馮 坤 王宏偉 劉盼盼

[摘要]設(shè)計的汽車防超載計數(shù)器能自動的記錄車內(nèi)人數(shù),當(dāng)車內(nèi)人數(shù)超出預(yù)定數(shù)量,系統(tǒng)將強(qiáng)行切斷油路,這將極大的提高行駛的安全性,也便于交警部門對汽車超載的檢查。通過對紅外感應(yīng)、超聲反射等實驗研究,選出壓電傳感這一最佳方式,此方式既簡單可靠又能保證測數(shù)的精確性。

[關(guān)鍵詞]紅外技術(shù)超聲反射壓力傳感油路斷開裝置Digital Signal Processor

中圖分類號:TP7文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1671-7597(2009)1120114-01

在國家三令五申嚴(yán)防超載、確保乘客安全,構(gòu)建和諧交通的今天,在交通、公路及交警部門大量文件規(guī)定、大量人力投入“嚴(yán)防死守”杜絕客車超載的今天,汽車超載現(xiàn)象還是相當(dāng)嚴(yán)重的,針對汽車防超載計數(shù)器的設(shè)計研究,下面將從紅外技術(shù)、超聲反射以及壓電傳感等方向,根據(jù)試驗研究選出最佳方案。

一、應(yīng)用紅外技術(shù)進(jìn)行計數(shù)

原理:主要采用吸收式紅外技術(shù)進(jìn)行計數(shù):在上、下車門左右兩側(cè)裝入紅外發(fā)射與接收裝置,當(dāng)汽車啟動時,紅外線發(fā)射裝置一直處于發(fā)射狀態(tài),當(dāng)有人從車門上車的時候紅外線被格擋一次,接受裝置接受不到信號,系統(tǒng)自動進(jìn)行增1運(yùn)算,即計作有一個人上車;當(dāng)人上車后,接受裝置重新收到紅外信號,這便完成一次計數(shù)。依此類推,最終將總?cè)藬?shù)記錄在系統(tǒng)中。如計數(shù)超出預(yù)定額度,油路系統(tǒng)將被強(qiáng)行切斷,實現(xiàn)防超載目的。

缺點:考慮到有時上車擁擠的現(xiàn)象,有可能兩人或更多人數(shù)緊貼上車,此種計數(shù)方式無法識別,將存在相當(dāng)大的誤差。

結(jié)論:紅外技術(shù)應(yīng)用受到限制,并非最優(yōu)化計數(shù)方式。

二、應(yīng)用超聲反射原理計數(shù)

原理:利用超聲式傳感器進(jìn)行計數(shù),裝置由超聲發(fā)射裝置和接受裝置組成。在上、下車門上方設(shè)置超聲發(fā)生裝置,從上端向下發(fā)射一排聲納信號。在沒人上車的時候,所有信號的反射信號回到發(fā)射器的時間是一樣的。當(dāng)有人上車時,由于人的頭部與肩部又一定的高度差,會使在頭部的反射波與肩部的反射波回到發(fā)射器的時間不同,

即:△T=T2-T1

因此一個這樣的時間差可以作為記錄一個人上車的信號。于是把人數(shù)轉(zhuǎn)為數(shù)字信號,傳入計數(shù)系統(tǒng)并控制油路斷開裝置。

缺點:由于人頭頂與肩部的距離較小并且超聲波的速度比較快,所計算的△T非常小不易測量,并且這種測量方式也存在著和紅外同樣的問題,即多人緊貼上車導(dǎo)致的測量誤差。

結(jié)論:超聲反射方式進(jìn)行計數(shù)所產(chǎn)生的誤差相對于紅外有過之而無不及,因此,此種方式也不適合高精度的測量計數(shù),最終不選擇。

三、應(yīng)用壓電傳感裝置計數(shù)

原理:利用某些電介質(zhì)受力后產(chǎn)生的壓電效應(yīng)制成傳感器。根據(jù)客車車門寬度的設(shè)計可知一次僅能通過一人,即乘客不能并排上車,同時,由于客車的地盤相對比較高,因此,乘客一般都憑借第一層踏板上、下車。這樣,將壓電傳感器安裝在上、下車門的第一層踏板上,當(dāng)踏板受到壓力時,儀器便將壓力轉(zhuǎn)化為電信號輸入計數(shù)系統(tǒng)進(jìn)行增減運(yùn)算(上車為增1,下車為減1)。當(dāng)達(dá)到額定數(shù)值便強(qiáng)行切斷油路,實現(xiàn)自動控制。

優(yōu)點:在計數(shù)方面,壓電傳感裝置不存在紅外和超聲類似的計數(shù)誤差,因此,計數(shù)精度較高,同時,壓電傳感器價格都很便宜,而且性能穩(wěn)定,安裝方便,值得廣泛推廣。

總結(jié):為達(dá)到精確計數(shù)的要求,選擇壓電感應(yīng)裝置是可取的。

四、DSP的引進(jìn)

針對計數(shù)系統(tǒng),特別引進(jìn)DSP(Digital Signal Processors)。DSP指的是數(shù)字信號處理技術(shù),其中一種應(yīng)用便是數(shù)字信號處理器,它是一種專門用于數(shù)字信號處理的微處理器。DSP芯片的內(nèi)部采用程序和數(shù)據(jù)分開的哈佛結(jié)構(gòu),具有專門的硬件乘法器,采用流水線操作,提供特殊的DSP指令,可以用來快速地實現(xiàn)各種數(shù)字信號處理算法。它不僅具有可編程性,而且其實時運(yùn)行速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過通用微處理器,其特殊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、強(qiáng)大的信息處理能力以及較高的運(yùn)行速度,是DSP最重要的特點。

另一方面,DSP又具有對圖像分析處理的能力。如果結(jié)合成像技術(shù),即使壓力傳感裝置出現(xiàn)計數(shù)盲點,DSP也會通過分析圖像,判斷上、下車的人數(shù)以及車內(nèi)的人數(shù),達(dá)到更為精確地記錄數(shù)值,從而控制油路系統(tǒng)。

五、油路裝置

本設(shè)計油路裝置主要是在普通油路裝置中加入電子繼電器。當(dāng)客車超載時,轉(zhuǎn)化的電信號會使電子繼電器兩端電壓瞬時增大,使原本連接的電路斷開,實現(xiàn)切斷油路的作用。

六、模型設(shè)計

模擬實驗電路,采用了點動開關(guān)來模擬乘車者上車的過程;采用了智能雙數(shù)顯計測器模擬DSP計數(shù)裝置,實現(xiàn)準(zhǔn)確記錄車上人數(shù);采用12V繼電器來模擬油路斷開裝置,實現(xiàn)及時切斷油路系統(tǒng),使得汽車無法行駛;為了達(dá)到突出油路斷開的顯示效果,同時還采用了紅色信號燈來提示油路是否斷開。具體過程簡介如下:

1.預(yù)先在智能雙數(shù)顯計測器上設(shè)定一個額定值為R,當(dāng)計得的數(shù)值達(dá)到R值時,計測器使得繼電器斷開;2.按動開關(guān),開關(guān)每閉合一次,即為一人上車,此時智能雙數(shù)顯計測器上顯示的數(shù)值自動增一;3.在計數(shù)器數(shù)值未達(dá)到R值之前,紅色信號燈始終處于點亮的狀態(tài),以提示油路系統(tǒng)正常工作,未斷開;4.當(dāng)開關(guān)的閉合次數(shù)達(dá)到R次時,即上車的人數(shù)為R人,亦即達(dá)到了預(yù)先在智能雙數(shù)顯計測器上設(shè)定的額定值R時,智能雙數(shù)顯計測器使12V繼電器斷開,并且紅色信號燈立即熄滅,也就是說此時油路系統(tǒng)被強(qiáng)行斷開,使得汽車無法行駛,達(dá)到了防止超載的效果。

七、結(jié)束語

通過模型仿真,有效的對“汽車防超載計數(shù)器”加以模擬,并且實現(xiàn)了計數(shù)裝置的高精度性以及油路斷開裝置的及時性,達(dá)到了預(yù)期的防超載效果。同時,本設(shè)計運(yùn)用現(xiàn)今發(fā)展迅速的DSP技術(shù),結(jié)合壓電效應(yīng)有效地實現(xiàn)了對客車車內(nèi)人數(shù)記錄的目的,具有計數(shù)精度高、運(yùn)算速度快、性能穩(wěn)定、設(shè)備經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點。該設(shè)備適合廣泛推廣,這樣既能節(jié)省大量的人力物力,又能很好的防治超載現(xiàn)象的發(fā)生,避免的大量的交通事故。

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