無線低功耗地磁車輛檢測傳感器的設(shè)計

　　本無線地磁車輛檢測傳感器方案，主要由Freescale公司的微型、低功耗、3軸數(shù)字地磁儀MAG3110和TI公司帶無線射頻收發(fā)器核的低功耗微處理器CC430F5137組成。該傳感器可以應(yīng)用在停車場智能停車引導(dǎo)、智能交通管理等工程中，具有準(zhǔn)確率高、對地面破壞小、安裝方便等特點[1]。

　　1 停車場智能引導(dǎo)系統(tǒng)原理介紹

　　無線地磁車輛檢測器是利用磁敏傳感器實時檢測車輛對地磁的影響，以判斷停車位上是否有車輛停放，并將檢測數(shù)據(jù)通過無線方式傳送給無線檢測接收機。

　　無線車輛檢測接收機能接收無線地磁車輛檢測器發(fā)送的信息，再通過無線或有線上傳到控制中心。無線檢測接收機可接收通信距離范圍內(nèi)30個無線車輛檢測器的信號。停車場智能引導(dǎo)系統(tǒng)拓撲圖，見圖1。無線地磁車輛檢測器的結(jié)構(gòu)框圖，見圖2。無線地磁車輛信息接收機的結(jié)構(gòu)框圖，見圖3。

　　2.1 無線地磁車輛信息接收機的硬件設(shè)計

　　無線地磁車輛信息接收機采用TI的CC430F5137處理器結(jié)合ember的Em357為核心的Zigbee Pro模塊設(shè)計。提供RS232接口與服務(wù)器鏈接。外殼用金屬屏蔽機箱，可以掛墻安裝，天線外置。

　　2.2 無線地磁車輛檢測器的硬件設(shè)計

　　無線地磁車輛檢測器采用地磁檢測芯片MAG3110結(jié)合CC430處理器設(shè)計。通過地磁場檢測來判斷車輛，普遍采用兩種方式：對車輛經(jīng)過時磁力線扭曲情況檢測來判斷;或則，檢測車輛通過時對磁場的垂直和水平方向的磁場強度變化來判斷[3]。本文的研究重點是判斷某預(yù)定區(qū)域(停車位)是否有車輛的存在，采用后一種判斷方式。汽車作為鐵磁體，當(dāng)其靠近地磁傳感器時會引起磁力線的變化，通過監(jiān)測這些微小變化，可以判斷車位是否有汽車的存在。為了提高對停車位有無車輛判斷的準(zhǔn)確率，本次研究采用三軸磁阻傳感器，結(jié)合光敏電阻和反射式光電傳感器進行混合設(shè)計。

　　地磁車輛檢測器選用開放的ISM微波頻段，采用433MHz無線傳感技術(shù)。內(nèi)置高性能鋰亞硫酰氯電池供電，采用低功耗設(shè)計可連續(xù)工作3到5年。

　　設(shè)備外殼設(shè)計類似圓形道釘結(jié)構(gòu)，用高強度ABS和PC材料注塑成型，外形尺寸：直徑126mm×高32mm。防水，抗酸堿腐蝕，抗沖撞。

　　2.2.1 核心處理器模塊

　　地磁車輛檢測器也是采用CC430F137主控制器，無線部分處理電路同接收機一致。外部接口電路還包含電池電壓檢測、地磁傳感器、光敏電阻測量、反射式光電傳感器測量和干簧管開斷檢測等電路。

　　2.2.2 地磁測量接口

　　地磁測量由Freescale的地磁信號傳感器MAG3110組成[4]。該器件為3軸傳感器，水平放置于與CPU間隔120mm的線路板一側(cè)，以減少PCB(印制電路板)產(chǎn)生的電磁干擾對其影響。外圍電路見圖4。

　　2.2.3 光敏電阻和反射式光電傳感器檢測電路

　　光敏電阻檢測用于提高對是否有車判別的準(zhǔn)確率。本研究選用了電阻值為10kΩ的摻雜型光敏電阻，對(0.4~0.76)μm可見光響應(yīng)，直徑5mm。

　　為了盡可能避免斜射光源的干擾，設(shè)計時對光敏電阻的光感受面安裝一個塑料導(dǎo)光器件，檢測器外殼開孔鑲嵌平面透光鏡，安裝模擬圖見圖5。

　　反射式光電傳感器檢測電路，需要消耗較大的功率，設(shè)計僅用于人工不定期對車位當(dāng)前有無車輛的校準(zhǔn)，通過服務(wù)器操作實現(xiàn)。設(shè)計選用檢測距離為大于800mm的漫反射式光電傳感器件。