一种带AGC双路检测电子篱笆传感器制造技术

本发明专利技术涉及电气测量技术领域，尤其涉及一种带AGC双路检测电子篱笆传感器，其不同之处在于：其包括：电感器单元、低噪声放大单元、信号切换电路、AGC放大单元、边界内外识别电路、单片机单元和集成稳压器；电感器单元、低噪声放大单元、信号切换电路、AGC放大单元、边界内外识别电路和单片机单元依次电连接，单片机单元与信号切换电路电连接且所述单片机单元输出端连接于割草机；集成稳压器的输入端外接电源，集成稳压器、AGC放大单元和边界内外识别电路外接电源，集成稳压器的输出端连接低噪声放大单元、信号切换电路、AGC放大单元、边界内外识别电路和单片机单元。本发明专利技术灵敏度高、动态范围大、信号处理速度快，能快速识别割草机所处边界内外位置。

An Electronic Fence Sensor with AGC Dual-Channel Detection

【技术实现步骤摘要】
一种带AGC双路检测电子篱笆传感器
本专利技术涉及电气测量
，尤其涉及一种带AGC双路检测电子篱笆传感器。
技术介绍
自动割草机被广泛用于家庭草坪的维护和修剪，草坪用金属导线布置边界线来划定割草区域；电子篱笆传感器用于探测割草区域的边缘，是自动割草机最重要的传感器，它可以使割草机不走出工作的有效区域，电子篱笆传感器感应基站发出一定频率、间歇式脉冲信号，感应线圈在靠近通有脉冲电流的边界线时，会产生特定频率的感应电流，根据检测信号幅值的大小可以得到割草机是否接近边界的信息；同时，通过检测信号的脉冲时序，来判定割草机所处位置是界内或界外，如在界外，割草机及时做出调整，使其回归界内。现有的电子篱笆传感器检测信号时灵敏度低、动态范围小、信号处理速度慢；鉴于此，为克服上述缺陷，提供一种带AGC双路检测电子篱笆传感器成为本领域亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了提供一种带AGC双路检测电子篱笆传感器，灵敏度高、动态范围大、信号处理速度快，能快速识别割草机所处边界内外位置。为解决以上技术问题，本专利技术的技术方案为：一种带AGC双路检测电子篱笆传感器，在基站发送间歇式脉冲电流注入边界线产生交变电磁场后，电子篱笆传感器设于割草机上通过感应边界线来判定割草机所处位置是界内或界外，其特征在于：所述电子篱笆传感器包括：电感器单元、低噪声放大单元、信号切换电路、AGC放大单元、边界内外识别电路、单片机单元和集成稳压器；所述电感器单元、低噪声放大单元、信号切换电路、AGC放大单元、边界内外识别电路和单片机单元依次电连接，所述单片机单元与信号切换电路电连接且所述单片机单元输出端连接于割草机；所述集成稳压器的输入端外接电源，所述集成稳压器、AGC放大单元和边界内外识别电路外接电源，所述集成稳压器的输出端连接低噪声放大单元、信号切换电路、AGC放大单元、边界内外识别电路和单片机单元；所述电感器单元用于对边界线进行双路感应并产生脉冲信号，所述电感器单元包括两个分别位于割草机左右两侧车轮上的电感器；所述低噪声放大单元用于对脉冲信号进行放大，所述低噪声放大单元包括两个低噪声放大器，所述低噪声放大器与电感器分别对应连接；所述信号切换电路用于对放大后的双路脉冲信号进行自动切换和拾取；所述AGC放大单元用于进行增益调整并对拾取的脉冲信号放大得到三电平脉冲信号，所述AGC放大器为两级级联的AGC放大器；所述边界内外识别电路用于将经过AGC放大单元放大后的三电平脉冲信号转化为二电平脉冲信号并产生两路时序脉冲输入到单片机单元；所述单片机单元用于根据两路时序脉冲判定割草机所处边界内外位置并输出检测信号至割草机；所述单片机单元还产生切换控制信号并输出至信号切换电路。按以上方案，所述电感器单元包括第一电感器L1和第二电感器L2，所述第一电感器L1设于割草机的左前轮，所述第二电感器L2设于割草机的右前轮；分别用于检测割草机左侧和右侧是否出界。按以上方案，所述低噪声放大单元包括连接于第一电感器L1的第一低噪声放大器和连接于第二电感器L2的第二低噪声放大器；所述第一低噪声放大器包括低噪声三极管V1，电阻R1、R2、R3和R4，耦合电容C1和滤波电容C2；所述低噪声三极管V1的发射极连接于集成稳压器的输出端，集电极串联电阻R4后接地，基极串联电阻R3后连接于第一电感器L1一端，所述低噪声三极管V1的集电极依次串联耦合电容C1和滤波电容C2后连接于第一电感器L1另一端，所述耦合电容C1和滤波电容C2的中间节点连接于集成稳压器的输出端，所述耦合电容C1和滤波电容C2的中间节点和电阻R3之间串联电阻R1，所述低噪声三极管V1的集电极和基极之间串联电阻R2，所述低噪声三极管V1的集电极为第一低噪声放大器的输出端；所述第一低噪声放大器的增益为其中，参数β为低噪声三极管V1的放大倍数，参数rbe为低噪声三极管V1输入电阻；所述第二低噪声放大器和第一低噪声放大器的结构相同；第一低噪声放大器和第二低噪声放大器分别对第一电感器L1和第二电感器L2获取的信号进行低噪声放大，进一步提高检测的灵敏度。按以上方案，所述信号切换电路包括模拟电子开关U1，模拟电子开关U1包括电源端、第一输入端、第二输入端、第三输入端和输出端，电源端连接于集成稳压器的输出端，第一输入端连接于第一低噪声放大器的输出端，第二输入端连接于第二低噪声放大器的输出端，第三输入端连接于单片机单元用于输入单片机单元提供的切换控制信号。按以上方案，所述AGC放大单元包括第一级AGC放大器和连接于第一级AGC放大器输出端的第二级AGC放大器；所述第一级AGC放大器包括第一运算放大器U2D、电阻R5、电阻R6、电阻R7和二极管D1，所述第一运算放大器U2D的同向输入端连接于集成稳压器的输出端，反向输入端串联电阻R5后连接于信号切换电路的输出端，所述第一运算放大器U2D的反向输入端和输出端之间串联电阻R6和R7，电阻R7两端并联二极管D1；所述第二级AGC放大器包括第二运算放大器U2A、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、二极管D2和二极管D3，所述第二运算放大器U2A的同向输入端连接于集成稳压器的输出端，反向输入端串联电阻R8后连接于第一运算放大器U2D的输出端，所述第二运算放大器U2A的反向输入端和输出端之间串联电阻R9、R10和R11，电阻R10两端并联二极管D2，电阻R11两端并联二极管D3；所述第二运算放大器U2A的电源端外接电源；第一级AGC放大器的增益为K2；二极管D1截止时，K2＝(R6+R7)/R5；二极管D1导通时，K2＝R6/R5，增益K2的调整范围：K2＝(R6+R7)/R5～R6/R5；第二级AGC放大器的增益为K3；R11的阻值大于R10的阻值，二极管D3导通，D2后导通；当D2、D3截止时，K3＝(R9+R10+R11)/R8；当D3导通且D2截止时，K3＝(R9+R10)/R8；当D2、D3导通时，K3＝R9/R8，增益K3的调整范围为：K3＝(R9+R10+R11)/R8～(R9+R10)/R8～R9/R8；所述低噪声放大单元和AGC放大单元的总增益K＝K1K2K3，可进行6级增益调节；具有高灵敏度和宽动态范围性能。按以上方案，所述边界内外识别电路包括反相器、偏置电路、第一比较电路和第二比较电路；所述偏置电路包括串联连接的电阻R17和电阻R18，电阻R18连接集成稳压器的输出端，电阻R17接地；所述第一比较电路包括第一比较器U3B、电阻R14、R15和R16，第一比较器U3B的同向输入端串联电阻R14后连接第二级AGC放大器的输出端，第一比较器U3B的反向输入端连接电阻R17和电阻R18的中间节点，所述第一比较器U3B的同向输入端串联电阻R15后连接第一比较器U3B的输出端，第一比较器U3B的输出端串联电阻R16后连接集成稳压器的输出端；所述反相器包括第三运算放大器U2B、电阻R12和电阻R13，其中，R12和R13的阻值相同；所述第三运算放大器U2B的同向输入端连接于集成稳压器的输出端，第三运算放大器U2B的反向输入端串联电阻R12后连接于第二级AGC放大器的输出端，第三运算放大器U2B的反向输入端串联电阻R13后连接第三运算放大器U2B的输出端；所述第二比较电路包括第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带AGC双路检测电子篱笆传感器，在基站发送间歇式脉冲电流注入边界线产生交变电磁场后，电子篱笆传感器设于割草机上通过感应边界线来判定割草机所处位置是界内或界外，其特征在于：所述电子篱笆传感器包括：电感器单元(1)、低噪声放大单元(2)、信号切换电路(3)、AGC放大单元(4)、边界内外识别电路(5)、单片机单元(6)和集成稳压器(7)；所述电感器单元(1)、低噪声放大单元(2)、信号切换电路(3)、AGC放大单元(4)、边界内外识别电路(5)和单片机单元(6)依次电连接，所述单片机单元(6)与信号切换电路(3)电连接且所述单片机单元(6)输出端连接于割草机；所述集成稳压器(7)、AGC放大单元(4)和边界内外识别电路(5)外接电源，所述集成稳压器(7)的输出端连接低噪声放大单元(2)、信号切换电路(3)、AGC放大单元(4)、边界内外识别电路(5)和单片机单元(6)；所述电感器单元(1)用于对边界线进行双路感应并产生脉冲信号，所述电感器单元(1)包括两个分别位于割草机左右两侧车轮上的电感器；所述低噪声放大单元(2)用于对脉冲信号进行放大，所述低噪声放大单元(2)包括两个低噪声放大器，所述低噪声放大器与电感器分别对应连接；所述信号切换电路(3)用于对放大后的双路脉冲信号进行自动切换和拾取；所述AGC放大单元(4)用于进行增益调整并对拾取的脉冲信号放大得到三电平脉冲信号，所述AGC放大器为两级级联的AGC放大器；所述边界内外识别电路(5)用于将经过AGC放大单元(4)放大后的三电平脉冲信号转化为二电平脉冲信号并产生两路时序脉冲输入到单片机单元(6)；所述单片机单元(6)用于根据两路时序脉冲判定割草机所处边界内外位置并输出检测信号至割草机；所述单片机单元(6)还产生切换控制信号并输出至信号切换电路(3)。...

【技术特征摘要】
1.一种带AGC双路检测电子篱笆传感器，在基站发送间歇式脉冲电流注入边界线产生交变电磁场后，电子篱笆传感器设于割草机上通过感应边界线来判定割草机所处位置是界内或界外，其特征在于：所述电子篱笆传感器包括：电感器单元(1)、低噪声放大单元(2)、信号切换电路(3)、AGC放大单元(4)、边界内外识别电路(5)、单片机单元(6)和集成稳压器(7)；所述电感器单元(1)、低噪声放大单元(2)、信号切换电路(3)、AGC放大单元(4)、边界内外识别电路(5)和单片机单元(6)依次电连接，所述单片机单元(6)与信号切换电路(3)电连接且所述单片机单元(6)输出端连接于割草机；所述集成稳压器(7)、AGC放大单元(4)和边界内外识别电路(5)外接电源，所述集成稳压器(7)的输出端连接低噪声放大单元(2)、信号切换电路(3)、AGC放大单元(4)、边界内外识别电路(5)和单片机单元(6)；所述电感器单元(1)用于对边界线进行双路感应并产生脉冲信号，所述电感器单元(1)包括两个分别位于割草机左右两侧车轮上的电感器；所述低噪声放大单元(2)用于对脉冲信号进行放大，所述低噪声放大单元(2)包括两个低噪声放大器，所述低噪声放大器与电感器分别对应连接；所述信号切换电路(3)用于对放大后的双路脉冲信号进行自动切换和拾取；所述AGC放大单元(4)用于进行增益调整并对拾取的脉冲信号放大得到三电平脉冲信号，所述AGC放大器为两级级联的AGC放大器；所述边界内外识别电路(5)用于将经过AGC放大单元(4)放大后的三电平脉冲信号转化为二电平脉冲信号并产生两路时序脉冲输入到单片机单元(6)；所述单片机单元(6)用于根据两路时序脉冲判定割草机所处边界内外位置并输出检测信号至割草机；所述单片机单元(6)还产生切换控制信号并输出至信号切换电路(3)。2.根据权利要求1所述的带AGC双路检测电子篱笆传感器，其特征在于：所述电感器单元(1)包括第一电感器L1和第二电感器L2，所述第一电感器L1设于割草机的左前轮，所述第二电感器L2设于割草机的右前轮。3.根据权利要求2所述的带AGC双路检测电子篱笆传感器，其特征在于：所述低噪声放大单元(2)包括连接于第一电感器L1的第一低噪声放大器(201)和连接于第二电感器L2的第二低噪声放大器(202)；所述第一低噪声放大器(201)包括低噪声三极管V1，电阻R1、R2、R3和R4，耦合电容C1和滤波电容C2；所述低噪声三极管V1的发射极连接于集成稳压器(7)的输出端，集电极串联电阻R4后接地，基极串联电阻R3后连接于第一电感器L1一端，所述低噪声三极管V1的集电极依次串联耦合电容C1和滤波电容C2后连接于第一电感器L1另一端，所述耦合电容C1和滤波电容C2的中间节点连接于集成稳压器(7)的输出端，所述耦合电容C1和滤波电容C2的中间节点和电阻R3之间串联电阻R1，所述低噪声三极管V1的集电极和基极之间串联电阻R2，所述低噪声三极管V1的集电极为第一低噪声放大器(201)的输出端；所述第一低噪声放大器(201)的增益为其中，参数β为低噪声三极管V1的放大倍数，参数rbe为低噪声三极管V1输入电阻；所述第二低噪声放大器(202)和第一低噪声放大器(201)的结构相同。4.根据权利要求3所述的带AGC双路检测电子篱笆传感器，其特征在于：所述信号切换电路(3)包括模拟电子开关U1，模拟电子开关U1包括电源端、第一输入端、第二输入端、第三输入端和输出端，电源端连接于集成稳压器(7)的输出端，第一输入端连接于第一低噪声放大器(201)的输出端，第二输入端连接于第二低噪声放大器(202)的输出端，第三输入端连接于单片机单元(6)用于输入单片机单元(6)提供的切换控制信号。5.根据权利要求4所述的带AGC双路检测电子篱笆传感器，其特征在于：所述AGC放大单元(4)包括第一级AGC放大器(401)和连接于第一级AGC放大器(401)输出端的第二级AGC放大器(402)；所述第一级AGC放大器(401)包括第一运算放大器U2D、电阻R5、电阻R6、电阻R7和二极管D1，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓阳，江国栋，
申请(专利权)人：南京工业职业技术学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32