一、系统组成
车辆检测器系统组成如图1所示。单片机AT89C51对车辆途经地感线圈Lil、Li2所产生的电感变化与基准频率f0进行比较,当变化频率大于或等于某一差值时,单片机输出控制信号。
二、工作原理与程序、系统电路
如图2所示。由电感器件Bl及BGI、C1、C2、R1等组成低频振荡电路,外接地感线圈Lil构成车辆感应电路。加电瞬间,电流经R2向Cl、L2充电,a点为高电位,由于C2作用使BGI基极电位上升,集电极电位下降,当BGl的集电极电位低于a点时,电源不再向C1充电,此时B1上所聚集的磁能将以电能的形式释放出来,并改变原来充电电流的方向继续向C1充电,BGI的基极仍然保持较高的电位,集电极的电位继续下降,当Bl释放完毕后,BGl的基极失去高电位的支撑。集电极电位开始回升,当回升至高于a点电位后又开始向C1充电,如此周而复始。
改变选频电路中Cl、L2的值,可改变其电路的振荡频率。经实验,在不加地感线圈Lil时,振荡频率应控制在16-20kHz,加Lil后频率应提升到40一50kHz。
当车辆途经地感线圈时,Lil的电感增大,等效于B1的初级线圈L1部分线匝短路,使得Bl的电感降低,振荡频率从原f0上升至fi。频差等于fi-f0。从频率变化就能反映出车辆是否通过Li1。不同类型的车辆其底盘距地面的高度不同。所以频差也不相同。在单片机的处理过程中可以设定不同的阈值以区分不同的车辆。Uo经C3由4069与非门整形后送入AT89C5l的P3.2进行计数。
单片机检测控制流程框图见图3。初始化后,基本上是以判断为主的顺序结构,在编程时将检测Lil、。Li2线圈的语句定义为子程序以便反复调用。阈值由拨码开关设置。单片机将阈值读人数据寄存器,若Lil当前的检测值大于前一次的值,肯定有车辆通过,若其差值大于或等于阈值,就可以捕获到对应的车辆,阙值的大小与车辆检测的灵敏度有关,阀值一般在现场进行设定。
三、制作与调试B
1、B2选直径18mm的磁杯,用线径0.22mm的漆包线,Ll绕21圈,L2绕14圈。振荡三极管应选择高放大倍数的。地感线圈长度在一个车道以内宽度可计算:设车速为80km/h,计数定时为15ms,则宽度=80km/Txl5ms=0.333m,可选定为0.50m,在地面上开槽绕5圈即可。室内制作时,可在400mm的空骨架上绕制50圈,线径无要求。焊接好后应仔细检查电路,在确定电路各点电位准确无误后,方可插入已写好程序的单片机,连接好外围器件。加电进入调试状态,此时P1.1、P1.6口上的LED交替闪烁,用带铁的物件(如镊子等)靠近Lil,LEDl常亮,离开后靠近Li2,LEDl灭LED2常亮,离开Li2后LED2灭。只要元器件标称值正确、焊接无误,均可正常运行。
四、功能扩展
笔者利用该车辆检测器设计了一台数码电子警察,其电路见图2。B3、BG5、BG2、SK2等组成红灯信号检测电路,SK2为模拟红灯按钮,BG3、BG4等组成数码相机控制电路,BG3为相机的聚焦控制,BG4为相机的快门摔制,J2接数码相机的聚焦与快门,J3接红灯信号。现场调试时置SK2为红灯模拟状态,D5被点亮,此时数码相机处于聚焦状态。当车辆通过地感线圈并离开Li2后,D6被点亮,相机快门按下。调整拨码开关选择合适的阈值(即检测灵敏度),滤除二轮摩托车等不需要的车辆,若复位SK2为正常红灯状态,此时电路就可以工作了。
利用该车辆检测器不仅可开发电子警察,还可开发出自动显示泊车数量的停车场、实时分配时间的路口信号机系统、自动车库、交通车流量计数器等。