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[摘要]设计的汽车防超载计数器能自动的记录车内人数,当车内人数超出预定数量,系统将强行切断油路,这将极大的提高行驶的安全性,也便于交警部门对汽车超载的检查。通过对红外感应、超声反射等实验研究,选出压电传感这一最佳方式,此方式既简单可靠又能保证测数的精确性。
[关键词]红外技术超声反射压力传感油路断开装置Digital Signal Processor
中图分类号:TP7文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)1120114-01
在国家三令五申严防超载、确保乘客安全,构建和谐交通的今天,在交通、公路及交警部门大量文件规定、大量人力投入“严防死守”杜绝客车超载的今天,汽车超载现象还是相当严重的,针对汽车防超载计数器的设计研究,下面将从红外技术、超声反射以及压电传感等方向,根据试验研究选出最佳方案。
一、应用红外技术进行计数
原理:主要采用吸收式红外技术进行计数:在上、下车门左右两侧装入红外发射与接收装置,当汽车启动时,红外线发射装置一直处于发射状态,当有人从车门上车的时候红外线被格挡一次,接受装置接受不到信号,系统自动进行增1运算,即计作有一个人上车;当人上车后,接受装置重新收到红外信号,这便完成一次计数。依此类推,最终将总人数记录在系统中。如计数超出预定额度,油路系统将被强行切断,实现防超载目的。
缺点:考虑到有时上车拥挤的现象,有可能两人或更多人数紧贴上车,此种计数方式无法识别,将存在相当大的误差。
结论:红外技术应用受到限制,并非最优化计数方式。
二、应用超声反射原理计数
原理:利用超声式传感器进行计数,装置由超声发射装置和接受装置组成。在上、下车门上方设置超声发生装置,从上端向下发射一排声纳信号。在没人上车的时候,所有信号的反射信号回到发射器的时间是一样的。当有人上车时,由于人的头部与肩部又一定的高度差,会使在头部的反射波与肩部的反射波回到发射器的时间不同,
即:△T=T2-T1
因此一个这样的时间差可以作为记录一个人上车的信号。于是把人数转为数字信号,传入计数系统并控制油路断开装置。
缺点:由于人头顶与肩部的距离较小并且超声波的速度比较快,所计算的△T非常小不易测量,并且这种测量方式也存在着和红外同样的问题,即多人紧贴上车导致的测量误差。
结论:超声反射方式进行计数所产生的误差相对于红外有过之而无不及,因此,此种方式也不适合高精度的测量计数,最终不选择。
三、应用压电传感装置计数
原理:利用某些电介质受力后产生的压电效应制成传感器。根据客车车门宽度的设计可知一次仅能通过一人,即乘客不能并排上车,同时,由于客车的地盘相对比较高,因此,乘客一般都凭借第一层踏板上、下车。这样,将压电传感器安装在上、下车门的第一层踏板上,当踏板受到压力时,仪器便将压力转化为电信号输入计数系统进行增减运算(上车为增1,下车为减1)。当达到额定数值便强行切断油路,实现自动控制。
优点:在计数方面,压电传感装置不存在红外和超声类似的计数误差,因此,计数精度较高,同时,压电传感器价格都很便宜,而且性能稳定,安装方便,值得广泛推广。
总结:为达到精确计数的要求,选择压电感应装置是可取的。
四、DSP的引进
针对计数系统,特别引进DSP(Digital Signal Processors)。DSP指的是数字信号处理技术,其中一种应用便是数字信号处理器,它是一种专门用于数字信号处理的微处理器。DSP芯片的内部采用程序和数据分开的哈佛结构,具有专门的硬件乘法器,采用流水线操作,提供特殊的DSP指令,可以用来快速地实现各种数字信号处理算法。它不仅具有可编程性,而且其实时运行速度远远超过通用微处理器,其特殊的内部结构、强大的信息处理能力以及较高的运行速度,是DSP最重要的特点。
另一方面,DSP又具有对图像分析处理的能力。如果结合成像技术,即使压力传感装置出现计数盲点,DSP也会通过分析图像,判断上、下车的人数以及车内的人数,达到更为精确地记录数值,从而控制油路系统。
五、油路装置
本设计油路装置主要是在普通油路装置中加入电子继电器。当客车超载时,转化的电信号会使电子继电器两端电压瞬时增大,使原本连接的电路断开,实现切断油路的作用。
六、模型设计
模拟实验电路,采用了点动开关来模拟乘车者上车的过程;采用了智能双数显计测器模拟DSP计数装置,实现准确记录车上人数;采用12V继电器来模拟油路断开装置,实现及时切断油路系统,使得汽车无法行驶;为了达到突出油路断开的显示效果,同时还采用了红色信号灯来提示油路是否断开。具体过程简介如下:
1.预先在智能双数显计测器上设定一个额定值为R,当计得的数值达到R值时,计测器使得继电器断开;2.按动开关,开关每闭合一次,即为一人上车,此时智能双数显计测器上显示的数值自动增一;3.在计数器数值未达到R值之前,红色信号灯始终处于点亮的状态,以提示油路系统正常工作,未断开;4.当开关的闭合次数达到R次时,即上车的人数为R人,亦即达到了预先在智能双数显计测器上设定的额定值R时,智能双数显计测器使12V继电器断开,并且红色信号灯立即熄灭,也就是说此时油路系统被强行断开,使得汽车无法行驶,达到了防止超载的效果。
七、结束语
通过模型仿真,有效的对“汽车防超载计数器”加以模拟,并且实现了计数装置的高精度性以及油路断开装置的及时性,达到了预期的防超载效果。同时,本设计运用现今发展迅速的DSP技术,结合压电效应有效地实现了对客车车内人数记录的目的,具有计数精度高、运算速度快、性能稳定、设备经济等优点。该设备适合广泛推广,这样既能节省大量的人力物力,又能很好的防治超载现象的发生,避免的大量的交通事故。
参考文献:
[1]董永贵,传感技术与系统,北京:清华大学出版社,2006.
[2]吕崇德,热工参数测量与处理,北京:清华大学出版社,2001.
[3]汪安民,TMS320C54xxDSP技术应用,北京:清华大学出版社,2002.
[4]于玲,可编程序控制器原理与设计,北京:清华大学出版社,2006.
[5]张家生、任彦硕、赵一丁,自动控制系统,北京:北京邮电大学出版社,2006.
[关键词]红外技术超声反射压力传感油路断开装置Digital Signal Processor
中图分类号:TP7文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)1120114-01
在国家三令五申严防超载、确保乘客安全,构建和谐交通的今天,在交通、公路及交警部门大量文件规定、大量人力投入“严防死守”杜绝客车超载的今天,汽车超载现象还是相当严重的,针对汽车防超载计数器的设计研究,下面将从红外技术、超声反射以及压电传感等方向,根据试验研究选出最佳方案。
一、应用红外技术进行计数
原理:主要采用吸收式红外技术进行计数:在上、下车门左右两侧装入红外发射与接收装置,当汽车启动时,红外线发射装置一直处于发射状态,当有人从车门上车的时候红外线被格挡一次,接受装置接受不到信号,系统自动进行增1运算,即计作有一个人上车;当人上车后,接受装置重新收到红外信号,这便完成一次计数。依此类推,最终将总人数记录在系统中。如计数超出预定额度,油路系统将被强行切断,实现防超载目的。
缺点:考虑到有时上车拥挤的现象,有可能两人或更多人数紧贴上车,此种计数方式无法识别,将存在相当大的误差。
结论:红外技术应用受到限制,并非最优化计数方式。
二、应用超声反射原理计数
原理:利用超声式传感器进行计数,装置由超声发射装置和接受装置组成。在上、下车门上方设置超声发生装置,从上端向下发射一排声纳信号。在没人上车的时候,所有信号的反射信号回到发射器的时间是一样的。当有人上车时,由于人的头部与肩部又一定的高度差,会使在头部的反射波与肩部的反射波回到发射器的时间不同,
即:△T=T2-T1
因此一个这样的时间差可以作为记录一个人上车的信号。于是把人数转为数字信号,传入计数系统并控制油路断开装置。
缺点:由于人头顶与肩部的距离较小并且超声波的速度比较快,所计算的△T非常小不易测量,并且这种测量方式也存在着和红外同样的问题,即多人紧贴上车导致的测量误差。
结论:超声反射方式进行计数所产生的误差相对于红外有过之而无不及,因此,此种方式也不适合高精度的测量计数,最终不选择。
三、应用压电传感装置计数
原理:利用某些电介质受力后产生的压电效应制成传感器。根据客车车门宽度的设计可知一次仅能通过一人,即乘客不能并排上车,同时,由于客车的地盘相对比较高,因此,乘客一般都凭借第一层踏板上、下车。这样,将压电传感器安装在上、下车门的第一层踏板上,当踏板受到压力时,仪器便将压力转化为电信号输入计数系统进行增减运算(上车为增1,下车为减1)。当达到额定数值便强行切断油路,实现自动控制。
优点:在计数方面,压电传感装置不存在红外和超声类似的计数误差,因此,计数精度较高,同时,压电传感器价格都很便宜,而且性能稳定,安装方便,值得广泛推广。
总结:为达到精确计数的要求,选择压电感应装置是可取的。
四、DSP的引进
针对计数系统,特别引进DSP(Digital Signal Processors)。DSP指的是数字信号处理技术,其中一种应用便是数字信号处理器,它是一种专门用于数字信号处理的微处理器。DSP芯片的内部采用程序和数据分开的哈佛结构,具有专门的硬件乘法器,采用流水线操作,提供特殊的DSP指令,可以用来快速地实现各种数字信号处理算法。它不仅具有可编程性,而且其实时运行速度远远超过通用微处理器,其特殊的内部结构、强大的信息处理能力以及较高的运行速度,是DSP最重要的特点。
另一方面,DSP又具有对图像分析处理的能力。如果结合成像技术,即使压力传感装置出现计数盲点,DSP也会通过分析图像,判断上、下车的人数以及车内的人数,达到更为精确地记录数值,从而控制油路系统。
五、油路装置
本设计油路装置主要是在普通油路装置中加入电子继电器。当客车超载时,转化的电信号会使电子继电器两端电压瞬时增大,使原本连接的电路断开,实现切断油路的作用。
六、模型设计
模拟实验电路,采用了点动开关来模拟乘车者上车的过程;采用了智能双数显计测器模拟DSP计数装置,实现准确记录车上人数;采用12V继电器来模拟油路断开装置,实现及时切断油路系统,使得汽车无法行驶;为了达到突出油路断开的显示效果,同时还采用了红色信号灯来提示油路是否断开。具体过程简介如下:
1.预先在智能双数显计测器上设定一个额定值为R,当计得的数值达到R值时,计测器使得继电器断开;2.按动开关,开关每闭合一次,即为一人上车,此时智能双数显计测器上显示的数值自动增一;3.在计数器数值未达到R值之前,红色信号灯始终处于点亮的状态,以提示油路系统正常工作,未断开;4.当开关的闭合次数达到R次时,即上车的人数为R人,亦即达到了预先在智能双数显计测器上设定的额定值R时,智能双数显计测器使12V继电器断开,并且红色信号灯立即熄灭,也就是说此时油路系统被强行断开,使得汽车无法行驶,达到了防止超载的效果。
七、结束语
通过模型仿真,有效的对“汽车防超载计数器”加以模拟,并且实现了计数装置的高精度性以及油路断开装置的及时性,达到了预期的防超载效果。同时,本设计运用现今发展迅速的DSP技术,结合压电效应有效地实现了对客车车内人数记录的目的,具有计数精度高、运算速度快、性能稳定、设备经济等优点。该设备适合广泛推广,这样既能节省大量的人力物力,又能很好的防治超载现象的发生,避免的大量的交通事故。
参考文献:
[1]董永贵,传感技术与系统,北京:清华大学出版社,2006.
[2]吕崇德,热工参数测量与处理,北京:清华大学出版社,2001.
[3]汪安民,TMS320C54xxDSP技术应用,北京:清华大学出版社,2002.
[4]于玲,可编程序控制器原理与设计,北京:清华大学出版社,2006.
[5]张家生、任彦硕、赵一丁,自动控制系统,北京:北京邮电大学出版社,2006.