CN103971522B - 具有线圈切换扫描功能的线圈型车辆检测器及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有线圈切换扫描功能的线圈型车辆检测器及检测方法，包括：控制器、信号整形电路、频率发生器、信号变压器、N个推挽输出开关电路和N个车检线圈；控制器具有N个输出接口；对于任意一个输出接口i，均采用下列连接方式：输出接口i连接推挽输出开关电路i输入端；车检线圈i一端与推挽输出开关电路i输出端连接，车检线圈i另一端接至信号变压器次级公共端；信号变压器输出端与频率发生器输入端连接，频率发生器输出端与信号整形电路的入端连接；信号整形电路输出端连接到控制器输入端。通过推挽驱动输出控制电子开关选通被测通道，且各被测通道的车检线圈共用一个频率发生器，在完成和提高检测性能的前提下降低了成本。

Description

具有线圈切换扫描功能的线圈型车辆检测器及检测方法

技术领域

本发明涉及一种线圈型车辆检测器，具体涉及一种具有线圈切换扫描功能的线圈型车辆检测器及检测方法。

背景技术

目前，线圈型车辆检测器已广泛应用于智能交通领域，其主要工作原理为：将环形线圈作为传感器埋设于被监控路段下面，当有车辆通过线圈时，引起环形线圈振荡频率的微小变化；然后，通过频率发生器采集振荡频率信号，对其进行数字化处理后，通过对采集到的振荡频率信号进行分析，从而判断是否有车辆通过线圈。

然而，目前的线圈型车辆检测器，线圈驱动部分都是单元式的，既每路线圈驱动均含有独立的频率发生器，具有成本高的问题；另外，当线圈驱动线路变更时，每路频率发生器都存在起振、停振的过程，该过程大大降低了检测的实时性，导致不同程度的漏报和误报现象。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种具有线圈切换扫描功能的线圈型车辆检测器及检测方法，通过推挽驱动输出控制电子开关选通被测通道，且各被测通道的车检线圈共用一个频率发生器，在完成和提高检测性能的前提下降低了成本。

本发明采用的技术方案如下：

本发明提供一种具有线圈切换扫描功能的线圈型车辆检测器，包括：控制器、信号整形电路、频率发生器、信号变压器、N个推挽输出开关电路和N个车检线圈；其中，N≥2，N为自然数；N个推挽输出开关电路表示为：{推挽输出开关电路1、推挽输出开关电路2…推挽输出开关电路N}；N个车检线圈表示为：{车检线圈1、车检线圈2…车检线圈N}；

所述控制器具有N个输出接口；对于任意一个输出接口i，均采用下列连接方式：

所述输出接口i连接推挽输出开关电路i的输入端，用于控制所述推挽输出开关电路i的开关状态；车检线圈i的一端与所述推挽输出开关电路i的输出端连接，所述车检线圈i的另一端接至信号变压器次级的公共端；其中，i∈(1、2…N)；

所述信号变压器的输出端与所述频率发生器的输入端连接，所述频率发生器的车检信号输出端与所述信号整形电路的输入端连接；所述信号整形电路的输出端连接到所述控制器的输入端。

优选的，所述推挽输出开关电路i包括串联的光电耦合器、推挽驱动电路和电子开关；所述电子开关为NPN三极管Q3；所述推挽驱动电路包括第一三极管Q2和第二三极管Q22，第一三极管Q2的发射极和第二三极管Q22的发射极的公共结点连接到NPN三极管Q3的基极，NPN三极管Q3发射极接地，其集电极接车检线圈i的一端。

本发明还提供一种具有线圈切换扫描功能的线圈型车辆检测器进行车辆检测的方法，包括以下步骤：

S1，将N个车检线圈分别设置在被监测路面下方，每一个车检线圈的一端连接到与该车检线圈唯一对应设置的推挽输出开关电路上，各个车检线圈的另一端均连接到信号变压器次级的公共端；

N路推挽输出开关电路分别连接到控制器的N个输出接口；信号变压器的输出端经频率发生器和信号整形电路后连接到控制器的输入端；

S2，控制器初始化后，所述控制器按一定扫描策略和扫描频率扫描N个输出接口，在某一扫描时刻，向N个输出接口中的某一路输出接口i发出线圈接通信号，而向其他N-1个输出接口发出线圈关断信号；

对于接收到线圈接通信号的输出接口i，该输出接口i控制与其连接的推挽输出开关电路i处于导通状态，进而使与该推挽输出开关电路i连接的车检线圈i处于检测状态，车检线圈i周围存在电磁场；有车辆通过或无车辆通过车检线圈i的状态下，信号变压器初级电感量因互感的变化而改变，从而使频率发生器的频率发生变化，频率发生器输出的振荡频率经信号整形电路整形后发送到控制器中，控制器通过对接收到的频率信号进行分析，判断当前时刻是否有车辆通过线圈i；

对于接收到线圈关断信号的N-1个输出接口，分别控制与其各自连接的推挽输出开关电路处于关断状态，进而使N-1个车检线圈没有电流通过而处于末检测状态；

S3，当下一扫描时刻到达时，按一定的控制策略改变处于检测状态的车检线圈，循环执行上述过程，监控车辆是否通过车检线圈。

本发明的有益效果如下：

(1)突破了现有的线圈车辆检测器的固有思路，为一种全新的线圈切换扫描驱动的概念：各路车检线圈共用一个频率发生器，即用公用的频率发生器提供检测信号的激励，降低了成本；

(2)另外，由于频率发生器为各路车检线圈共用，因此，频率发生器无工作启动控制信号，在巡检过程中不存在频率发生器停振现象，提高了检测效率；

(3)此外，采用推挽驱动电子开关的方式对线圈进行驱动，可使电子开关的开启和关断非常完全，从而降低电路的离散参数对电路的影响。

附图说明

图1为本发明提供的具有线圈切换扫描功能的线圈型车辆检测器的结构示意图；

图2为频率发生器和信号变压器的电路原理图；

图3为推挽输出开关电路的电路原理图；

图4为信号整形电路的电路原理图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明进行详细说明：

本发明提供一种具有线圈切换扫描功能的线圈型车辆检测器，包括：控制器、信号整形电路、频率发生器、信号变压器、N个推挽输出开关电路和N个车检线圈；其中，N≥2，N为自然数；N个推挽输出开关电路表示为：{推挽输出开关电路1、推挽输出开关电路2…推挽输出开关电路N}；N个车检线圈表示为：{车检线圈1、车检线圈2…车检线圈N}；

所述控制器具有N个输出接口；对于任意一个输出接口i，均采用下列连接方式：

所述输出接口i连接推挽输出开关电路i的输入端，用于控制所述推挽输出开关电路i的开关状态；车检线圈i的一端与所述推挽输出开关电路i的输出端连接，所述车检线圈i的另一端接至信号变压器次级的公共端；其中，i∈(1、2…N)；

所述信号变压器的输出端与所述频率发生器的输入端连接，所述频率发生器的车检信号输出端与所述信号整形电路的输入端连接；所述信号整形电路的输出端连接到所述控制器的输入端。如图2所示，为频率发生器和信号变压器的电路原理图；如图3所示，为推挽输出开关电路的电路原理图；如图4所示，为信号整形电路的电路原理图。

对于图3所示的推挽输出开关电路，包括串联的光电耦合器OP1、推挽驱动电路和电子开关；其中，电子开关为NPN三极管Q3；所述推挽驱动电路包括第一三极管Q2和第二三极管Q22，第一三极管Q2的发射极和第二三极管Q22的发射极的公共结点连接到NPN三极管Q3的基极，NPN三极管Q3发射极接地，其集电极接车检线圈i的一端。

具体的，图3的L_1处连接车感线圈的一端，车感线圈的另一端连接到图2的L-COM处。当控制器的IO口发出线圈接通信号时，例如P1.0为“0”时，OP1二极管一侧导通，使Q2和Q22的射极连接处产生高电平(9V),促使Q3处于完全饱和状态。此时，相当于车感线圈接到了直流地上，使该路车检线圈构成环路，处于车检状态。而当控制器的IO口发出关断信号时，例如P1.0为“1”时，OP1二极管一侧截止，使Q2和Q22的发射极连接处产生低电平(-9V)，促使Q3处于完全截止状态。此时，相当于该路车检线圈断路，没有电流通过。

因此，通过推挽输出开关电路，可控制线圈是否通电而处于检测状态。而采用推挽驱动电路，能够将控制器发出的扫描信号进行功率放大，使电子开关的开启和关断非常完全，从而降低电路的离散参数对电路的影响。

本发明还提供一种具有线圈切换扫描功能的线圈型车辆检测器进行车辆检测的方法，包括以下步骤：

S1，将N个车检线圈分别设置在被监测路面下方，每一个车检线圈的一端连接到与该车检线圈唯一对应设置的推挽输出开关电路上，各个车检线圈的另一端均连接到信号变压器次级的公共端；

N路推挽输出开关电路分别连接到控制器的N个输出接口；信号变压器的输出端经频率发生器和信号整形电路后连接到控制器的输入端；

S2，控制器初始化后，所述控制器按一定扫描策略和扫描频率扫描N个输出接口，在某一扫描时刻，向N个输出接口中的某一路输出接口i发出线圈接通信号，而向其他N-1个输出接口发出线圈关断信号；

对于接收到线圈接通信号的输出接口i，该输出接口i控制与其连接的推挽输出开关电路i处于导通状态，进而使与该推挽输出开关电路i连接的车检线圈i处于检测状态，车检线圈i周围存在电磁场；有车辆通过或无车辆通过车检线圈i的状态下，信号变压器初级电感量因互感的变化而改变，从而使频率发生器的频率发生变化，频率发生器输出的振荡频率经信号整形电路整形后产生方波发送到控制器中，控制器通过对接收到的频率信号进行分析，判断当前时刻是否有车辆通过线圈i；

对于接收到线圈关断信号的N-1个输出接口，分别控制与其各自连接的推挽输出开关电路处于关断状态，进而使N-1个车检线圈没有电流通过而处于末检测状态；

S3，当下一扫描时刻到达时，按一定的控制策略改变处于检测状态的车检线圈，循环执行上述过程，监控车辆是否通过车检线圈。

以四通道线圈型车辆检测器为例，共设置一台控制器、一个信号整形电路、一个频率发生器、一个信号变压器、4个推挽输出开关电路和4个车检线圈；

则：控制器的第1输出接口连接第1推挽输出开关电路的输入端，第1车检线圈的一端与第1推挽输出开关电路的输出端连接，第1车检线圈的另一端接至信号变压器次级的公共端；由此形成第1检测通道；

控制器的第2输出接口连接第2推挽输出开关电路的输入端，第2车检线圈的一端与第2推挽输出开关电路的输出端连接，第2车检线圈的另一端接至信号变压器次级的公共端；由此形成第2检测通道；

控制器的第3输出接口连接第3推挽输出开关电路的输入端，第3车检线圈的一端与第3推挽输出开关电路的输出端连接，第3车检线圈的另一端接至信号变压器次级的公共端；由此形成第3检测通道；

控制器的第4输出接口连接第4推挽输出开关电路的输入端，第4车检线圈的一端与第4推挽输出开关电路的输出端连接，第4车检线圈的另一端接至信号变压器次级的公共端；由此形成第4检测通道；

信号变压器的输出端与所述频率发生器的输入端连接，所述频率发生器的车检信号输出端与所述信号整形电路的输入端连接；所述信号整形电路的输出端连接到所述控制器的输入端。

因此，控制器巡检各检测通道，例如，在第1扫描时刻，控制第1检测通道处于检测状态，而第2-4检测通道处于非检测状态，控制器可判断出第1线圈是否有车辆通过；当到达第2扫描时刻时，控制器控制第2检测通道处于检测状态，而第1、3、4检测通道处于非检测状态，控制器可判断出第2线圈是否有车辆通过；依次进行，通过上述巡检过程，即可实现对4个车检线圈是否通过车辆的检测。

本发明中，由于频率发生器为各路车检线圈共用，因此，频率发生器无工作启动控制信号，开机便进入工作状态。并通过车检信号输出端将采集到的信号送至信号整形电路；经过整形后的方波进入控制器进行信号处理，进而判断是否有车辆通过车检线圈。

本发明提供的具有线圈切换扫描功能的线圈型车辆检测器及车辆检测方法，突破了现有的线圈车辆检测器的固有思路，为一种全新的线圈切换扫描驱动的概念：各路车检线圈共用一个频率发生器，即用公用的频率发生器提供检测信号的激励，降低了成本；另外，由于频率发生器为各路车检线圈共用，因此，频率发生器无工作启动控制信号，在巡检过程中不存在频率发生器停振现象，提高了检测效率；此外，采用推挽驱动电子开关的方式对线圈进行驱动，可使电子开关的开启和关断非常完全，从而降低电路的离散参数对电路的影响。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种具有线圈切换扫描功能的线圈型车辆检测器进行车辆检测的方法，其特征在于，应用于具有线圈切换扫描功能的线圈型车辆检测器；

所述线圈型车辆检测器包括：控制器、信号整形电路、频率发生器、信号变压器、N个推挽输出开关电路和N个车检线圈；其中，N≥2，N为自然数；N个推挽输出开关电路表示为：{推挽输出开关电路1、推挽输出开关电路2…推挽输出开关电路N}；N个车检线圈表示为：{车检线圈1、车检线圈2…车检线圈N}；

所述控制器具有N个输出接口；对于任意一个输出接口i，均采用下列连接方式：

所述输出接口i连接推挽输出开关电路i的输入端，用于控制所述推挽输出开关电路i的开关状态；车检线圈i的一端与所述推挽输出开关电路i的输出端连接，所述车检线圈i的另一端接至信号变压器次级的公共端；其中，i∈(1、2…N)；

所述信号变压器的输出端与所述频率发生器的输入端连接，所述频率发生器的车检信号输出端与所述信号整形电路的输入端连接；所述信号整形电路的输出端连接到所述控制器的输入端；

其中，所述推挽输出开关电路i包括串联的光电耦合器、推挽驱动电路和电子开关；所述电子开关为NPN三极管Q3；所述推挽驱动电路包括第一三极管Q2和第二三极管Q22，第一三极管Q2的发射极和第二三极管Q22的发射极的公共结点连接到NPN三极管Q3的基极，NPN三极管Q3发射极接地，其集电极接车检线圈i的一端；

车辆检测的方法包括以下步骤：

S1，将N个车检线圈分别设置在被监测路面下方，每一个车检线圈的一端连接到与该车检线圈唯一对应设置的推挽输出开关电路上，各个车检线圈的另一端均连接到信号变压器次级的公共端；

N路推挽输出开关电路分别连接到控制器的N个输出接口；信号变压器的输出端经频率发生器和信号整形电路后连接到控制器的输入端；

S2，控制器初始化后，所述控制器按一定扫描策略和扫描频率扫描N个输出接口，在某一扫描时刻，向N个输出接口中的某一路输出接口i发出线圈接通信号，而向其他N-1个输出接口发出线圈关断信号；

对于接收到线圈接通信号的输出接口i，该输出接口i控制与其连接的推挽输出开关电路i处于导通状态，进而使与该推挽输出开关电路i连接的车检线圈i处于检测状态，车检线圈i周围存在电磁场；有车辆通过或无车辆通过车检线圈i的状态下，信号变压器初级电感量因互感的变化而改变，从而使频率发生器的频率发生变化，频率发生器输出的振荡频率经信号整形电路整形后发送到控制器中，控制器通过对接收到的频率信号进行分析，判断当前时刻是否有车辆通过线圈i；

对于接收到线圈关断信号的N-1个输出接口，分别控制与其各自连接的推挽输出开关电路处于关断状态，进而使N-1个车检线圈没有电流通过而处于末检测状态；

S3，当下一扫描时刻到达时，按一定的控制策略改变处于检测状态的车检线圈，循环执行上述步骤，监控车辆是否通过车检线圈。