CN1137453C - 自鸣式物品监视装置 - Google Patents

Abstract

本发明的自鸣式物品监视装置的中心频率为6～10MHz，接收在该中心频率±5～15%的范围内扫描的微弱电波，发出警报，在该装置中设有调谐成上述中心频率的调谐电路(1)、以及对该调谐电路的输出信号进行放大·检波的差分型放大器(2)，设定该差分放大器的负载电阻(R1)为3～5MΩ，该差分放大器的工作电流为3μA以下，同时在上述差分型放大器的放大·检波用的晶体管(Tr1)的基极-发射极之间连接了上述差分型放大器的另一晶体管(Tr2)的以二极管方式连接的基极-发射极之间，使由温度漂移产生的偏压变得稳定。因此，实现了能防止外来噪声、特别是防止了在携带电话的频带下的误操作的、即使使用8.2MHz的微弱电波也能稳定地工作、而且电源具有两年左右的寿命的自鸣式物品监视装置(标签)的接收电路。

Description

自鸣式物品监视装置

技术领域

本发明涉及在一般的小商店中，为了防止小偷偷窃商品而固定在商品上用的自鸣式物品监视装置。

背景技术

迄今，作为这种物品监视装置，已知有一种内部不带电源的无源型纸标签。将该纸标签安装在商品上，如果擅自拿走商品，则在通过设置在商店入口处的发送装置一侧时会发生反应，通过设置在该发送装置中的报警器发出蜂鸣音，防止盗窃。可是，该纸标签虽然便宜，但在许多人同时通过的情况下，分不清是哪个人盗窃的，所以存在难以控制现场的缺点。另外，对于强行通过门的嫌疑人来说，由于不能确定发出信号的位置，所以存在取证慢而逃走的缺点。

另外，作为改进该缺点的方法，已知还有一种自鸣式物品监视装置，其内部带有电源，能接收来自入口的发信器的电波，标签本身发出警报。该自鸣式物品监视装置例如在CD的情况下，如图11所示，具有由合成树脂构成的透明外壳9、电路基板10、报警工作开关11、以及蜂鸣器12，容纳了光盘的盒8被容纳在透明外壳9中。上述蜂鸣器12的工作由电路基板10及报警工作开关11进行控制，当盒8不在透明外壳9内时、或者自鸣式物品监视装置通过门时都能鸣响。

在商店中，将装入了CD的盒8容纳在自鸣式物品监视装置的透明外壳9中陈列，将光盘卖给顾客时，售货员将蜂鸣器12设定在不鸣响的状态后，从透明外壳9取出盒8，付款后将光盘交给顾客。另外，将盒8取出后的自鸣式物品监视装置能反复使用。

在上述自鸣式物品监视装置中，如果顾客从自鸣式物品监视装置的透明外壳9将盒8取出，则报警工作开关11检测到透明外壳9内不存在盒8后，便向蜂鸣器12发出鸣响指令，蜂鸣器12收到该鸣响指令后鸣响。因此，售货员能知道盒8已被从透明外壳9不正当地取出。另外，如果顾客将盒8容纳在自鸣式物品监视装置的透明外壳9中直接拿出商店，则自鸣式物品监视装置的接收电路接收到来自设置在入口等处的发信电路的信号，将鸣响指令发送给蜂鸣器12，蜂鸣器12收到该鸣响指令后开始鸣响。因此，售货员能知道光盘被不正当地拿出店外。

另外，如图12所示，还存在一种单独用带子等安装在商品上使用的自鸣式物品监视用标签15。它是同一个申请人设计的，在上述外壳内安装自鸣式物品监视装置的电路。另外，图中16是发光二极管。

图13中示出了图12的详细分解图。图13(a)是图12的仰视图，图13(b)表示将容纳在上述标签外壳内的印刷电路板取出后的状态，另外图13(c)表示将上述图13(a)中的底板卸掉后的状态。

31是与图12中的16对应的上述发光二极管的显示窗口。在图13中，18是塑料外壳，如图12所示，其外观呈船底形。19是容纳在该外壳内的印刷电路板，20是蜂鸣器，21是电池，22是设置在印刷电路板上的长孔，23是开关，24是插头锁定构件，25是插孔锁定构件，26是锁定销，27是底板，28是弹簧开关，30是该弹簧开关的工作片，29是设在底板上的开孔。上述自鸣式标签长9cm，宽2cm，呈船底形，用胶带等将从该外壳上的开孔29突出的弹簧开关的工作片30压在商品上，从而被固定在商品上。与外壳型的情况一样，只有当上述工作片被压住时，蜂鸣器不鸣响。可是，如果标签被不正当地从商品上取下来，上述工作片接通，蜂鸣器鸣响。另外，与外壳型的情况一样，如果不解除锁定而不正当地将商品拿走，从入口出去时，蜂鸣器接收位于入口的振荡装置的电波而鸣响。

由于被拿走的商品的自鸣式物品监视装置本身鸣响，所以容易确定嫌疑人，在控制现场方面比上述无源型纸标签有效。可是，一个纸标签价值10～60日圆，而自鸣式的高达400～600日圆，所以难以大量使用。作为纸标签，一般是在印刷了条形码的纸中印刷由LC构成的调谐电路，使用8.2MHz的频率。8.2MHz是适合于用纵横2～3cm的大小制作上述LC的频率。此外还普及了使用58kHz的纸标签。如果用58kHz制作上述LC电路，则太大而不实用，该58kHz的纸标签使用特殊的电容器。一般说来频率低的58kHz的性能好，但由于使用通用的上述LC电路，所以就价格而言，使用8.2MHz者便宜。

上述自鸣式标签，现在已知有22kHz、37.5kHz、31.5kHz的。可是，自鸣式标签如果使用与上述无源型纸标签的工作频率相同的频率，则能直接使用上述纸标签用的发送装置，在已经普及的上述无源型纸标签的***中两者通用。即，抽样性地在10个当中混杂一个高价的自鸣式标签，突出防盗效果，所以如果使用与上述无源型纸标签相同的频率，则能使设置在入口等处的发送装置通用，更容易普及。

即，最好用上述纸标签最普及的工作频率即58kHz或8.2MHz设计上述自鸣式标签。可是，根据电波法的规定，从上述发送装置发射的电波是微弱电波，而且如果电源是小型锂离子电池(3V)且不保证约4年的使用，则没有商品价值，所以需要将工作电流控制在1～2微安，在58kHz的情况下，虽然不管怎样也能实现，但在8.2MHz的情况下难以设计，在产品化方面谁都没成功。

即，为了将工作电流控制在1～2μA，需要采用3～5MΩ的高电阻作为附加电阻，流过晶体管的电流极小，但如果这样做，工作电流不足，不能将8.2MHz本身充分放大，同时由于上述高负载电阻的作用，阻抗变高，会出现容易发生噪声的缺点。

另外，如果由于环境温度上下波动，致使工作点发生稍许变化，则本来就不容易设计，所以产生电路工作不稳定的难度。

另一方面，58kHz的自鸣式标签虽然有商品价值，但58kHz的和8.2MHz的上述无源型纸标签将市场一分为二，已经备有8.2MHz的无源型标签***的商店不需要进行8.2MHz的自鸣式标签方面的设备投资，所以该需要也高。

可是，由于上述原因，其产品化虽然在很多地方都试过，但未能解决上述问题，产品化未获成功。在这样的状况下，本发明将重点放在接收电路上，特别是成功地开发了能用上述8.2MHz稳定工作的自鸣式标签。

发明的公开

本发明的目的在于提供一种能用上述以往不可能的频带(例如8.2MHz)的微弱电波稳定地工作、而且电源具有四年左右的寿命的自鸣式物品监视装置(标签)的接收电路。

另外，本发明的目的还在于提供一种能防止外来的噪声、特别是能防止在携带式电话的频带下误操作的、能用以往不可能的频带(例如8.2MHz)的微弱电波稳定地工作、而且电源具有四年左右的寿命的自鸣式物品监视装置(标签)的接收电路。

本发明的自鸣式物品监视装置的中心频率为8.2MHz，接收在离该中心频率±10％的范围内扫描的微弱电波，发出警报，该自鸣式物品监视装置的特征在于：

在该装置中设有调谐成在从上述中心频率±10％的范围内的调谐电路以及对该调谐电路的输出信号进行放大和检波的差分型放大器，设定该差分放大器的负载电阻为3～5MΩ，该差分放大器的工作电流为1-3μA，同时将另一晶体管以二极管方式连接在上述差分型放大器的放大和检波用的晶体管的基极-发射极之间，使由温度产生的偏压漂移变得稳定。

另外，特征在于：通过串联型放大器，将上述差分型放大器的输出端连接到由电阻和电容器构成的充放电电路和比较电路上，通过检测输入了规定次数的与上述扫描频率对应的周期性接收脉冲，将从上述中心频率±10％范围的单发性的接收噪声去除。或者，特征在于：通过串联型放大器，使上述差分型放大器的输出信号进行AD变换后，输入微计算机中，微计算机接收AD变换后的上述差分放大器的输出信号，通过检测输入了规定次数的与上述扫描频率对应的周期的接收脉冲，将从上述中心频率±10％范围的单发性的接收噪声去除。另外，特征在于：上述扫描频率为50～80Hz。

而且，本发明的自鸣式物品监视装置，其特征在于：具有电感器，串联连接在上述调谐电路和上述差分放大器之间，在从上述中心频率±10％范围中为低阻抗、在1GHz以上为高阻抗。

另外，特征在于：上述调谐电路和差分放大器的电阻、电阻抗等部件采用1005尺寸(1.0×0.5mm)的芯片部件，减小了上述差分放大器的输入电路、偏压电路及负载电路中的1GHz以上频率下的杂散阻抗。

附图的简单说明

图1是表示本发明的自鸣式物品监视装置的接收电路图。

图2是图1中的接收电路的差分型放大器1的输出波形图。

图3是图1中的接收电路的输出波形图。

图4是表示连接在本发明的自鸣式物品监视装置的接收电路上的除噪电路之一例图。

图5是表示连接在本发明的自鸣式物品监视装置的接收电路上的除噪电路的另一实施例图。

图6是图5中的各点的波形图。

图7是表示本发明的自鸣式物品监视装置中使用的接收电路的安装电路图。

图8是图7所示的电路的印刷电路板(50mm×16mm)上的安装配置图。

图9是表示本发明的自鸣式物品监视装置中使用的接收电路的安装电路图。

图10是表示本发明的自鸣式物品监视装置中使用的接收电路的安装布线图形的图。

图11是表示自鸣式物品监视装置之一例的总体图。

图12是表示另一种自鸣式物品监视装置例的总体图。

图13是表示图12中的自鸣式物品监视装置的内部详细图。

实施发明用的最佳形态

其次，参照附图说明本发明的实施例。

图1表示本发明的自鸣式物品监视装置中使用的接收电路。图中，1是由L1、C1构成的调谐电路，在该实施例的情况下，中心频率为8.2MHz。上述的L1、C1能用通用的印刷电路作成。从发送装置发射的电波很微弱，而且从上述发送装置发射的电波的中心频率为上述10.2MHz，在上下10％左右的频率范围内波动(变化)，以便即使由于标签制造上的离散，使得上述调谐电路的调谐频率多少有些偏差也能工作。该波动频率为50～80Hz，所以可以说可以看作用50～80Hz对8.2MHz进行频率调制。发送电波经过调谐电路1，被输入由放大器构成的初级放大·检波电路2。

初级放大·检波电路2成为变形的差分型放大器，成为与放大·检波用晶体管Tr1配对的晶体管Tr2以二极管方式连接，该以二极管方式连接的晶体管Tr2并联连接在上述Tr1的基极·发射极之间。

这样做，由于用Tr2的基极·发射极之间的电压决定Tr1的基极偏压，所以能补偿由于温度变化引起的Tr1的偏压变化。即，即使温度变化，Tr1的基极·发射极之间的电压降也呈一定的偏压。另外，电阻R3虽然是为了电路的稳定而***的电阻，但没有也可以。另外，由于工作电流小，所以该电阻产生的电压降与基极·发射极之间的电压相比非常小，可以忽略不计。

在上述差分型放大器的放大·检波用晶体管Tr1的集电极上产生图2所示的信号。该初级放大电路由于极端地压缩消耗功率，所以Tr1的负载电阻R1非常大，为3～5MΩ，因此利用Tr1的基极·集电极之间的电容，在8.2MHz频带的情况下，Tr1的集电极输出的大部分被负反馈到输入端(Tr1的基极)，所以Tr1的集电极输出中几乎没有8.2MHz分量。

即，初级放大电路的输出端上产生50～80Hz的调制分量，与其说RF放大器，不如说检波器更好。而且用上述的微小工作电流不能进行足够的放大，如果说不产生正弦波，则近似于C级放大，如图2所示，只是正弦波的开头部分勉强地被输出。

因此，如果上述8.2MHz的载波是CW(连续波)，则其输出为连续输出，只是小的直流分量，所以可想而知难以检测，但可幸的是纸标签用的发送装置由于吸收纸标签的调谐频率的离散，所以在上下约10％的范围内进行扫描，所以中心频率(8.2MHz)附近的扫描特性如上述图2所示，以相当于上述调谐特性的脉冲3的形状输出。

这样，由于初级放大电路进行呈工作极限的特殊工作，所以如果不进行上述偏压的温度补偿，就不能稳定地工作，实际上不能使用。即，在这样的微弱电波、而且极端地压缩了电源消耗的特殊用途的特殊工作状态下，通过进行上述温度补偿，能提供作为商品勉强成立的电路，这一点是本发明的特征。

上述差分型放大器的输出以大致近似于直流放大的形式(80Hz左右)，经过串联型的两级放大4、5，能获得图3所示的输出。如上所述，如果上述扫描输出频率为80Hz，则该输出为约12msec间隔的脉冲串6。该脉冲串被输入图4或图5所示的除噪电路中。图4、图5在电路上是等效的，图4表示用晶体管构成该除噪电路，图5表示用IC构成该除噪电路。

说明图5的工作情况，IC1是倒相器、或施密特触发缓冲器等，IC2是缓冲器、或施密特触发缓冲器等。另外，SW是上述报警工作开关11。在图5中，R3、C3是去除时间常数小的高频噪声用的电路，不是特别必要的。在图5中，IC1的输出是图6中的P1，该P1通过二极管D1对电容器C1充电，同时电容器C1的电荷在不输入脉冲7的休止期间内通过R1、D2放电。

从图6中的P2可以看出，只要接收脉冲7(图6)继续下去，电容器C1不会由于充放电时间常数的差而使IC2的临界电平下降，IC2的输出变成图6中的P3所示。通过D3、R2缓慢地充电，该P3波形变成图6中的P4。该波形被输入蜂鸣器驱动电路，如果超过该蜂鸣器驱动电路的临界电平，便产生P5波形，蜂鸣器鸣响。蜂鸣器驱动电路内部由使蜂鸣器鸣响用的振荡器、增大压电蜂鸣器的音量用的升压用变压器及其驱动器构成。

以上是通常接收了正常信号时的工作情况，上述充放电电路是为了防止对突发性的噪声或来自携带电话等的噪声进行误报的蜂鸣器鸣响而设的。即，即使由于上述接收电路而使消耗电流极小，但在等待过程中仍需要用1～3μA进行工作，所以电路的阻抗高，必然容易受噪声的影响。

可是，由于携带电话等的噪声只是零星地输入，所以如图6中的P1’所示，与P1相比，脉冲的周期变长。因此，与P2相当的电容器C1的电荷暂时达到IC2的临界电平以下，所以IC2的输出如P3所示，不成为连续输出，如P3’所示，变成间歇的脉冲状输出，由于C2的充电电荷P4’未超过蜂鸣器电路的临界电平，所以如P5’所示，不产生蜂鸣器驱动输出。另外，图4中的电路的工作情况与图5中的大致相同，所以说明从略。

如上所述，不仅能将电话的、而且能将单发的“卡搭”噪声或周期长的其他噪声去除。可是，以后判明了只用上述设计的除噪电路不能充分地防止误操作。其主要原因在于：由于上述电路的初级放大器的负载阻抗高，所以容易混入噪声，以及在上述标签规格化的环境(商店等)中，不能防止使用1GHz以上的高频的携带电话造成的误操作。

本发明立足于上述观点，为了防止噪声、特别是使用1GHz以上的高频的携带电话噪声造成的误操作，又进行了几方面的努力。

以下，说明本发明的上述噪声误操作防止电路。

图7表示上述当初设计的自鸣式物品监视装置中使用的接收电路(图1、图4)的安装电路图。图8是该电路的印刷电路板(50mm×16mm)上的安装配置图。

图9表示改进后的本发明的同样的电路图，图10表示相同大小的印刷电路板(50mm×16mm)上的该改进电路的布线图形。

在图8中，使用1608尺寸(1.6×0.8mm)的各种部件。另一方面，图10中的图形都使用1005尺寸(1.0×0.5mm)的芯片部件。实验结果表明，如果使用上述1608尺寸的部件，则噪声弱。这可以认为具有部件大小的分布常数的阻抗的大小在携带电话的标准频带(1～2GHz)中成为与本发明的初级放大器的负载电阻(3～5MΩ)可比较的量级。这是由于使负载电阻极端地大(3～5MΩ)而引起的现象，在通常的设计中，由于不产生该现象，所以可以认为它是可以不考虑的事项。

在图7和图9的电路中，最大的不同处在于将电感器L3、L4与信号线路串联，***初级的晶体管TR1的输入电路中。关于该L3、L4，可以选择相对于本发明的接收电波的频率8.2MHz来说呈低阻抗、对于携带电话的工作频带(1～2MHz)呈高阻抗的电感器。即，与在信号线路和地之间自然产生的杂散电感相结合，该L分量成为阻止携带电话的工作频带(1～2MHz)的LPF。另外，负载电阻R1和偏压电阻R3、或用于TR1的温度补偿偏压设置的TR1的另一对工作晶体管的负载电阻R2等都用1005尺寸的芯片部件安装。由于使用该1005尺寸的芯片部件，所以芯片部件本身的杂散阻抗变小，同时由于晶体管和地之间、或电源图形间的距离变短，所以具有能减小杂散电阻的双重效果。另一晶体管电路TR3、TR4等也全部使用片状部件，所以能期待与上述相同的效果，但不用说初级的S/N对于噪声最有效。另外，只有上述L3、L4由于电感大小的关系而使用1608尺寸。另外，由L3、L4产生的1.8GHz的衰减量为3dB以上(-3～-20dB)。

上述电源或地的图形在印刷电路板的面积允许的限度内可以设计得宽一些。利用覆盖电路上下的上述图形，能期待产生屏蔽效应。

如果对1608尺寸的现有的印刷电路板上的安装面积和本发明的1005尺寸的印刷电路板的电路安装面积进行比较，则肉眼看出该面积比约为一比二。因此，晶体管和地之间或电源线之间的距离也缩短与其相当的程度，可知杂散阻抗也减小。实际上，安装该电路进行实验的结果，表明本发明的自鸣式标签对携带电话不会产生误操作，大大地提高了作为商品的可靠性。

工业上利用的可能性

本发明能用于一般的小商店中为了防止小偷偷窃商品而固定在商品上用的自鸣式物品监视装置，在使用物品监视***用的微弱电波、而且极端地压缩了电源消耗(工作电流)的特殊用途的特殊工作状态下，通过进行上述温度补偿，能提供作为工作频率为8.2MHz的商品勉强成立的电路。

另外，本发明通过在使用微弱电波、而且电路的阻抗高、容易受噪声影响的上述自鸣式物品监视装置的接收电路中使用上述除噪电路，使由于现有的携带电话等造成的误操作而导致产品化失败了的8.2MHz频带的自鸣式物品监视装置成为实用的装置，获得了成功。

即，在物品监视***的使用微弱电波、而且极端地压缩了电源消耗(工作电流)的特殊用途的特殊工作状态下，在通过进行上述温度补偿等确保了工作的上述提出的8.2MHz的自鸣式标签的电路中，采用了使噪声难以混入的电路结构，通过在防止由噪声引起的误操作方面下工夫，能实现迄今不存在的能作为商品使用的8.2MHz的自鸣式标签。

Claims (9)

1.一种自鸣式物品监视装置，其中心频率为8.2MHz，接收在离该中心频率±10％的范围内扫描的微弱电波，发出警报，该自鸣式物品监视装置的特征在于：

在该装置中设有调谐成在从上述中心频率±10％的范围内的调谐电路以及对该调谐电路的输出信号进行放大和检波的差分型放大器，设定该差分放大器的负载电阻为3～5MΩ，该差分放大器的工作电流为1-3μA，同时将另一晶体管(Tr2)以二极管方式连接在上述差分型放大器的放大和检波用的晶体管(Tr1)的基极-发射极之间，使由温度产生的偏压漂移变得稳定。

2.根据权利要求1所述的自鸣式物品监视装置，其特征在于：通过串联型放大器，将上述差分型放大器的输出端连接到由电阻和电容器构成的充放电电路和比较电路上，通过检测输入了规定次数的与上述扫描频率对应的周期性接收脉冲，将在上述中心频率±10％范围内的单发性的接收噪声去除。

3.根据权利要求1所述的自鸣式物品监视装置，其特征在于：通过串联型放大器，使上述差分型放大器的输出信号进行AD变换后，输入微计算机中，微计算机接收AD变换后的上述差分放大器的输出信号，通过检测输入了规定次数的与上述扫描频率对应的周期的接收脉冲，将在上述中心频率±10％范围内的单发性的接收噪声去除。

4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的自鸣式物品监视装置，其特征在于：上述扫描频率为50～80Hz。

5.根据权利要求1所述的自鸣式物品监视装置，其特征在于：

具有电感器，串联连接在上述调谐电路和上述差分放大器之间，该电感器在上述中心频率±10％范围内为低阻抗、在1GHz以上为高阻抗。

6.根据权利要求5所述的自鸣式物品监视装置，其特征在于：上述调谐电路和差分放大器的电阻、电阻抗部件采用1.0×0.5mm的芯片部件，减小了上述差分放大器的输入电路、偏压电路及负载电路中的1GHz以上频率下的杂散阻抗。

7.根据权利要求5所述的自鸣式物品监视装置，其特征在于：通过串联型放大器，将上述差分型放大器的输出端连接到由电阻和电容器构成的充放电电路和比较电路上，通过检测输入了规定次数的与上述扫描频率对应的周期性的接收脉冲，将在上述中心频率±10％范围内的单发性的接收噪声去除。

8.根据权利要求5所述的自鸣式物品监视装置，其特征在于：通过串联型放大器，使上述差分型放大器的输出信号进行AD变换后，输入微计算机中，该微计算机接收AD变换后的上述差分放大器的输出信号，通过检测输入了规定次数的与上述扫描频率对应的周期性的接收脉冲，将在上述中心频率±10％范围内的单发性的接收噪声去除。

9.根据权利要求5至8中的任意一项所述的自鸣式物品监视装置，其特征在于：上述扫描频率为50～80Hz。

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