公路動態(tài)重系統(tǒng)紅外測速光電傳感器的研制

關(guān)鍵詞：紅外信號，傳感器，速度測量

1 引言

公路動態(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、橋梁等交通要道對來往運輸車輛的載重進(jìn)行控制。本文僅是其紅外光電測速傳感器部分進(jìn)行闡述。

2 紅外光電測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)換成電信號并進(jìn)行處理，輸出信號經(jīng)邏輯電路后轉(zhuǎn)換為高或低電平Y(jié)，來控制計數(shù)器的啟閉。

　

該傳感器裝置需實現(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，兩對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，計數(shù)器不能打開；當(dāng)汽車遮斷第一對紅外發(fā)射裝置發(fā)出的紅外光后，計數(shù)器開始計數(shù)；當(dāng)汽車?yán)^續(xù)行駛，切斷第二束紅外光后，計數(shù)器停止計數(shù)。計數(shù)器的計數(shù)值是汽車通過該傳感器兩探頭的時間。即該傳感器測速裝置的真值表如表1所示。

邏輯表達(dá)式為

Y=AB=BC

為使計數(shù)器計數(shù)準(zhǔn)確，防止汽車在經(jīng)過傳感器兩紅外探頭之間時出現(xiàn)誤計數(shù)動作，汽車車長應(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），計數(shù)器計數(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和計數(shù)器計數(shù)值N即可計算出汽車行駛速度V。

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

　

　

3 硬件

3．1 發(fā)射部分

由于紅外光波不可見、對人體無危害，不會給司機(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，如圖3所示。用555定時器構(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。信號處理電路將該電平進(jìn)一步進(jìn)行處理，以控制計數(shù)器正確計出汽車通過兩紅外探頭的時間。該傳感器接收部分對紅外信號反應(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的干擾，提高接收電路的抗干擾能力，防止誤動作。

4 結(jié)束語

近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)、科技以及交通運輸業(yè)的迅速發(fā)展，公路運輸動態(tài)稱重已成為一種趨勢，已引起有關(guān)部門的高度重視。測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。