公路動(dòng)態(tài)重系統(tǒng)紅外測(cè)速光電傳感器的研制

關(guān)鍵詞：紅外信號(hào)，傳感器，速度測(cè)量

1 引言

公路動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)是在不影響汽車行駛速度的條件下，稱量出運(yùn)輸汽車的凈重。該系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于高速公路、橋梁等交通要道對(duì)來往運(yùn)輸車輛的載重進(jìn)行控制。本文僅是其紅外光電測(cè)速傳感器部分進(jìn)行闡述。

2 紅外光電測(cè)速傳感器的工作原理

該傳感器工作原理如圖1所示。該傳感器有兩對(duì)完全相同的紅外發(fā)射裝置、紅外接收與處理裝置。紅外接收與處理裝置。紅外發(fā)射裝置以一定頻率f發(fā)射紅外光。紅外接收與處理裝置將該頻率的紅外光轉(zhuǎn)換成電信號(hào)并進(jìn)行處理，輸出信號(hào)經(jīng)邏輯電路后轉(zhuǎn)換為高或低電平Y(jié)，來控制計(jì)數(shù)器的啟閉。

　

該傳感器裝置需實(shí)現(xiàn)的邏輯功能是：當(dāng)沒有汽車遮斷該傳感器發(fā)射的紅外光時(shí)，兩對(duì)紅外接收與處理裝置將接收到的頻率為f的紅外光進(jìn)行處理，輸出A、B高電平，Y為低電平，計(jì)數(shù)器不能打開；當(dāng)汽車遮斷第一對(duì)紅外發(fā)射裝置發(fā)出的紅外光后，計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)；當(dāng)汽車?yán)^續(xù)行駛，切斷第二束紅外光后，計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值是汽車通過該傳感器兩探頭的時(shí)間。即該傳感器測(cè)速裝置的真值表如表1所示。

邏輯表達(dá)式為

Y=AB=BC

為使計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)準(zhǔn)確，防止汽車在經(jīng)過傳感器兩紅外探頭之間時(shí)出現(xiàn)誤計(jì)數(shù)動(dòng)作，汽車車長(zhǎng)應(yīng)大于兩紅外探頭間距離S。波形圖如圖2所示。兩紅外探頭間距離S一定，設(shè)汽車行駛速度為V（m/s），計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)值為N，單片機(jī)主振頻率為f0（Hz），則汽車行駛速度為

由上式可知，根據(jù)傳感器兩探頭間距S、單片機(jī)主振頻率f0和計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)值N即可計(jì)算出汽車行駛速度V。

該紅外光電傳感器只需提供計(jì)數(shù)器啟閉的控制信號(hào)，不進(jìn)行數(shù)值計(jì)算。

　

　

3 硬件

3．1 發(fā)射部分

由于紅外光波不可見、對(duì)人體無危害，不會(huì)給司機(jī)帶來心理上的壓力，因此該傳感器的光源部分采用紅外線。為降低太陽(yáng)光、車燈光線等干擾源的影響，提高傳感器的抗干擾能力，紅外發(fā)光二極管采用脈沖直流驅(qū)動(dòng)，如圖3所示。用555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器，提供頻率和占空比一定的矩形波，驅(qū)動(dòng)紅外二極管VD發(fā)出同頻率的脈沖調(diào)制紅外光。R為二極管限流電阻。電路簡(jiǎn)單可靠。

3．2 接收與處理部分

接收部分采用專用紅外接收集成電路，其工作中心頻率與發(fā)射部分紅外光頻率相同。紅外光電二極管接收調(diào)制紅外光，進(jìn)行光-電轉(zhuǎn)換后，經(jīng)專用紅外接收集成電路處理得到高電平。信號(hào)處理電路將該電平進(jìn)一步進(jìn)行處理，以控制計(jì)數(shù)器正確計(jì)出汽車通過兩紅外探頭的時(shí)間。該傳感器接收部分對(duì)紅外信號(hào)反應(yīng)非常靈敏，必須良好屏蔽，防止紅外反射光及其他紅外信號(hào)的干擾，提高接收電路的抗干擾能力，防止誤動(dòng)作。

4 結(jié)束語(yǔ)

近年來，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)、科技以及交通運(yùn)輸業(yè)的迅速發(fā)展，公路運(yùn)輸動(dòng)態(tài)稱重已成為一種趨勢(shì)，已引起有關(guān)部門的高度重視。測(cè)速傳感器作為該系統(tǒng)的重要組成部分，也必將獲得廣泛的應(yīng)用。