公路动态重系统红外测速光电传感器的研制

关键词：红外信号，传感器，速度测量

 

1 引言

公路动态称重系统是在不影响汽车行驶速度的条件下，称量出运输汽车的净重。该系统可广泛应用于高速公路、桥梁等交通要道对来往运输车辆的载重进行控制。本文仅是其红外光电测速传感器部分进行阐述。

2 红外光电测速传感器的工作原理

该传感器工作原理如图1所示。该传感器有两对完全相同的红外发射装置、红外接收与处理装置。红外接收与处理装置。红外发射装置以一定频率f发射红外光。红外接收与处理装置将该频率的红外光转换成电信号并进行处理，输出信号经逻辑电路后转换为高或低电平Y，来控制计数器的启闭。

　

 

该传感器装置需实现的逻辑功能是：当没有汽车遮断该传感器发射的红外光时，两对红外接收与处理装置将接收到的频率为f的红外光进行处理，输出A、B高电平，Y为低电平，计数器不能打开；当汽车遮断第一对红外发射装置发出的红外光后，计数器开始计数；当汽车继续行驶，切断第二束红外光后，计数器停止计数。计数器的计数值是汽车通过该传感器两探头的时间。即该传感器测速装置的真值表如表1所示。

逻辑表达式为

        Y=AB=BC

为使计数器计数准确，防止汽车在经过传感器两红外探头之间时出现误计数动作，汽车车长应大于两红外探头间距离S。波形图如图2所示。两红外探头间距离S一定，设汽车行驶速度为V（m/s），计数器计数值为N，单片机主振频率为f0（Hz），则汽车行驶速度为

由上式可知，根据传感器两探头间距S、单片机主振频率f0和计数器计数值N即可计算出汽车行驶速度V。

该红外光电传感器只需提供计数器启闭的控制信号，不进行数值计算。

　

　

3 硬件

3．1 发射部分

由于红外光波不可见、对人体无危害，不会给司机带来心理上的压力，因此该传感器的光源部分采用红外线。为降低太阳光、车灯光线等干扰源的影响，提高传感器的抗干扰能力，红外发光二极管采用脉冲直流驱动，如图3所示。用555定时器构成多谐振荡器，提供频率和占空比一定的矩形波，驱动红外二极管VD发出同频率的脉冲调制红外光。R为二极管限流电阻。电路简单可靠。

 

 

 

3．2 接收与处理部分

接收部分采用专用红外接收集成电路，其工作中心频率与发射部分红外光频率相同。红外光电二极管接收调制红外光，进行光-电转换后，经专用红外接收集成电路处理得到高电平。信号处理电路将该电平进一步进行处理，以控制计数器正确计出汽车通过两红外探头的时间。该传感器接收部分对红外信号反应非常灵敏，必须良好屏蔽，防止红外反射光及其他红外信号的干扰，提高接收电路的抗干扰能力，防止误动作。

4 结束语

近年来，随着我国经济、科技以及交通运输业的迅速发展，公路运输动态称重已成为一种趋势，已引起有关部门的高度重视。测速传感器作为该系统的重要组成部分，也必将获得广泛的应用。