal is connected in series with the power switching transistor, the second antenna port, the DC resistor, the antenna winding, and the first antenna port to form an excitation circuit, wherein the excitation circuit comprises the controlling the output excitation current based on the voltage input to the gate-source voltage output terminal;
An extremely low frequency magnetic sensing signal transmission system characterized by:
前記駆動モジュールは、ブロックコンデンサ、放電抵抗、第1フライバックダイオード、ゲート抵抗、ゲートソース抵抗及びゲート電圧を含み、
前記周期的パルス信号を制御する入力端は、前記ブロックコンデンサ、前記ゲート抵抗及び前記ゲートソース抵抗の順に直列接続された後に接地して充電回路を構成し、前記ゲート抵抗と前記ゲートソース抵抗との間には、ゲート電圧出力端が設けられ、
前記周期的パルス信号を制御する入力端とグランドとの間には、前記放電抵抗及び前記第1フライバックダイオードがさらに設けられ、
前記ブロックコンデンサ、前記放電抵抗及び前記第1フライバックダイオードは、直列接続されて放電回路を構成し、前記放電回路は、前記周期的パルス信号が低電位電圧値にあるとき、前記ブロックコンデンサを放電し、前記ゲート電圧出力端を介して低電位の前記駆動電圧信号を出力し、前記低電位電圧値は、前記周期的パルス信号の最高電圧値より小さく、
前記充電回路は、前記周期的パルス信号が高電位電圧値にあるとき、前記ブロックコンデンサを充電し、前記ゲート電圧出力端を介して高電位の前記駆動電圧信号を出力し、前記高電位電圧値は、前記周期的パルス信号の最高電圧値以上である、
ことを特徴とする請求項1に記載の極低周波磁気センシング信号の送信システム。
the driving module includes a block capacitor, a discharge resistor, a first flyback diode, a gate resistor, a gate source resistor and a gate voltage;
The input terminal for controlling the periodic pulse signal is connected in series with the block capacitor, the gate resistor, and the gate-source resistor in this order and then grounded to form a charging circuit. A gate voltage output terminal is provided between the
The discharge resistor and the first flyback diode are further provided between the input terminal for controlling the periodic pulse signal and the ground,
The block capacitor, the discharge resistor and the first flyback diode are connected in series to form a discharge circuit, and the discharge circuit discharges the block capacitor when the periodic pulse signal is at a low potential voltage value. and outputting the driving voltage signal of low potential through the gate voltage output terminal, wherein the low potential voltage value is less than the highest voltage value of the periodic pulse signal,
The charging circuit charges the block capacitor when the periodic pulse signal is at a high potential voltage value, outputs the driving voltage signal at a high potential through the gate voltage output terminal, and outputs the high potential voltage value. is greater than or equal to the highest voltage value of the periodic pulse signal,
The transmission system for ultra-low frequency magnetic sensing signals according to claim 1, characterized in that:
前記充電回路は、前記周期的パルス信号を制御する入力端が継続的に高電位電圧値の前記周期的パルス信号を入力するとき、前記ゲート電圧の出力端をゼロまで低下させる、
ことを特徴とする請求項2に記載の極低周波磁気センシング信号の送信システム。
the charging circuit reduces the output of the gate voltage to zero when the input controlling the periodic pulse signal continuously receives the periodic pulse signal of high potential voltage value;
3. The transmission system for ultra-low frequency magnetic sensing signals according to claim 2, characterized in that:
前記周期的パルス信号の電圧振幅値は、0Vから5Vであり、信号周波数は、3Hzから30Hzであり、デューティ比は、50%である、
ことを特徴とする請求項1に記載の極低周波磁気センシング信号の送信システム。
The periodic pulse signal has a voltage amplitude value of 0 V to 5 V, a signal frequency of 3 Hz to 30 Hz, and a duty ratio of 50%.
The transmission system for ultra-low frequency magnetic sensing signals according to claim 1, characterized in that:
前記磁気リセット回路は、前記駆動電圧信号に入力された電圧値が前記ゲートソース電圧の電圧値より小さい場合、前記電力スイッチングトランジスタをオフにし、前記磁気リセット回路によって前記アンテナ巻線の電流をゼロに低下させ、
前記励磁回路は、前記駆動電圧信号に入力された電圧値が前記ゲートソース電圧の電圧値以上である場合、前記電力スイッチングトランジスタをオンにし、前記励磁回路によって前記磁気センシング信号を生成する、
ことを特徴とする請求項1に記載の極低周波磁気センシング信号の送信システム。
The magnetic reset circuit turns off the power switching transistor when the voltage value input to the drive voltage signal is less than the voltage value of the gate-source voltage, causing the current in the antenna winding to be zero by the magnetic reset circuit. lower the
The excitation circuit turns on the power switching transistor when the voltage value input to the drive voltage signal is greater than or equal to the voltage value of the gate-source voltage, and the excitation circuit generates the magnetic sensing signal.
The transmission system for ultra-low frequency magnetic sensing signals according to claim 1, characterized in that:
前記磁気リセット回路は、前記電力スイッチングトランジスタがオフにされるとき、前記アンテナ巻線の電流を放電し、第1放電期間に応じて前記アンテナ巻線の電流を低減させ、前記第1放電期間は、前記アンテナ巻線のアンテナインダクタンス量と前記アンテナ巻線の直流抵抗との比であり、前記電力スイッチングトランジスタのオフ期間は、前記第1放電期間より長い、
ことを特徴とする請求項5に記載の極低周波磁気センシング信号の送信システム。
The magnetic reset circuit discharges the current in the antenna winding when the power switching transistor is turned off, and reduces the current in the antenna winding according to a first discharge period, the first discharge period being , the ratio of the antenna inductance of the antenna winding to the DC resistance of the antenna winding, wherein the off period of the power switching transistor is longer than the first discharge period;
6. The transmission system for ultra-low frequency magnetic sensing signals according to claim 5, characterized in that:
前記アンテナ巻線に用いられるエナメル線の線径、巻線の巻き数及び巻線の半径は、正比例する、
ことを特徴とする請求項1に記載の極低周波磁気センシング信号の送信システム。
The wire diameter of the enameled wire used for the antenna winding, the number of turns of the winding and the radius of the winding are directly proportional,
The transmission system for ultra-low frequency magnetic sensing signals according to claim 1, characterized in that:
請求項1から7のいずれか一項に記載の極低周波磁気センシング信号の送信システムに適用される極低周波磁気センシング信号の送信方法であって、
入力されたコマンドに基づいて、周期的な電圧信号である周期的パルス信号を生成するステップと、
入力された前記周期的パルス信号に対して駆動電圧制御を行って駆動電圧信号を得るステップと、
入力された前記駆動電圧信号に基づいて、励磁調整制御を行って送信に用いられる磁気センシング信号を得るステップと、を含む、
ことを特徴とする極低周波磁気センシング信号の送信方法。
An extremely low frequency magnetic sensing signal transmission method applied to the extremely low frequency magnetic sensing signal transmission system according to any one of claims 1 to 7,
generating a periodic pulse signal, which is a periodic voltage signal, based on the input command;
obtaining a drive voltage signal by performing drive voltage control on the input periodic pulse signal;
and obtaining a magnetic sensing signal used for transmission by performing excitation adjustment control based on the input driving voltage signal.
A method for transmitting an extremely low frequency magnetic sensing signal, characterized by:
周期的パルス信号を入力するためのパルス信号ポートと、
接地を提供するための信号グラウンドポートと、
電源電圧を入力するための電源ポートと、
第1アンテナポート及び第2アンテナポートと、
前記パルス信号ポート、前記信号グランドポート、前記電源ポート、前記第1アンテナポート及び前記第2アンテナポートのいずれにも電気的に接続され、請求項1~7のいずれか一項に記載の極低周波磁気センシング信号の送信システムが配置されているコントローラと、を含む、
ことを特徴とする極低周波磁気センシング信号の送信装置。
a pulse signal port for inputting a periodic pulse signal;
a signal ground port for providing ground;
a power port for inputting a power supply voltage;
a first antenna port and a second antenna port;
An extremely low frequency antenna according to any one of claims 1 to 7, electrically connected to any of said pulse signal port, said signal ground port, said power port, said first antenna port and said second antenna port. a controller in which a transmission system for frequency magnetic sensing signals is located;
An extremely low frequency magnetic sensing signal transmitter characterized by:
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