CN105046982A - 一种无线地磁车辆传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种无线地磁车辆传感器，包含微控制器模块、三轴磁阻传感器、光敏电阻、反射式光电传感器、AD转换模块、无线传输模块和电源模块，所述光敏电阻通过AD转换模块连接微控制器模块，所述三轴磁阻传感器、反射式光电传感器、无线传输模块和电源模块连接在微控制器模块的相应端口上。

Description

一种无线地磁车辆传感器

技术领域

本发明涉及一种车辆传感器，尤其涉及一种无线地磁车辆传感器，属于车辆检测控制领域。

背景技术

随着智能交通技术的飞速发展，交通信息采集技术，特别是车辆检测技术变得尤为重要。车辆在道路中行驶时，会释放出热、声、磁等信号。交通检测器通过检测这些信号，并利用其中的一种或几种信息用以检测行驶中的车辆。按照交通检测器所使用的检测传感器的种类分，可以将其分为压力、加速度、磁场、电感、超声波、频率、光电、图像传感等。它们通过感知、转换和传输相关物理量检测出某一界面车辆通过的时间、外形尺寸或者图像，并将其传输给处理单元。处理单元将这些传输过来的物理量转换为车辆要素值，如轴数、轴距、车辆尺寸等。目前应用较广泛的检测器有环形线圈检测器、地磁检测器、超声波检测器和视频检测器。但是，这些交通检测器从检测原理和安装使用等方面仍存在问题和不足，制约着交通管理与控制水平的提高和发展。

随着经济的飞速发展，基础设施的投资力度越来越大，表现之一就是道路建设。但是由于道路建设周期一般较长，其增长远远跟不上车辆的急剧增长，使得交通状况日益恶化，这几乎成为所有城市的通病。改变目前这种交通现状的有效解决办法就是在城市交通管理部门建立完善的交通监控系统。交通监控系统的主要目标是适应动态交通状况的变化。即通过采集交通数据并将其传输到交通管理中心，在中心进行分析，根据分析结果，中心通过控制车辆出入和信号灯，从而更好地管制交通；中心还可以利用这些数据在发生交通事故时迅速采取措施。同时管理中心可把采集的交通数据传给司机，这有助于减缓交通拥挤，优化行车路线。运用交通监控系统可以提高现有道路的通行能力，协调处理突发性交通事件，缓和交通阻塞，从而改善交通状况。数据采集系统在交通监控系统中起着非常重要的作用，所以研究有更高应用价值的数据采集系统是必要的。车辆检测传感器是数据采集系统的关键部分，传感器的性能对数据采集系统的准确性起决定作用。

现有车辆检测器大多采用检测车辆行驶过程中产生的单一信号作为检测原理，如超声波车辆检测器通过超声波发射器对车辆发出超声波，检测经车辆反射回的超声信号，获得车辆计数信息。检测信息的单一性导致了现有车辆检测技术存在某些技术盲点，这是由其检测原理造成的，例如超声波检测器在前方车辆被大型车遮挡时，就会发生错检或漏检。这些技术盲点限制了检测精度的提高。同时，检测信息的单一性也导致了，检测器容易受到周边环境的较大干扰，例如天气因素对视频检测器的影响，行人、树枝等对超声波检测器的影响等。在检测信息单一的情况下，这些周边环境造成的影响对检测数据的破坏是无法挽救的。这也导致了现有车辆检测器对安装位置和安装方法都有特殊的要求，适应多种检测环境的车辆检测器难以实现。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术的不足提供了一种无线地磁车辆传感器。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种无线地磁车辆传感器，包含微控制器模块、三轴磁阻传感器、光敏电阻、反射式光电传感器、AD转换模块、放大器模块、无线传输模块和电源模块，所述光敏电阻通过依次连接的AD转换模、放大器模块连接微控制器模块，所述三轴磁阻传感器、反射式光电传感器、无线传输模块和电源模块连接在微控制器模块的相应端口上，所述放大器模块包含放大器芯片、第一电阻、第二电阻、第三电阻，AD转换模块的输出端分别连接第一电阻和第二电阻的一端，第二电阻的另一端连接放大器芯片的正极，放大器芯片的负极与第三电阻串联后与第一电阻的另一端接地，放大器芯片的电压输出端连接微控制器模块的输入端。

作为本发明一种无线地磁车辆传感器的进一步优选方案，所述微控制器模块采用CC430F137控制器。

作为本发明一种无线地磁车辆传感器的进一步优选方案，所述三轴磁阻传感器的芯片型号为MAG3110。

作为本发明一种无线地磁车辆传感器的进一步优选方案，所述光敏电阻采用电阻值为10kΩ的掺杂型光敏电阻。

作为本发明一种无线地磁车辆传感器的进一步优选方案，所述反射式光电传感器采用800mm的漫反射式光电传感器件。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1、本发明传感器可以应用在停车场智能停车引导、智能交通管理等工程中，具有准确率高、对地面破坏小、安装方便结构简单，易于实现；

2、本发明与传统的电感线圈交通参数传感器相比，对地面的破坏少，安装与维护简单，适合于室内或大型停车场的使用；无线地磁车辆检测器在马路边停车位使用，由于受过往车辆的影响，监测准确率明显低于在室内或大型停车场使用效果，且功耗明显增高。

附图说明

图1是本发明的结构原理图；

图2是本发明的放大器电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

如图1所示，一种无线地磁车辆传感器，包含微控制器模块、三轴磁阻传感器、光敏电阻、反射式光电传感器、AD转换模块、放大器模块、无线传输模块和电源模块，所述光敏电阻通过依次连接的AD转换模、放大器模块连接微控制器模块，所述三轴磁阻传感器、反射式光电传感器、无线传输模块和电源模块连接在微控制器模块的相应端口上；如图2所示，所述放大器模块包含放大器芯片、第一电阻、第二电阻、第三电阻，AD转换模块的输出端分别连接第一电阻和第二电阻的一端，第二电阻的另一端连接放大器芯片的正极，放大器芯片的负极与第三电阻串联后与第一电阻的另一端接地，放大器芯片的电压输出端连接微控制器模块的输入端。

其中，所述微控制器模块采用CC430F137控制器，所述三轴磁阻传感器的芯片型号为MAG3110，所述光敏电阻采用电阻值为10kΩ的掺杂型光敏电阻，所述反射式光电传感器采用800mm的漫反射式光电传感器件。

无线地磁车辆检测器采用地磁检测芯片MAG3110结合CC430处理器设计。通过地磁场检测来判断车辆，普遍采用两种方式：对车辆经过时磁力线扭曲情况检测来判断；检测车辆通过时对磁场的垂直和水平方向的磁场强度变化来判断。判断某预定区域是否有车辆的存在，采用后一种判断方式。汽车作为铁磁体，当其靠近地磁传感器时会引起磁力线的变化，通过监测这些微小变化，可以判断车位是否有汽车的存在。为了提高对停车位有无车辆判断的准确率，本次研究采用三轴磁阻传感器，结合光敏电阻和反射式光电传感器进行混合设计。

地磁车辆检测器选用开放的ISM微波频段，采用433MHz无线传感技术。内置高性能锂亚硫酰氯电池供电，采用低功耗设计可连续工作3到5年。设备外壳设计类似圆形道钉结构，用高强度ABS和PC材料注塑成型，外形尺寸：直径126mm×高32mm。防水，抗酸碱腐蚀，抗冲撞。光敏电阻检测用于提高对是否有车判别的准确率。本发明选用了电阻值为10kΩ的掺杂型光敏电阻，对(0.4~0.76)μm可见光响应，直径5mm。

为了尽可能避免斜射光源的干扰，设计时对光敏电阻的光感受面安装一个塑料导光器件，检测器外壳开孔镶嵌平面透光镜，反射式光电传感器检测电路，需要消耗较大的功率，设计仅用于人工不定期对车位当前有无车辆的校准，通过服务器操作实现。本发明选用检测距离为大于800mm的漫反射式光电传感器件。

磁车辆检测传感器内置电池，选用开路电压大于3.64V的锂亚硫酰氯电池，该类电池使用温度范围-55～+85℃，适合长时间微电流工作，工作年限可达8年以上。符合设计需要，电池更换周期，主要取决于检测传感器的低功耗设计性能。

CC430F137的默认耗电约小于2μA32.768kHz，所以休眠的时候设计工作在LPM4低功耗模式。实际调试中，发现CC430F137工作在12MHz时，休眠后功耗很低(小于4μA)，但在初始化IIC以后，功耗比较高，IIC模块消耗的功率约200μA。

综上所述，本发明只保护硬件之间的连接关系及整体结构，不保护硬件所涉及的具体算法，以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种无线地磁车辆传感器，其特征在于：包含微控制器模块、三轴磁阻传感器、光敏电阻、反射式光电传感器、AD转换模块、放大器模块、无线传输模块和电源模块，所述光敏电阻通过依次连接的AD转换模、放大器模块连接微控制器模块，所述三轴磁阻传感器、反射式光电传感器、无线传输模块和电源模块连接在微控制器模块的相应端口上，所述放大器模块包含放大器芯片、第一电阻、第二电阻、第三电阻，AD转换模块的输出端分别连接第一电阻和第二电阻的一端，第二电阻的另一端连接放大器芯片的正极，放大器芯片的负极与第三电阻串联后与第一电阻的另一端接地，放大器芯片的电压输出端连接微控制器模块的输入端。

2.根据权利要求1所述的一种无线地磁车辆传感器，其特征在于：所述微控制器模块采用CC430F137控制器。

3.根据权利要求1所述的一种无线地磁车辆传感器，其特征在于：所述三轴磁阻传感器的芯片型号为MAG3110。

4.根据权利要求1所述的一种无线地磁车辆传感器，其特征在于：所述光敏电阻采用电阻值为10kΩ的掺杂型光敏电阻。

5.根据权利要求1所述的一种无线地磁车辆传感器，其特征在于：所述反射式光电传感器采用800mm的漫反射式光电传感器件。