亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        基于各向異性磁阻傳感器的車(chē)輛監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

        2011-05-17 09:09:10呂玉祥
        關(guān)鍵詞:磁阻磁場(chǎng)射頻

        馬 飛,李 娜,呂玉祥

        (太原理工大學(xué) 理學(xué)院,山西 太原 030024)

        汽車(chē)大都屬于鐵磁構(gòu)造,在地磁場(chǎng)中可以看做雙極性磁鐵,汽車(chē)磁場(chǎng)會(huì)對(duì)地磁場(chǎng)產(chǎn)生擾動(dòng),引起地磁場(chǎng)磁力線的畸變。汽車(chē)在靜止及行駛時(shí)運(yùn)動(dòng)速度和方向不同,對(duì)地磁場(chǎng)的擾動(dòng)也不同,據(jù)此可通過(guò)檢測(cè)磁場(chǎng)擾動(dòng)的特性,判斷車(chē)輛信息及行駛狀態(tài)[1-2]。傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)方法是通過(guò)感應(yīng)線圈式車(chē)輛檢測(cè)器進(jìn)行探測(cè),檢測(cè)精度高,性能穩(wěn)定,但是探測(cè)線圈體積大,安裝維護(hù)比較復(fù)雜,工程量大,且易于損壞。高靈敏度、高精度磁阻傳感器的出現(xiàn)為車(chē)輛監(jiān)測(cè)提供了新的手段,磁阻傳感器可檢測(cè)動(dòng)態(tài)、靜態(tài)的車(chē)輛,對(duì)車(chē)速估計(jì)、車(chē)型分類(lèi)等都具有較好的效果。本文介紹了一種基于磁阻傳感器HMC1043的智能車(chē)輛監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

        1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

        系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集裝置和顯示裝置兩個(gè)獨(dú)立部分組成,兩個(gè)數(shù)據(jù)采集裝置對(duì)應(yīng)一個(gè)顯示裝置。數(shù)據(jù)采集裝置由傳感器電路采集磁場(chǎng)信號(hào)、典型的信號(hào)處理電路將磁場(chǎng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào),MCU采集、壓縮數(shù)據(jù),將數(shù)據(jù)通過(guò)射頻發(fā)射模塊發(fā)射。射頻接收模塊接收兩個(gè)采集裝置發(fā)送的數(shù)據(jù),送入MCU進(jìn)行計(jì)算、識(shí)別匹配,并控制LCD顯示。通過(guò)串口和網(wǎng)口、還可以將接口數(shù)據(jù)進(jìn)一步發(fā)送給計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)、處理。

        1.1 硬件總體設(shè)計(jì)

        數(shù)據(jù)采集裝置和顯示裝置的硬件組成框圖如圖1所示。

        圖1 系統(tǒng)硬件組成框圖

        1.2 HMC1043磁阻傳感器原理及使用

        各向異性磁阻傳感器AMR是在強(qiáng)磁場(chǎng)下將鐵鎳合金薄膜沉積在硅襯底上制成,沉積的時(shí)候薄膜以長(zhǎng)條帶的形式分布。在有電流通過(guò)薄膜帶時(shí),施加一個(gè)被測(cè)磁場(chǎng)B,則磁化強(qiáng)度方向與電流方向的夾角θ發(fā)生變化,引起電阻阻值變化(ΔR/R)。四個(gè)這樣的磁阻接成一個(gè)惠斯通電橋,位于磁場(chǎng)B相對(duì)位置的兩個(gè)磁阻阻值增加,另外兩個(gè)磁阻的阻值減小,在其線性范圍內(nèi),電橋的輸出電壓與被測(cè)磁場(chǎng)成正比。圖2為磁阻傳感器原理圖[3-4]。HMC1043是霍尼韋爾公司的三軸AMR傳感器,由三個(gè)相互垂直的這種惠斯通電橋組成,能測(cè)量空間三維方向的磁場(chǎng),測(cè)量范圍±6 G,分辨率 120 μG。

        圖2 磁阻傳感器原理圖

        在有強(qiáng)磁場(chǎng)干擾時(shí),磁阻傳感器的精度和靈敏度下降,利用強(qiáng)脈沖電流產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng)使磁阻的磁疇重新沿著敏感軸方向有序排列,恢復(fù)AMR傳感器的最佳特性[4]。HMC1043的SR+和SR-置位/復(fù)位引腳之間有一個(gè) 2.5 Ω的鐵磁性電阻,可用7555定時(shí)器產(chǎn)生周期時(shí)鐘信號(hào),控制IRF7105產(chǎn)生置位/復(fù)位脈沖電流,如圖3所示。

        圖3 置位/復(fù)位電路圖

        1.3 信號(hào)處理電路設(shè)計(jì)

        磁阻傳感器輸出的模擬信號(hào)最小只有不到0.5 μV,需要放大電路進(jìn)行放大、濾波,然后輸入A/D轉(zhuǎn)換電路,再將得到的數(shù)字信號(hào)送入控制芯片MCU,通過(guò)射頻發(fā)射模塊發(fā)射到接收端。射頻接收端接收到數(shù)據(jù)后由MCU按照指定的算法計(jì)算、分析數(shù)據(jù),計(jì)算車(chē)速,匹配車(chē)型,辨別方向,并把通過(guò)時(shí)刻、車(chē)型、方向、車(chē)速一起送入LCD顯示模塊顯示,也可通過(guò)相關(guān)的接口將數(shù)據(jù)送入計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)。經(jīng)過(guò)計(jì)算傳感器輸出的模擬信號(hào)放大140倍,適合+2.5 V參考電壓的16位精度A/D轉(zhuǎn)換芯片。運(yùn)算放大器OPA4376,最大 25 μV偏移電壓、5.5 MHz頻寬、7.5nV/z噪聲密度,引入噪聲很小;小于950μA靜態(tài)電流,+5 V單電源供電,有利于系統(tǒng)降低功耗。在放大器的反饋回路接入電阻R(12.4 kΩ)和電容C(150 pF)組成截止頻率50 kHz的低通濾波器,對(duì)反饋輸入信號(hào)低通濾波,縮小信號(hào)帶寬,濾除高頻噪聲。

        ADS8343是一個(gè)低功耗、16位精度的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片,轉(zhuǎn)換速率 100 kHz,+5 V直流電源供電,參考電壓設(shè)置+2.5 V。使用其中三個(gè)通道把采集的三路模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào),空閑時(shí)進(jìn)入關(guān)斷模式,降低功耗,適用于電池供電的低功耗系統(tǒng)。

        1.4 MCU控制電路

        P89LPC932A1是增強(qiáng)型51處理器,指令執(zhí)行時(shí)間2~4個(gè)時(shí)鐘周期,選用7.328 MHz外部無(wú)源晶振作為時(shí)鐘,適用電壓范圍寬,能工作在低功耗狀態(tài),又能獲得6倍于普通51處理器的處理速度。+3.3V直流電源供電,使用ICP在電路編程, 連接VDD、VSS、P0.5、P0.4、RST,5個(gè)引腳實(shí)現(xiàn)編程。系統(tǒng)閑置時(shí)自動(dòng)進(jìn)入掉電模式,降低功耗。MCU配有存儲(chǔ)模塊、復(fù)位電路和時(shí)鐘電路。

        FM24CL04是 Ramtron公司的一款 4 KB(512B×8)的非易失性存儲(chǔ)器,使用兩線I2C通信協(xié)議,標(biāo)準(zhǔn)8腳封裝。地址引腳A1、A2接地,其訪問(wèn)地址是 0xA0或者0xA1, 其中0xA0尋址前 256 B(一頁(yè)),0xA1尋址后 256 B。P89LPC932A1的SCL、SDA是開(kāi)漏輸出,這兩條線上各接一個(gè) 10 kΩ上拉電阻,與 FM24CL04的 SCL、SDA引腳連接。WP與CPU的I/O引腳相連,通過(guò)I/O控制芯片的寫(xiě)保護(hù)。

        1.5 射頻發(fā)射和接收模塊

        PTR8000+是基于RF905射頻通信芯片的嵌入式無(wú)線通信模塊,接收、發(fā)送均可。+3.3 V直流電源供電,掉電工作模式下靜態(tài)電流2.5 μA,通過(guò) SPI接口連接到CPU。系統(tǒng)使用了四種工作模式:配置模式、SPI編程模式、發(fā)射/接收模式和掉電模式。在配置模式下,CPU通過(guò)SPI接口配置PTR8000+工作參數(shù),然后進(jìn)入發(fā)射/接收模式通過(guò)SPI接口與單片機(jī)數(shù)據(jù)通信,有CRC校驗(yàn)。閑置時(shí)進(jìn)入掉電模式,降低系統(tǒng)功耗。

        2 系統(tǒng)程序流程圖

        系統(tǒng)軟件功能實(shí)現(xiàn)由C語(yǔ)言編寫(xiě)調(diào)試,主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、分析計(jì)算以及數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)顯示等功能,主程序流程圖如圖4所示。

        3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)和軟件計(jì)算

        圖5是根據(jù)一輛桑塔納轎車(chē)正向通過(guò)時(shí)分別在3 m、10 m遠(yuǎn)處測(cè)得磁場(chǎng)數(shù)值繪制的曲線圖。隨著距離增加,磁場(chǎng)變化迅速減弱,所以此監(jiān)測(cè)裝置適合安裝在距車(chē)輛10 m以內(nèi)的地方。

        圖4 程序流程圖

        圖5 不同距離測(cè)量的場(chǎng)強(qiáng)曲線圖

        3.1 車(chē)速計(jì)算

        從圖5中可以看到,車(chē)輛通過(guò)傳感器時(shí)磁場(chǎng)變化幅度并不總是相同的,地磁場(chǎng)畸變最大處發(fā)生在發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)傳感器的時(shí)刻[5]。在相距30 m的同側(cè)路邊安裝兩個(gè)傳感裝置,CPU分別記錄畸變最大值的時(shí)刻,并發(fā)送給接收裝置。兩個(gè)時(shí)刻時(shí)間差值就是發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)30 m距離所用的時(shí)間,根據(jù)ν=Δs/Δt,顯示裝置 CPU計(jì)算出車(chē)輛行駛速度ν。時(shí)鐘芯片選用時(shí)間精度百分之一秒的PCF8353,通過(guò)CPU的I/O接口控制。

        3.2 方向判斷

        車(chē)輛分別從正向和逆向通過(guò)時(shí),磁場(chǎng)擾動(dòng)幅值相同,但是正向通過(guò)時(shí)磁場(chǎng)先減弱然后增強(qiáng),逆向通過(guò)時(shí)相反,磁場(chǎng)先增強(qiáng)然后減弱。車(chē)輛駛過(guò)時(shí)地磁力線向車(chē)輛彎曲,如果車(chē)輛迎著磁軸方向駛來(lái)(逆向),地磁力線向磁軸方向彎曲,磁場(chǎng)增強(qiáng),如圖6所示。計(jì)算時(shí)濾掉磁場(chǎng)本身的微小波動(dòng)和遠(yuǎn)處車(chē)輛的干擾,判斷地磁場(chǎng)增強(qiáng)還是減弱,得出車(chē)輛行駛方向。

        圖6 汽車(chē)正向、逆向通過(guò)時(shí)場(chǎng)強(qiáng)變化趨勢(shì)圖

        3.3 車(chē)輛類(lèi)型判斷

        不同類(lèi)型的車(chē)輛駛過(guò),對(duì)地磁場(chǎng)的擾動(dòng)各有特點(diǎn)[5],例如面包車(chē)通過(guò)時(shí),X軸磁場(chǎng)變化頻率低;轎車(chē)通過(guò)時(shí),X軸磁場(chǎng)變化頻率較高,但是能量集中在第一個(gè)波峰和波谷,如圖7所示。將不同類(lèi)型的磁場(chǎng)擾動(dòng)模式存放到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器里,對(duì)測(cè)得的磁場(chǎng)數(shù)據(jù)識(shí)別、匹配,判斷通過(guò)車(chē)輛的車(chē)型。

        圖7 轎車(chē)和面包車(chē)通過(guò)時(shí)X軸場(chǎng)強(qiáng)曲線圖

        此監(jiān)測(cè)裝置靈敏度高,穩(wěn)定性和可靠性良好,溫度范圍寬,能準(zhǔn)確計(jì)算車(chē)輛速度、方向并顯示到達(dá)時(shí)間、車(chē)型等信息。設(shè)計(jì)采用低功耗元件,無(wú)工作時(shí)自動(dòng)進(jìn)入掉電模式進(jìn)一步降低功耗,體積小巧,易安裝,可以完全替代傳統(tǒng)的電流線圈的探測(cè)模式。測(cè)量過(guò)程無(wú)接觸,通過(guò)無(wú)線射頻發(fā)射模塊發(fā)射數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)了較遠(yuǎn)距離的監(jiān)控。裝置可安裝在停車(chē)場(chǎng)、高速路口、街道旁邊,能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)車(chē)輛信息,方便智能。

        [1]Moon Ho Kang, Byoung Wook Choi, Kyung Chul Koh,et al.Experimental study of a vehicle detector with an AMR sensor[J].Sensors and Actuators A, 2005,118(2):278-284.

        [2]李希勝,于廣華.各向異性磁阻傳感器在車(chē)輛探測(cè)中的應(yīng)用[J].北京科技大學(xué)學(xué)報(bào),2006,28(6):587-590.

        [3]裴軼,虞南方,劉奇,等.各向異性磁阻傳感器的原理及其應(yīng)用[J].儀表技術(shù)與傳感器,2004(8):26-27,32.

        [4]喬建忠,李艷,文豐.一種各向異性磁阻傳感器在車(chē)輛探測(cè)中的應(yīng)用[J].傳感器與微系統(tǒng),2009,28(5):106-108.

        [5]Jose PelegriSebastia, Jorge Alberola Lluch, J.Rafael Lajara Vizcaino.Signalconditioning forGMR magnetic sensors Applied to traffic speed monitoring GMR sensors[J].Sensors and Actuators A, 2007, 137:230-235.

        猜你喜歡
        磁阻磁場(chǎng)射頻
        西安的“磁場(chǎng)”
        為什么地球有磁場(chǎng)呢
        5G OTA射頻測(cè)試系統(tǒng)
        永磁磁阻電動(dòng)機(jī)的研究
        關(guān)于射頻前端芯片研發(fā)與管理模式的思考
        磁場(chǎng)的性質(zhì)和描述檢測(cè)題
        巨磁阻電渦流傳感器設(shè)計(jì)
        ALLESS轉(zhuǎn)動(dòng)天線射頻旋轉(zhuǎn)維護(hù)與改造
        電子制作(2016年1期)2016-11-07 08:42:54
        腹腔鏡射頻消融治療肝血管瘤
        2016年春季性感磁場(chǎng)
        Coco薇(2016年1期)2016-01-11 16:53:24
        国产高清大片一级黄色| 男女男在线精品网站免费观看| 久久九九青青国产精品| 99精品又硬又爽又粗少妇毛片 | 国产色秀视频在线播放| 精品视频入口| 亚洲精品国产精品系列| 午夜免费观看日韩一级视频| 40岁大乳的熟妇在线观看| 男人天堂免费视频| 日本一区二区三区在线视频观看| 日本中文字幕婷婷在线| 99久久久无码国产精品6| 91精品国产91久久久无码95| 国产精品久久婷婷六月| 天天干天天日夜夜操| 桃花色综合影院| 东京热加勒比在线观看| 青青草在线免费观看在线| 成人精品一区二区三区电影 | 精品国产性色无码av网站| 国产成人精品日本亚洲18| 精品中文字幕日本久久久| 福利视频一区二区三区| 中文字幕一区二区人妻性色| 亚洲色欲Aⅴ无码一区二区| 伊人影院成人在线观看| 亚洲中文字幕久久精品蜜桃| 亚洲av久久无码精品九九| 亚洲黄片高清在线观看| 丰满人妻猛进入中文字幕| 黑人巨大无码中文字幕无码| 麻豆AⅤ精品无码一区二区| 日韩在线视频专区九区| 国产无夜激无码av毛片| 亚洲精品第一页国产精品| 久久精品一区二区三区不卡牛牛| 综合图区亚洲另类偷窥| 国产中老年妇女精品 | 性欧美长视频免费观看不卡| 初尝黑人巨砲波多野结衣|