公路动态重系统红外测速光电传感器的研制

叙述了公路动态称重系统中测量运输汽车行驶速度的红外光电传感器的工作原理，并对其硬件实现作了介绍。

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。