Магнитометрический детектор транспорта

Магнитометрический детектор транспорта

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к устройствам для управления движением транспорта и может быть использовано в автоматизированных системах управления дорожным движением. Целью изобретения является повышение функциональной надежности устройства путем выбора времени коррекции импульса присутствия транспортного средства (ТС) в зоне детектора в зависимости от скорости ТС. При проезде ТС над датчиком 1, содержащим дифференциальный феррозонд 11, на его выходе формируется двухполярное напряжение, поступающее через приемник 3 на инвертирующий вход усилителя 4. На неинвертирующий вход усилителя 4 поступает сигнал с выхода регулируемого источника 5 напряжения, компенсирующее напряженность магнитного поля в месте установки датчика 1. Сигнал с выхода усилителя 4 через блок 6 выделения модуля поступает на вход порогового блока. Длительность выходного сигнала детектора определяется скоростью движения ТС. Время коррекции импульса, формируемого формирователем 9, определяется блоком 2. 2 з.п. ф-лы, 8 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (191 (11) (g1)g С 08 G 1/00

ГОСУД

ПО И

ПРИ

{21) (22) (46) (71) нение

{72) (53) (56)

В= "1 03

Ав

Р 149 (54)

TPAH (57) вам та и мати доро ния наде !

PCTBEHHblA НОМИТЕТ

6РЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

НТ СССР

4620696/24-24

15 ° 12.88

23,11.90, Бюл. N -43 аучно-производственное объеди"Автоматика" .В .Кабаков и Ш.Г.Липартелиани

656.05(088.8) вторское свидетельство СССР

7319, кл. G 08 G 1/00, 1982. торское свидетельствî СССР

Р681, кл. G 08 Ь 1/00, 1987.

ГНИТОМЕТРИЧЕСКИЙ ДЕТЕКТОР

РТА обретение относится к устройступравления движением транспоржет быть использовано в авто-. ванных системах управления движением. Целью изобретеется. повышение функциональной ти устройства путем выбора

1608731 А t

2 времени коррекции импульса присутствия транспортного средства (TC} в зоне детектора в зависимости от скорости ТС, При проезде ТС над датчиком 1, содержащим дифференциальный Феррозонд ll, на его выходе формируется двухполярное напряжение, поступающее через приемник 3 на инвертирующий вход усилителя 4. На неинвертирующий вход усилителя 4 поступает сигнал с выхода регулируемого источника 5 напряжения, компенсирующее напряженность магнитного поля в месте установки датчика 1.

Сигнал с выхода усилителя 4 ерез блок

6 выделения модуля поступает на вход порогового блока, Длительность выходного сигнала детектора определяется скоростью движения ТС. Время коррекции импульса, формирующего формиравателем 9, определяется блоком 7, 2 э.п ° ф-лы, 8 ил.

1608731

Изобретение относится к устройствам для регулирования движения .транспорта и может быть использовано в автоматизированных системах управления дорожйым движением.

Целью изобретения является повышение функциональной надежности детектора путем выбора времени коррекции импульса присутствия транспорт- 10 ного средства (ТС) в зависимости от, скорости ТС.

На фиг.1 изображена функциональная схема детектора; на фиг. 2 — функциональная схема датчика; на фиг.3— функциональная схема приемника; на фиг.4 — функциональная схема блока оп. ределения времени коррекции; на фиг,51 .функциональная схема дифференцирующего элемента, на фиг.6 -.функциональ-20 ная схема формирователя импульсов; на фиг.7 — функциональная схема регулируемого источника напряжения, на фиг,8 — временные диаграммы сигналов, поясняющие работу устройства.

Магнитометрический детектор транспорта содержит датчик 1, контрольный пункт 2, приемник 3, усилитель 4, регулируемый источник 5 напряжения, . 30 блок 6 выделения модуля, блок,7 определения времени коррекции, пороговый блок 8, формирователь 9 импульсов, при этом датчик 1 содержит генератор

10 возбуждения, дифференциальный фер- 35 розонд 11, двухполярный выпрямитель

1 2 и источник 13 тока компенсации, приемник 3 содержит резистор 14, операционный усилитель 15, резистор 16, конденсатор 17, резистор 18, конден- 4р сатор 19 и резистор 20, блок 7 определения времени коррекции содержит дифференцирующие элементы 21-23, триггеры 24-26, элементы И-НЕ 27-30 и элемент ИЛИ 31, дифференцирующий элемент 45 содержит компенсатор 32, резистор 33, усилитель 34, резистор 35 .и диод 36, формирователь 9 импульсов содержит счетчик 37, триггер 38, элемент ИЛИ

39, компаратор 40, инвертор 41, счет- 50 чик 42, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 43, триггер 44, .элемент

И 45, ключ 46,. элемент И 47, элемент

: ИЛИ 48, дифференцирующий элемент 49„ задатчик 50 кода, синтезатор, 51 час- 55 тот, элемент ИЛИ 52 и блок 53 индикации.

Детектор работает следующим образом, В момент включения напряжения питания на выходах датчика 1, а затем и на выходе приемника 2 появляется напряжение, величина которого пропорциональна измеряемому в контролируемой зоне параметру (напряженности магнитного поля, фиг.8а). Одновременно происходит начальная установка части устройства, размещенной на контрольном пункте. Установочный импульс, выработанный дифференцирующим элементом 49 блока 5 (фиг,8б), обнуляет триггеры

24-26 блока 7 определения времени коррекции, триггер 38 формирователя

9 импульсов и триггер 44 регулируемого источника 5 напряжения ° Этот же импульс запрещает работу синтезатора 51 частот и производит параллельную запись информации в счетчик 42, в результате чего на его выходе появляется тот же код, что и на его вхо-: дах начальной установки, По этому.коду ЦАП 43 устанавливает на своем выходе соответствующее напряжение, а нанапряжение на выходе усилителя 4 будет определяться выражением ьык. макс где . U — напряжение на выходе бло 3

KB 3; напряжение на выходе ЦАП

5 блока 5;

К вЂ” коэффициент усиления усилителя 4;

U,„ „ — максимальное выходное наВь! . фаКс пряжение усилителя 4 (фиг.8д), Единичный сигнал с инверсного выхода, триггера 44 открывает ключ на транзисторе 46, который запрещает работу порогового блока 8, исключая тем самым появление на выходе устройства ложного сигнала присутствия транспортного средства, Выход компаратора 40 блока 5 устанавливается в единичное состояние, чем определяется режим сложения поступающих на вход счетчика 42 импуль. сов.

По окончании действия установочного импульса начинает работать синтезатор 51 частот, тактовые импульсы ;которого частотой f.< проходя через элементы И 45 и ИЛИ 52, поступают на тактовый вход счетчика 42 (фиг.Sr), который начинает складывать количество поступающих импульсов с числом, записанным в него установочным импуль с ват с выхо тель го н стан рова тото" ся д пряж нулю ся в прои навл ное устр новк напр роли

П, прек с ча начи част

5. Со сче тч

f ) >7 ник 5 вать транс мой з говый ходе

1сигна нахо транс выход появл являе. устро прохо тотой стига огран с твия ролир

За ния о выход рый и чае п режим очист рует иной ты И сигна на бл!

608731 6 ом. При этом начинает увеличи- лизир т пользователю о нарушении ра- я выходной код счетчика 42„а на боты устройства, которое может про Л 3 начинает расти положи- изойти, например, при нару|пении полярое нагряжение, с ростом которо- ности подключения датчика 1 к приемпряжение на выходе усилителя 4 нику 3, размещенному на контрольном т приближаться к нулю, Такти- пункте 2, или при обрыве соединитель-. ие счетчика 42 импульсами с час- ных проводов между датчиком и контследования Е будет продолжать- рольным пунктом 2. В рабочем режиме того момента, пока выходное на- 1р блок 5 осуществляет компенсацию медние усилителя 4 не станет равным ленных изменений сигнала с выхода и выход компаратора 40 установит- приемника 3, которые обусловлены нулевое состояние. Этот сигнал, температурным воздействием на. элевертируясь инвертором 41, уста- менты и узлы устройства;, сезонными вает выход триггера 44 в единич- 15 изменениями напряженности магнитноостояние, что означает для всего го поля в контролируемой зоне магнптl йства переход из режима уста- ными бурями и т.д. {сЬиг.8в, г, д) . (компенсации исходного значения Транспортное средство, пересекая женности магнитного поля в конт- контролируемую зону, поочередно возуемой зоне) в рабочий режим„ 20 действует на полюса феррозонца 11, и этом закрывается ключ 46, На обмотку возбуждения феррозонда ащается прохождение импульсов 11 поступает сигнал, вырабатываемый тотой f< через элемент И 45 и генератором 10 возбуждения. Источается прохождение импульсов с ник 13 тока компенсации задает код тои f через элемент И 47 блока 25 компенсации в соответствующей оботношение частот тактирования мотке феррозонда 11, огибающая выходка 42 выбирается из условия ной сигнал которого выделяется вытак, чтобы регулируемый источ- прямителем !2. напряжения не успел скомпенсиро- В результате этогс на выходе приигнал, вызываемый пересечением 3р емника 3 появляется сигнал (фиг 8а

° ф ортным средством контролируе- зона ТС), который будет проинвертироны до того, как сработает поро- ван н усилен усилителем 4 (фиг.8д, блок 8 П ри появлении на ви-, эона ТС) и после выделения модуля орогового блока 8 единичного примет вид, показанный на Аиг.йе который cB eTem czsyeT c: 35 (зона TC) . Ha speM действия первоении в контролируемой зоне го экстремума на выходе порогового ортного средства, на инверсном . блока 8 установится единичный сигтриггера 38 формирователя 9 нал, который установит на инверсном ется нулевой сигнал, который - выходе триггера 38 формирователя Я ся информационным для внешнего 4р нулевой сигнал, который проинформиства и одновременно блокирует рует внешнее устройство о наличии ение тактовых импульсов с час- транспортного средства в контролируеf через элемент И 47. Этим до- мой зоне и запретит прохождение имтся возможность измерения не- пульсов компенсации с частотой следоенной величины времени присут- 45 вания f< через элемент И 47 блока 5. транспортного средства в конт- Кроме того, единичный. сигнал с выхода емои зоне. порогового блока 8 очищает счетчик ита счетчика 42 от переполне- 37 формирователя 9 и блокирует его уществляется сигналом с его работу до того момента, пока сигнал переполнения (переноса), кото- 5p,с выхода блока 6 не станет меньше веинимает нулевое значение в слу- личины опорного напряжения +1!,„поролного заполнения счетчика 42 в гового блока 8 (фиг.8е) и на выходе сложения или при полной его порогового блока 8 не установится е в режиме вычитания и блоки- ° нулевой сигнал. Это необходимо для рохождение импульсов той или 55 того, чтобы сброс триггера 38 форми- . актовой частоты че ез элеменрез элемен рователя 9 не произошел в момент при5 и 47. Однов еменно н левой .сутствия транспортного средства в с выхода переноса поступает .,контролируемой зоне, С помощью счетчи

53 индикации кото ый сигнанд ции, оторый сигна- .ка 37 осуществляется задержка (коррек1608731 ция) сигнала присутствия на время коррекции, равное п кор 5 где п — число считаемых счетчиком 37 импульсов;

f ° — одна из частот тактирования

3 ° тактовых импуль 10 сов, поступающих на тактовый вход счетчика 37 от блока 7 . и находящихся в соотношении

6 5 4 3

Выбор частоты тактирования в бло- 5 ке 7 осуществляется следующим образом.

Сигнал с выхода блока 6 выделения модуля, скорость нарастания которого .зависит от скорости пересечения транспортным средством контролируемой эоны, поступает на входы дифференцирующих элементов 21-23, параметры которых настроены, например, так, чтобы на их выходах появились сигналы при скоростях движения . 25 транспортных средств 20-40 км/ч.— на выходе дифференцирующего элемента

21, 40-80 км/ч — на выходе элемента

22 и 80-120 км/ч — на выходе элемента 23. Если скорость транспортного 30 средства находится в пределах 3— .20 км/ч, то сигналы на выходе. дифференцирующих элементов 21-23 не появляются и импульсы тактовой частоты f. с соответствующего выхода блока 5через элементы И 30 и ИЛИ 31 поступают на тактовый вход .счетчика 37 фор-. мирователя 9. Если скорость транспортного средства находится в пределах

20-40 км/ч, то срабатывает дифферен- 40 цирующий элемент 21, т.е, в точке соединения конденсатора 32 и резистора

33 (фиг.5) появляется напряжение, U пропорциональное — — (фиг,8а), кото45 рое усиливается усилителем 34 до напряжения логической единицы триггера

24 (элементы 35.и 36 служат для защиты входа триггера от отрицательных выбросов с выхода усилителя 34), Нулевой сигнал с инверсного выхода триггера 24 запрещает прохождение импульсов тактовой частоты Йз через элемент И 30, а единичный сигнал с прямого выхода этого триггера разре-;5 шает .прохождение импульсов тактовой частоты Е4 через элемент И 27, и время коррекции сигнала присутствия в этом случае будет определяться выа и ражением t = ††. Одновременно тот

fq же единичный сигнал информирует внешнее устройство о имеющем место в данный момент продлении времени присутствия. В исходное состояние триггер

24 устанавливается, как и триггер

38, сигналом с выхода переполнения счетчика 37 после выхода транспортного средства из контролируемой зоны.

Если скорость транспортного средства находится в пределах 40-80 км/ч

1 то одновременно с дифференцирующим элементом 21 и триггером 24 срабатывают дифференцирующий элемент 22 и триггер 25. При этом нулевой сигнал с инверсного выхода триггера 25 запрещает прохождение импульсов тактовой частоты f4 через элемент И 27, а единичный сигнал с прямого выхода этого триггера разрешает прохождение имнульсов тактовой частоты f. через элемент

И 28 и информирует внешнее устройство о имеющем место времени коррекции.

Сброс триггера 25 осуществляется сигналом с выхода переполнения счетчика 37, Если скорость транспортного средства находится в пределах 80-120 км/ч, то одновременно с дифференцирующими элементами 21 и 22 и триггерами 24 и

25 срабатывают дифференцирующий элемент 23 и триггер 26, инверсный выход которого запрещает прохождение импульсов тактовой частоты f .че5 рез элемент И 28, а единичный сигнал прямого выхода разрешает прохожде, ние через элемент И 29 тактовой частоты f и информирует внешнее устрой6 ство о имеющем место времени коррекции.

Величина частот тактирования f, f 4, f < и f выбирается такой, чтобы величина времени коррекции. t „„была на 30-50% больше величины времени ! перехода „„ (фиг.8е), которое обус-., .ловлено одинаковым воздействием маг3 .нитного поля транспортного средства ! 1 на оба полюса феррозонда и обратно ! пропорционально скорости транспортI ного средства в контролируемой зоне.

Если н момент времени t prep< „с ., начала появления нулевого сигнала на выходе порогового блока 8 (по истечении времени существования первого экстремума t () на выходе последнего вновь установится единичный сигнал, i 60873! об ре .ся мя, хо ну вы тр са ср ук чи ст ны пр тр н ни ме ро су

В же

Ф рмула изобретения

1, Магнитометрический детектор нспорта, содержащий расположенный олотне дороги датчик и располоный на контрольном пункте блок выения модуля, регулируемый источ35 напряжения, первый управляющий од которого соединен с входом авления порогового блока, о т л ии H C a weM что с целью по 40

ышения функциональной надежности ектора, в него на контрольном те введены приемник, усилитель, ирователь импульсов и. блок опреения времени коррекции, первый и рой выходы датчика соединены соотственно с первым и вторым входами мника, выход которого соединен вентирующим входом усилителя, д которого подключен к информа50 ному входу регулируемого источнапряжения и к входу блока выдея модуля, выход которого подклюк информационным входам блока деления времени коррекции и пового блока, выход которого соедис информационным входом формироля импульсов, первый выход котоявляется. первым выходом детек-. тр в же де ни вь по де пу фо де в то вет при с и вых цио ник лен чен опр рог нен ват.por словленный приходом второго экст ума, то счетчик 37 вновь обнуляети его работа блокируется на вреПо истечении времени t на вые порогового блока 8 установится евой сигнал и через время t Ä с ода.переполнения счетчика 37 на ггеры 24-26 прийдет импульс сброВ случае, когда транспортное !О дство длительно отсутствует, сброс ванных триггеров подтверждается ульсом с выхода переполнения счети а 37 каждые --- с.

Ев .5

Описанная коррекция времени присутия позволяет исключить многократсрабатывания (дребезг) детектора пересечении контролируемой зоны нспортным средством, имеющим сложконфигурацию собственного магного поля, а информация о имеющем те t р, вырабатываемая детектопозволяет рассчитать время приствия t и транспортного средства онтролируемой зоне, которое мобыть использовано при определесостава потока,, тора и соединен с первым входом управления регулируемого источника напряжения, информационный выход которого соединен с неинвертирующим входом усилителя, второй управляющий выход регулируемого источника напряжения соединен с входом обнуления формирователя импульсов, второй выход которо;го подключен к входу обнуления блока

I определения времени коррекции, выход которого соединен с тактовым входом формирователя импульсов, группа выхо" дов регулируемого источника напряжения соединена с группой входов блока определения времени коррекции, группа выходов которого является группой выходов детектора, второй управляющий вход регулируемого источника напряжения является первым входом де тектора, вход источника опорного напряжения порогового блока является в то рым вх одом де тек то ра .

2, Детекторпо п. 1, о тлич аю шийся тем, что регулируемый источник напряжения содержит компаратор, инвертор, первый и второй элементы ИЛИ, первый и второй элементы И, триггер, синтезатор. частот, ключ, счетчик, цифроаналоговый преобразователь, блок индикации, задатчик кода и дифференцирующий элемент, информационный вход компаратора является информационным входом управляемого источника напряжения, выход подключен к входу управления направлением счета счетчика и к входу инвертора, выход которого соединен с входом установки !

1в единичное состояние триггера, инверсный выход которого. подключен к первому входу первого элемента И и входу управления. ключа, выход которого является первым управляющим выходом управляемого источника напряжения, пря мой выход триггера соединен с первым входом второго элемента И, выход ко торого подключен к первому входу первого элемента ИЛИ, выход которо- . го подключен к тактовому входу счетчика, группа информационных выходов которого соединена с группой входов цифроаналогового преобразователя, вы.ход которого является информационным выходом управляемого источника напряжения, выход переполнения счетчика соединен с входом блока индикации и вторыми входами первого и втОрого элементов И, третий вход второго элемента И является первым входом

6 8 управления регулируемого источника напряжения, первый вход второго элемента ИЛИ является вторым входом управления регулируемого источника на5 п ряжения, выход дифференцирувзщего элемен та подключен к в то рому входу второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом разрешения начальной установки счетчика, с входом обнуления триггера, с входом синтезатора частот и является первым управляющим выходом регулируемого источ— ника напряжения, первый выход синтезатора частот подключен к третьему 15 входу первого элемента И, второй выход синтезатора частот соединен с четвертым входом второго элемента

И, третий, четвертый пятый н шестой выходы синтезатора частот являются группой выходов регулируемого источника напряжения, выход первого элемента И подключен к второму входу первого элемента ИЛИ, группа выходов задатчика кода подключена к входам начальной установки .счетчика, 3. Детектор по п, 1 ° отличающийся тем, что блок определения времени коррекции содержит пер- 3р вый, второй и третий дифференцирующие элементы, первый, второй и третий триггере, первый второй, третий и

10731 12 четвертый элементы И-НЕ э емент ИЛИ 9 t входы дифференцирующих элементов объединены и являются информационным входом блока, выходы первого, второго и третьего дифференпчрующих элементов соединены с входами установки в единичное состояние одноименных триггеров, прямые выходы которых подключены к первым входам одноименных элементов И-НЕ и являются, группой выходов блока, первый вход четвертого элемента И-НЕ является первым из группы входов блока, инверсный выход первого, триггера соединен с вторым входом четвертого элемента И-НЕ, выход которого подключен к первому инвертирующему входу элемента ИЛИ, вторые входы первого, второго и третьего элементов И-HF являются соответственно вторым, третьим и четвертыми входами из группы входов блока, входы обнуления триггеров объединены и являются входом управления блока, инверсные .выходы второго и третьего триггеров подключены к третьим входам соответственно первого и второго элементов

И-НЕ, выходы первого, второго и третьего элементов И-НЕ соединены соответственно с вторым, третьим и четвертым инвертирующими входами элемента

ИЛИ, выход которого является выходом блока, 1608731

1608731

Qe

&n &

0m

arm

1608731

Ьг

2 д е

+gg

Составитель С.Мягков

P ор .С.Пекарь Техред Л.Олийнык Корректор Н.Король

3621 Тираж 433 Подписное

Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Пр изводственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101