CN108074402A - 车辆探测器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车辆探测器，包括塑料盒、复位电路电路板、磁传感器、信号放大电路电路板、滤波电路电路板、模数转换电路电路板，复位电路电路板放置在塑料盒内的右后端，磁传感器放置在塑料盒中间，信号放大电路电路板放置在塑料盒左后端，滤波电路电路板放置在塑料盒左前端，模数转换电路电路板放置在塑料盒右前端。本发明能通过检测地球磁场被扰动的信息来判断是否有车辆的存在，即：当车辆经过某个地方时，该区域的磁场会被扰动，通过感应地磁场的变化来判断车辆存在；将检测到的信号转化为数字信号输出，用户可直接得到数字信号，只需将探测器安装在车道旁边即可，不受气候条件的影响，误检率极低。

Description

车辆探测器

技术领域

本发明涉及一种对车辆自动检测的传感器领域，尤其是涉及一种车辆探测器。

背景技术

智能交通是将传感器技术、信息技术、控制技术、通信技术和系统综合技术有效的集成并应用到交通运行控制，形成一种信息化、智能化的新型交通系统，能有效的降低了交通安全事故。现有技术中，主要利用感应线圈、雷达检测技术、视频检测技术等三种方案检测车辆的存在，即：1.感应线圈利用环形电流线圈采集地磁场信息，根据车辆对地磁场扰动的大小来检测车辆的通过或停止；2.雷达检测技术是通过雷达向车辆发射电磁波产生感应来检测车辆；3.视频检测技术是通过CDD摄像机进行拍摄现场视频图像信息，当车辆进入检测区时背景图像的灰度值发生变化，然后利用图像处理提取出车辆的信息。

这三种车辆测速方式都存在一定的缺陷，即：1.感应线圈检测车辆存在时需要将线圈埋在车道下方，容易被压坏，不易维修而且对地面产生影响；2.雷达检测技术在风速超过六级时反射波会产生漂移，遇到其他物体时会产生误检；3.视频检测技术易受雾霾、雨雪天气及尘土的影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种车辆探测器，本发明通过检测地球磁场被扰动的信息来判断是否有车辆的存在，即：当车辆经过某个地方时，该区域的磁场会被扰动，通过感应地磁场的变化来判断车辆存在；将检测到的信号转化为数字信号输出，用户可直接得到数字信号，只需将探测器安装在车道旁边即可，不受气候条件的影响，误检率极低。

本发明的目的是这样实现的：

一种车辆探测器，特征是：包括塑料盒、复位电路电路板、磁传感器、信号放大电路电路板、滤波电路电路板、模数转换电路电路板，复位电路电路板放置在塑料盒内的右后端，用于对磁传感器进行复位，磁传感器放置在塑料盒中间，用于检测地磁场被扰动的信息，信号放大电路电路板放置在塑料盒左后端，用于将磁传感器检测到的微弱信号进行放大，滤波电路电路板放置在塑料盒左前端，用于将被放大的磁传感器检测到的信号进行滤波和放大得到所需要的信号，模数转换电路电路板放置在塑料盒右前端，将滤波后得到的模拟信号转化为数字信号，最终得到的即为数字信号。

本发明由塑料盒、复位电路电路板、磁传感器、信号放大电路电路板、滤波电路电路板、模数转换电路电路板组成。当磁传感器检测到地磁场被扰动时，即将信号通过积分运算电路、共射放大电路、二阶带通滤波电路、乘法运算电路、模数转换电路处理为数字信号，再将数字信号发送给用户后对该信号进行判断车辆存在的信息。

本发明只需在安装在车道旁边即可，不受气候条件的影响，误检率极低，为检测车辆的存在带来了极大的方便。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的电路原理图；

图3为本发明的磁传感器的置位/复位电路电路图；

图4为本发明的磁传感器电路结构图；

图5为本发明的分运算电路、共射放大电路图；

图6为本发明的二阶带通滤波电路、乘法运算电路图；

图7为本发明的模数转换电路图。

具体实施方式

下面结合实施例并对照附图对本发明作进一步详细说明。

一种车辆探测器，包括塑料盒1、复位电路电路板2、磁传感器3、信号放大电路电路板4、滤波电路电路板5、模数转换电路电路板6，复位电路电路板2放置在塑料盒1内的右后端，磁传感器3放置在塑料盒1中间，信号放大电路电路板4放置在塑料盒1左后端，滤波电路电路板5放置在塑料盒1左前端，模数转换电路电路板6放置在塑料盒1右前端。

复位电路电路板上2设有复位电路，用于对磁传感器3进行复位，其中：复位电路由第1-3电容：C1、C2、C3，第1-3电阻：R1、R2、R3，第一二极管D1，N沟道绝缘栅型场效应管G1组成，第一电容C1、第二电容C2并联在5V稳压电源的VCC和GND之间，第一电阻串联在N沟道绝缘栅型场效应管G1的漏极与5V稳压电源的VCC之间，第一二极管D1串联在N沟道绝缘栅型场效应管G1的源极和存底之间，第二电阻R2串联在N沟道绝缘栅型场效应管G1的栅极和5V稳压电源的GND之间，第三电容C3、第三电阻R3并联在N沟道绝缘栅型场效应管G1的源极和5V稳压电源的GND之间，N沟道绝缘栅型场效应管G1的栅极Rst接用户的终端。

磁传感器3主要由两个通过薄膜磁电阻组成的惠斯通电桥组成，用于检测地磁场被扰动的信息，其中磁传感器由第四电阻R4、第五电阻R5、第十四电阻R14、第十五R15、第一电感L1、第二电感L2、第6-13薄膜磁电阻：R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13，第4-7电容：C4、C5、C6、C7，第2-5二极管D2、D3、D4、D5组成，第一电感L1与第四电阻R4串联后与第五电阻R5与第二电感L2串联后并联在在N沟道绝缘栅型场效应管G1的漏极与5V稳压电源的GND之间，第四电容C5和第五电容C5并联在5V稳压电源的VCC和GND之间，第六电容C6和第七电容C7并联在5V稳压电源的VCC和GND之间，第六薄膜磁电阻R6、第七薄膜磁电阻R7、第八薄膜磁电阻R8、第九薄膜磁电阻R9构成一个惠斯通电桥，第十薄膜磁电阻R10、第十一薄膜磁电阻R11、第十二薄膜磁电阻R12、第十三薄膜磁电阻R13构成另一个惠斯通电桥，第六薄膜磁电阻R6的一端和第七薄膜磁电阻R7的一端并联后接第十四电阻R14的一端，第十四电阻R14的另一端接5V稳压电源的VCC，第二二极管D2和第三二极管D3反向并联在第六薄膜磁电阻R6的另一端和第七薄膜磁电阻R7的另一端之间，第十三薄膜磁电阻R13的一端和第十二薄膜磁电阻R12的一端并联后接第十五电阻R15的一端，第十五电阻R15的另一端接5V稳压电源的VCC，第四二极管D4和第五二极管D5反向并联在第十三薄膜磁电阻R13的另一端和第十二薄膜磁电阻R12的另一端之间，第八薄膜磁电阻R8和第九薄膜磁电阻R9并联后与第十薄膜磁电阻R10和第十一薄膜磁电阻R11并联后接5V稳压电源的GND。

信号放大电路电路板4上设有积分运算电路和共射放大电路，用于将磁传感器3检测到的微弱信号进行放大，其中：积分运算电路由第八电容C8、第九电容C9，第16-19电阻：R16、R17、R18、R19，第一四运算放大器U1、第二四运算放大器U2组成，第八电容C8与第十六电阻R16并联在第一四运算放大器U1的反向输入端2脚和信号输出端1脚之间，第一四运算放大器U1的负极输入端11脚接5V稳压电源的GND，第一四运算放大器U1的反向输入端2脚接第七薄膜磁电阻R7的另一端，第一四运算放大器U1的同向输入端3脚接第六薄膜磁电阻R6的另一端，第十七电阻R17串联在第一四运算放大器U1的电源输入端4脚与5V稳压电源的VCC之间，第十九电阻R19与第九电容C9并联在第二四运算放大器U2的反向输入端2脚和信号输出端1脚之间，第二四运算放大器U2的负极输入端11脚接5V稳压电源的GND，第二四运算放大器U2的反向输入端2脚接第十三薄膜磁电阻R13的另一端，第二四运算放大器U2的同向输入端3脚接第十二薄膜磁电阻R12的另一端，第十八电阻R18串联在第二四运算放大器U2的电源输入端4脚与5V稳压电源的VCC之间；

共射放大电路由第10-15电容：C10、C11、C12、C13、C14、C15，第20-27电阻：R20、R21、R22、R23、R24、R25、R26、R27，第一晶体三极管Q1、第二晶体三极管Q2组成，第十电容C10串联在第一四运算放大器U1的信号输出端1脚和第一晶体三极管Q1的基极之间，第二十电阻R20串联在第一晶体三极管Q1的基极和5V稳压电源的VCC之间，第二十一电阻R21串联在第一晶体三极管Q1的集电极和5V稳压电源的VCC之间，第十二电容C12的一端接第一晶体三极管Q1的集电极，第二十二电阻R22串联在第一晶体三极管Q1的基极和5V稳压电源的GND之间，第二十三电阻R23与第十三电容C13并联在第一晶体三极管Q1的发射极和5V稳压电源的GND之间，第十一电容C11串联在第二四运算放大器U2的信号输出端14脚和第二晶体三极管Q2的基极之间，第二十四电阻R24串联在第二晶体三极管Q2的基极和5V稳压电源的VCC之间，第二十五电阻R25与第十四电容C14并联在第二晶体三极管Q2的发射极与5V稳压电源的GND之间，第十五电容C15的一端接第二晶体三极管Q2的集电极，第二十六电阻R26串联在第二晶体三极管Q2的基极和5V稳压电源的VCC之间，第二十七电阻R27串联在第二晶体三极管Q2的集电极与5V稳压电源的VCC之间。

滤波电路电路板5上设有二阶带通滤波电路和乘法运算电路，用于将被放大的磁传感器检测到的信号进行滤波和放大得到所需要的信号，其中二阶带通滤波电路由第28-37电阻：R28、R29、R30、R31、R32、R33、R34、R35、R36、R37，第16-19电容：C16、C17、C18、C19，第三四运算放大器U3、第四四运算放大器U4、第六二极管D6、第七二极管D7组成，第二十八电阻R28与第六二极管D6并联在第三四运算放大器U3的反向输入端2脚和信号输出端1脚之间，第二十九电阻R29串联在第三四运算放大器U3的反向输入端2脚和5V稳压电源的GND之间，第三十电阻R30串联在第十二电容C12的另一端和第十六电容C16的一端，第十七电容串联在第十六电容C16的一端和5V稳压电源的GND之间，第十六电容C16的一端接第三四运算放大器U3的同向输入端3脚，第三十一电阻串联在第三四运算放大器U3的同向输入端3脚与5V稳压电源的GND之间，第三十二电阻R32串联在第十六电容C16的一端和第三四运算放大器U3的信号输出端1脚之间，第三四运算放大器U3的负电压输入端11脚接5V稳压电源的GND，第三四运算放大器U3的电源输入端4脚接5V稳压电源的VCC，第三十三电阻R33串联在第四四运算放大器U4的信号输出端1脚和第十九电容C19的一端，第三十四电阻R34串联在第四四运算放大器U4的同相输入端3脚和5V稳压电源的GND之间，第十八电容C18串联在第十九电容C19的一端和5V稳压电源的GND之间，第三十五电阻R35串联在第十五电容C15的另一端，第十九电容C19的另一端接第四四运算放大器U4的同向输入端3脚，第三十六电阻R36串联在第四四运算放大器U4的反向输入端2脚与5V稳压电源的GND之间，第七二极管D7与第三十七电阻R37并联在第四四运算放大器U4的反向输入端2脚与信号输出端1脚之间，第四四运算放大器U4的负电压输入端11脚接5V稳压电源的GND，第四四运算放大器U4的电源输入端4脚接5V稳压电源的VCC；

乘法运算电路由第五四运算放大器U5、第三十八电阻R38、第三十九电阻R39组成，第三十八电阻R38串联在第五四运算放大器U5与5V稳压电源的GND之间，第三十九电阻R39串联在第五四运算放大器U5的反向输入端2脚和信号输出端1脚之间，第五四运算放大器U5的同相输入端3脚接第三四运算放大器U3的信号输出端1脚，第五四运算放大器U5的反向输入端2脚接第四四运算放大器U4的信号输出端1脚，第五四运算放大器U5的负电压输入端11脚接5V稳压电源的GND，第五四运算放大器U5的电源输入端4脚接5V稳压电源的VCC。

模数转换电路电路板6上设有模数转换电路，将滤波后得到的模拟信号转化为数字信号，最终得到的即为数字信号，其中：模数转换电路由A/D转换器U6、第四十电阻R40、第二十电容C20、第二十一电容C21、晶振Y1组成，第四十电阻R40与晶振Y1并联在A/D转换器U6的时钟输入端4脚和19脚之间，第二十电容C20串联在A/D转换器U6的时钟输入端4脚和5V稳压电源的GND之间，第二十一电容C21串联在A/D转换器U6的时钟输入端19脚和5V稳压电源的GND之间，A/D转换器U6的驱动电压输入端接5V稳压电源的VCC，A/D转换器U6的差动模拟讯号输入端6接第五四运算放大器U5的信号输出端1脚，A/D转换器U6的片选端1脚、读控制端2脚、写控制端3脚、模拟电压同相输入端7脚、参考电压端8脚、模拟电压参考输入端9脚、8位数字输入端10脚的公共端接5V稳压电源的GND，五四运算放大器U5的中断请求端5脚、转换后之数字数据输出端DB0脚、DB1脚、DB2脚、DB3脚、DB4脚、DB5脚、 DB6脚、DB7脚接用户终端。

工作原理：

本发明用于车辆探测器。本发明能通过检测地球磁场被扰动的信息来判断是否有车辆的存在，即：当车辆经过某个地方时，该区域的磁场会被扰动，通过感应地磁场的变化来判断车辆存在；将检测到的信号转化为数字信号输出，用户可直接得到数字信号，只需将探测器安装在车道旁边即可，不受气候条件的影响，误检率极低。

Claims (6)

1.一种车辆探测器，其特征在于：包括塑料盒、复位电路电路板、磁传感器、信号放大电路电路板、滤波电路电路板、模数转换电路电路板，复位电路电路板放置在塑料盒内的右后端，用于对磁传感器进行复位，磁传感器放置在塑料盒中间，用于检测地磁场被扰动的信息，信号放大电路电路板放置在塑料盒左后端，用于将磁传感器检测到的微弱信号进行放大，滤波电路电路板放置在塑料盒左前端，用于将被放大的磁传感器检测到的信号进行滤波和放大得到所需要的信号，模数转换电路电路板放置在塑料盒右前端，将滤波后得到的模拟信号转化为数字信号，最终得到的即为数字信号。

2.根据权利要求1所述的车辆探测器，其特征在于：复位电路电路板上设有复位电路，用于对磁传感器进行复位，其中：复位电路由第1-3电容：C1、C2、C3，第1-3电阻：R1、R2、R3，第一二极管D1，N沟道绝缘栅型场效应管G1组成，第一电容C1、第二电容C2并联在5V稳压电源的VCC和GND之间，第一电阻串联在N沟道绝缘栅型场效应管G1的漏极与5V稳压电源的VCC之间，第一二极管D1串联在N沟道绝缘栅型场效应管G1的源极和存底之间，第二电阻R2串联在N沟道绝缘栅型场效应管G1的栅极和5V稳压电源的GND之间，第三电容C3、第三电阻R3并联在N沟道绝缘栅型场效应管G1的源极和5V稳压电源的GND之间，N沟道绝缘栅型场效应管G1的栅极Rst接用户的终端。

3.根据权利要求1所述的车辆探测器，其特征在于：磁传感器主要由两个通过薄膜磁电阻组成的惠斯通电桥组成，用于检测地磁场被扰动的信息，其中磁传感器由第四电阻R4、第五电阻R5、第十四电阻R14、第十五R15、第一电感L1、第二电感L2、第6-13薄膜磁电阻：R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13，第4-7电容：C4、C5、C6、C7，第2-5二极管D2、D3、D4、D5组成，第一电感L1与第四电阻R4串联后与第五电阻R5与第二电感L2串联后并联在在N沟道绝缘栅型场效应管G1的漏极与5V稳压电源的GND之间，第四电容C5和第五电容C5并联在5V稳压电源的VCC和GND之间，第六电容C6和第七电容C7并联在5V稳压电源的VCC和GND之间，第六薄膜磁电阻R6、第七薄膜磁电阻R7、第八薄膜磁电阻R8、第九薄膜磁电阻R9构成一个惠斯通电桥，第十薄膜磁电阻R10、第十一薄膜磁电阻R11、第十二薄膜磁电阻R12、第十三薄膜磁电阻R13构成另一个惠斯通电桥，第六薄膜磁电阻R6的一端和第七薄膜磁电阻R7的一端并联后接第十四电阻R14的一端，第十四电阻R14的另一端接5V稳压电源的VCC，第二二极管D2和第三二极管D3反向并联在第六薄膜磁电阻R6的另一端和第七薄膜磁电阻R7的另一端之间，第十三薄膜磁电阻R13的一端和第十二薄膜磁电阻R12的一端并联后接第十五电阻R15的一端，第十五电阻R15的另一端接5V稳压电源的VCC，第四二极管D4和第五二极管D5反向并联在第十三薄膜磁电阻R13的另一端和第十二薄膜磁电阻R12的另一端之间，第八薄膜磁电阻R8和第九薄膜磁电阻R9并联后与第十薄膜磁电阻R10和第十一薄膜磁电阻R11并联后接5V稳压电源的GND。

4.根据权利要求1所述的车辆探测器，其特征在于：信号放大电路电路板上设有积分运算电路和共射放大电路，用于将磁传感器检测到的微弱信号进行放大，其中：积分运算电路由第八电容C8、第九电容C9，第16-19电阻：R16、R17、R18、R19，第一四运算放大器U1、第二四运算放大器U2组成，第八电容C8与第十六电阻R16并联在第一四运算放大器U1的反向输入端2脚和信号输出端1脚之间，第一四运算放大器U1的负极输入端11脚接5V稳压电源的GND，第一四运算放大器U1的反向输入端2脚接第七薄膜磁电阻R7的另一端，第一四运算放大器U1的同向输入端3脚接第六薄膜磁电阻R6的另一端，第十七电阻R17串联在第一四运算放大器U1的电源输入端4脚与5V稳压电源的VCC之间，第十九电阻R19与第九电容C9并联在第二四运算放大器U2的反向输入端2脚和信号输出端1脚之间，第二四运算放大器U2的负极输入端11脚接5V稳压电源的GND，第二四运算放大器U2的反向输入端2脚接第十三薄膜磁电阻R13的另一端，第二四运算放大器U2的同向输入端3脚接第十二薄膜磁电阻R12的另一端，第十八电阻R18串联在第二四运算放大器U2的电源输入端4脚与5V稳压电源的VCC之间；共射放大电路由第10-15电容：C10、C11、C12、C13、C14、C15，第20-27电阻：R20、R21、R22、R23、R24、R25、R26、R27，第一晶体三极管Q1、第二晶体三极管Q2组成，第十电容C10串联在第一四运算放大器U1的信号输出端1脚和第一晶体三极管Q1的基极之间，第二十电阻R20串联在第一晶体三极管Q1的基极和5V稳压电源的VCC之间，第二十一电阻R21串联在第一晶体三极管Q1的集电极和5V稳压电源的VCC之间，第十二电容C12的一端接第一晶体三极管Q1的集电极，第二十二电阻R22串联在第一晶体三极管Q1的基极和5V稳压电源的GND之间，第二十三电阻R23与第十三电容C13并联在第一晶体三极管Q1的发射极和5V稳压电源的GND之间，第十一电容C11串联在第二四运算放大器U2的信号输出端14脚和第二晶体三极管Q2的基极之间，第二十四电阻R24串联在第二晶体三极管Q2的基极和5V稳压电源的VCC之间，第二十五电阻R25与第十四电容C14并联在第二晶体三极管Q2的发射极与5V稳压电源的GND之间，第十五电容C15的一端接第二晶体三极管Q2的集电极，第二十六电阻R26串联在第二晶体三极管Q2的基极和5V稳压电源的VCC之间，第二十七电阻R27串联在第二晶体三极管Q2的集电极与5V稳压电源的VCC之间。

5.根据权利要求1所述的车辆探测器，其特征在于：滤波电路电路板上设有二阶带通滤波电路和乘法运算电路，用于将被放大的磁传感器检测到的信号进行滤波和放大得到所需要的信号，其中二阶带通滤波电路由第28-37电阻：R28、R29、R30、R31、R32、R33、R34、R35、R36、R37，第16-19电容：C16、C17、C18、C19，第三四运算放大器U3、第四四运算放大器U4、第六二极管D6、第七二极管D7组成，第二十八电阻R28与第六二极管D6并联在第三四运算放大器U3的反向输入端2脚和信号输出端1脚之间，第二十九电阻R29串联在第三四运算放大器U3的反向输入端2脚和5V稳压电源的GND之间，第三十电阻R30串联在第十二电容C12的另一端和第十六电容C16的一端，第十七电容串联在第十六电容C16的一端和5V稳压电源的GND之间，第十六电容C16的一端接第三四运算放大器U3的同向输入端3脚，第三十一电阻串联在第三四运算放大器U3的同向输入端3脚与5V稳压电源的GND之间，第三十二电阻R32串联在第十六电容C16的一端和第三四运算放大器U3的信号输出端1脚之间，第三四运算放大器U3的负电压输入端11脚接5V稳压电源的GND，第三四运算放大器U3的电源输入端4脚接5V稳压电源的VCC，第三十三电阻R33串联在第四四运算放大器U4的信号输出端1脚和第十九电容C19的一端，第三十四电阻R34串联在第四四运算放大器U4的同相输入端3脚和5V稳压电源的GND之间，第十八电容C18串联在第十九电容C19的一端和5V稳压电源的GND之间，第三十五电阻R35串联在第十五电容C15的另一端，第十九电容C19的另一端接第四四运算放大器U4的同向输入端3脚，第三十六电阻R36串联在第四四运算放大器U4的反向输入端2脚与5V稳压电源的GND之间，第七二极管D7与第三十七电阻R37并联在第四四运算放大器U4的反向输入端2脚与信号输出端1脚之间，第四四运算放大器U4的负电压输入端11脚接5V稳压电源的GND，第四四运算放大器U4的电源输入端4脚接5V稳压电源的VCC；乘法运算电路由第五四运算放大器U5、第三十八电阻R38、第三十九电阻R39组成，第三十八电阻R38串联在第五四运算放大器U5与5V稳压电源的GND之间，第三十九电阻R39串联在第五四运算放大器U5的反向输入端2脚和信号输出端1脚之间，第五四运算放大器U5的同相输入端3脚接第三四运算放大器U3的信号输出端1脚，第五四运算放大器U5的反向输入端2脚接第四四运算放大器U4的信号输出端1脚，第五四运算放大器U5的负电压输入端11脚接5V稳压电源的GND，第五四运算放大器U5的电源输入端4脚接5V稳压电源的VCC。

6.根据权利要求1所述的车辆探测器，其特征在于：模数转换电路电路板上设有模数转换电路，将滤波后得到的模拟信号转化为数字信号，最终得到的即为数字信号，其中：模数转换电路由A/D转换器U6、第四十电阻R40、第二十电容C20、第二十一电容C21、晶振Y1组成，第四十电阻R40与晶振Y1并联在A/D转换器U6的时钟输入端4脚和19脚之间，第二十电容C20串联在A/D转换器U6的时钟输入端4脚和5V稳压电源的GND之间，第二十一电容C21串联在A/D转换器U6的时钟输入端19脚和5V稳压电源的GND之间，A/D转换器U6的驱动电压输入端接5V稳压电源的VCC，A/D转换器U6的差动模拟讯号输入端6接第五四运算放大器U5的信号输出端1脚，A/D转换器U6的片选端1脚、读控制端2脚、写控制端3脚、模拟电压同相输入端7脚、参考电压端8脚、模拟电压参考输入端9脚、8位数字输入端10脚的公共端接5V稳压电源的GND，五四运算放大器U5的中断请求端5脚、转换后之数字数据输出端DB0脚、DB1脚、DB2脚、DB3脚、DB4脚、DB5脚、 DB6脚、DB7脚接用户终端。