Магнитометрический детектор транспорта Советский патент 1990 года по МПК G08G1/00 

о: о

00

ОО

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.

Фиг.1

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

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

На фиг,1 изображена функциональная схема детектора; на фиг.2 - функциональная схема датчика; на фиГоЗ - функциональная схема приемника; на фиг.Д - функциойальная схема блока оп .ределения времени коррекции; на фиг.5 ;функциональная схема дифференцирующего элемента; на фиг«6 -.функциональ ная схема формирователя импульсов; на фиг.7 - функциональная схема регулируемого источника напряжения; на фиг о8 - временные диаграммы сигналов, поясняющие работу устройства. .

Магнитометрический детектор транс порта сЬдержит датчик 1, контрольный пункт 2, приемник 3, усилитель 4, регулируемый источник 5 напряжения, блок 6 вьщеления модуля, блок.7 определения времени коррекции, пороговьй блокI8, формирователь 9 импульсов, при атом датчик 1 содержит генератор 10 возбуждения, диффер енциальный фер- розонд 11, двухполярный выпрямитель 12 и источник 13 тока компенсации, приемник 3 содержит резистор 14, операционный усилитель 15, резистор 16, конденсатор 17, резистор 18, конден- 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 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- 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 .тот, элемент ШШ 52 и блок 53 индикации.

Детектор работает следующим образом.

В момент включения напряжения питания на выходах датчика 1, а затем и : на вькоде 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, Установочньш импульс, выработанный дифференцирующим элементом 49 блока 5 (фиг.86), 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 ИДП 43 устанавливает на своем выходе соответствующее напряжение, а на напряжение на выходе усилителя 4 будет определяться выражением .

(U-- ид1 TI

бЬ1Х. макс

де . и.

и. К,. и

вы} , макс

напряжение на выходе блока 3;

напряжение на выходе ЦАП блока 5;

коэффициент усиления усилителя 4;

максимальное выходное напряжение усилителя 4 (фиг.8д).

Единичный сигнал с инверсного ыхода .триггера 44 открьгоает ключ на транзисторе 46, которьй 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 KOTOporo частотой f, проходя через элементы И 45 и ШШ 52, поступают на тактовый вход сч етчика 42 (фиг.8г), который начинает складывать количество поступающих импульсов с числом, записанным в него установочным импульсом. При этом начинает увеличиваться выходной код счетчика 42, а на выхоце ЦАП 43 начинает расти положительное напряжение, с ростом которого напряжение на выходе усилителя 4 стаивт приближаться к нулю„ Тактирование счетчика 42 импульсами с частотой следования f будет продолжаться д5 того момента, пока выходное на- ю пряжшие усилителя 4 не станет равным нулю

ся в

проиивертируясь инвертором-41. уста t JV-iCl. JAUI jr - 1 l- wnw i , -COIJ ЛНЫМИ

навливает выход триггера 44 в единич- J5изменениями напряженности магнитно- ное состояние, что означает для всего

устр(

новки (компенсации исходного значения напр; женности магнитного поля в конт- ролщуемой зоне) в рабочий режим Пги этом закрывается клтач 46, , прекращается прохождение импульсов с частотой f через элемент И 45 и начинается прохождение импульсов с частотой f через элемент К 47 блока 5. Соотношение частот тактирования счетч1ика 42 выбирается из условия

f так, чтобы регулируемый источ- напряжения не успел скомпенсиро1608731

и выход компаратора 40 установит- нулевое состояние. Этот сигнал.

лизйрует пользователю о нарушении р боты устройства, которое может произойти, например, при нарушении пол ности подключения датчика 1 к прием нику 3, размещенному на контрольном пункте 2, или при обрыве соединител ньос провЬдов между датчико 1 и кон рольным пунктом 2. В рабочем режиме блок 5 осуществляет кo meнcaцию мед ленных изменений сигнала с выхода приемника 3, которые обусловлены температурным воздействием на- элементы и узлы устройства;, сезонг&гми

йства переход из режима устаf, ник 5 вать транс мой 3 говый ходе

|Сигна1а, которьш свидетельствует нахоя ении в контролируемой зоне транстортного средства, на инверсном выход г триггера 38 формирователя 9 появл являе

:игнал, вызываемый пересечением 30 юртньм средством контролируе- жы до того, как сработает пороблок 8„ При появлении на вы- юрогового блока 8 единичного

го поля в контролируемой зоне, магни ньми бурями и т.д. (фиг.Зв, г, д). Транспортное средство, пересекая контролируемую зону, поочередно воз- 20 действует на полюса феррозогща 1 , На обмотку возбуждения феррозонда 11 поступает сигнал, вырабатьтаемый генератором 10 возбуждения. Источник 13 тока компенсации задает код 25 компенсации в соответствующей обмотке феррозонда 11, огибающая выход ной сигнал которого выделяется выпрямителем 12.

В результате этогс на выходе приемника 3 появляется сигнал Сфиг.Ва, зона ТС), который будет проинвертиро- ван и усилен усилителем 4 (фиг.8д, зона ТС) и после вьщепения модуля примет вид, показанньм на фиг.бе j (зона ТС). Ка время действия первого экстремума на выходе порогового блока 8 установится единичный сиг- : -нал, который установит на инверсном выходе триггера 33 формирователя 40 нулевой сигнал, который проинформирует внешнее устройство о наличии транспортного средства в контролируе- мой зоне и запретит прохождение импульсов компенсации с частотой следо1ется чулевой сигнал, который

гея информационным для внешнего устро:1ства и 9Дновременно блокирует прохозодение тактовых импульсов с частотой f через элемент И 47. Этим достигается возможность измерения не --f ------.-v. i..i.f i t -i.-«. Vj. 4 4j 1 J fi -

ограниченной величины времени присут- 45 вания fj через элемент И 47 блока 5.

ствия транспортного средства в контролируемой зоне.

Зацита счетчика 42 от переполнения осуществляется сигналом с его выход переполнения (переноса), ко.то- 50 рый П1инимает нулевое значение в случае пслного заполнения счетчика 42 в режиме сложения или при полной его очистке в режиме вычитания и блоки- рует прохождение импульсов той или 55 иной тактовой частоты через элементы И 45 и 47. Одновременно нулевой сигнал с выхода переноса поступает на блок 53 индикации, который сигнаКроме того, единичный.сигнал с выхода порогового блока 8 очищает сч ётчик 37 формирователя 9 и блокирует его работу до того момента, пока сигнал .с выхода блока 6 не станет меньше величины опорного напряжения +U. порогового блока 8 (фиг.8е) и на выходе порогового блока 8 не установится нулевой сигнал. Это необходимо для того, чтобы сброс триггера 38 форми--. рователя 9 не произошел в момент присутствия транспортного средства в контролируемой зоне С ПОМОЕЦЬЮ счетчика 37 осуществляется задержка (коррек1608731

JAUI jr - 1 l- wnw i , -COIJ ЛНЫМИ

изменениями напряженности магнитно-

лизйрует пользователю о нарушении ра боты устройства, которое может произойти, например, при нарушении поляности подключения датчика 1 к приемнику 3, размещенному на контрольном пункте 2, или при обрыве соединительньос провЬдов между датчико 1 и контрольным пунктом 2. В рабочем режиме блок 5 осуществляет кo meнcaцию медленных изменений сигнала с выхода приемника 3, которые обусловлены температурным воздействием на- элементы и узлы устройства;, сезонг&гми

J5изменениями напряженности магнитно-

30

го поля в контролируемой зоне, магн ньми бурями и т.д. (фиг.Зв, г, д). Транспортное средство, пересекая контролируемую зону, поочередно воз 20 действует на полюса феррозогща 1 , На обмотку возбуждения феррозонда 11 поступает сигнал, вырабатьтаемый генератором 10 возбуждения. Источник 13 тока компенсации задает код 25 компенсации в соответствующей обмотке феррозонда 11, огибающая выходной сигнал которого выделяется выпрямителем 12.

В результате этогс на выходе приемника 3 появляется сигнал Сфиг.Ва, зона ТС), который будет проинвертиро ван и усилен усилителем 4 (фиг.8д, зона ТС) и после вьщепения модуля примет вид, показанньм на фиг.бе j (зона ТС). Ка время действия первого экстремума на выходе порогового блока 8 установится единичный сиг- : -нал, который установит на инверсном выходе триггера 33 формирователя 40 нулевой сигнал, который проинформирует внешнее устройство о наличии транспортного средства в контролируе- мой зоне и запретит прохождение импульсов компенсации с частотой следо-f ------.-v. i..i.f i t -i.-«. Vj. 4 4j 1 J fi -

5 вания fj через элемент И 47 блока 5.

вания fj через элемент И 47 блока 5.

Кроме того, единичный.сигнал с выхода порогового блока 8 очищает сч ётчик 37 формирователя 9 и блокирует его работу до того момента, пока сигнал .с выхода блока 6 не станет меньше величины опорного напряжения +U. порогового блока 8 (фиг.8е) и на выходе порогового блока 8 не установится нулевой сигнал. Это необходимо для того, чтобы сброс триггера 38 форми--. рователя 9 не произошел в момент присутствия транспортного средства в контролируемой зоне С ПОМОЕЦЬЮ счетчика 37 осуществляется задержка (коррекция) сигнала присутствия на время коррекции, равное

п -f--)

4

-хор f, 5

де п - число считаемых счетчиком 37

импульсов; f - одна из частот тактирования

f,,,,,fg тактовых импуль- Q сов, поступающих на тактовый вход счетчика 37 от блока 7 и находящихся в соотношении

Выбор .частоты тактирования в бло- 15.

е 7 осущестйляется следующим образом

Сигнал с выхода блока 6 выделеия модуля, скорость нарастания коорого .зависит от скорости пересечеия транспортным средством контроли- 20 уемой зоны, поступает на входы диференцирующих элементов 21-23, параетры которых настроены, например, так, чтобы на их выходах появились сигналы при скоростях движения 25 транспортных средств 20-.40 км/ч - на выходе диМ еренцирующего элемента 21, 40-80 км/ч - на выходе элемента 22 и 80-120 км/ч - на выходе элемента 23, Если скорость транспортного зо средства находится в пределах 3 - 20 км/ч, то сигналы на выходе, диффе- ренцирующих элементов 21-23 не появляются и импульсы тактовой частоты f, с соответствукяцего выхода блока 5 5 через элементы И 30 и ИЛИ 31 поступают на тактовый вход .счетчика 37 формирователя 9. Если скорость транспортного средства находится в пределах 20-40 км/ч, то срабатьшаёт дифферен- до цирующий элемент 21, т.е. в точке соединения конденсатора 32 и резистор 33 (фиг.5) появляется напряжение,

пропорциональное --- (фиг.8а), кото f .: 45

рое усиливается усилителем 34 до на- пряжения логической единицы триггера 24 (элементы 35 и 36 служат для защи- ты входа триггера от отрицательных . выбросов с выхода усилителя 34), 50

Нулевой сигнал с инверсного выхода триггера 24 запрещает прохожде- : ние импульсов тактовой частоты f через элемент И 30, а единичный сигнал с прямого выхода этого триггера разре-; щает прохождение импульсов тактовой час.тоты f через элемент И 27, и ; время коррекции сигнала присутствия в этом случае будет определяться выражением t j,Qp -.-. Одновременно тот

I 4

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

24устанавливается, 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 ; 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 f через элемент И 27, а единичный сигнал с прямого выхода этого триггера разрешает прохождение импульсов тактовой частоты fg. Через элемент И 28 и информирует внешнее устройство о имеющем место времени коррекции.

Сброс триггера 25 осуществляется сигналом с выхода переполнения счетчика 37.

Еслискорость транспортного средства находится в пределах 80-120 км/ч то одновременно с дифференцирующими элементами 21 и 22 и триггерами 24 и

25срабатьгеают дифференцирующий элемент 23 и триггер 26, инверсньй выход которого запрещает прохождение импульсов тактовой частоты f г- -че- реэ элемент И 28, а единичный сигнал прямого выхода разрешает прохождение через : элемент И 29 тактовой частоты fg и информирует внешнее устройство о имеющем место времени коррекции.

Величина частот тактирования f,, 4, f5 и fg выбирается такой, чтобы . величина времени коррекции, t у была на 30-5(3% больше величины перехода tnfiQ (фиг.8е), которое обус ловлено одинаковым воздействием магнитного поля транспортного средства на оба полюса феррозонда и обратно

пропорционально скорости транспортного средства в контролируемой зоне. Если и момент времени tf, t р - с

начала полвления нулевого сигнала на выходе порогового блока 8 (по истечении времени существования первого экстремума t) на выходе последнего вновь установится единичный сигнал,

об ре: ся мя хо,

условленный приходом второго экст- 1ума, то счетчик 37 вновь обнуляет- и его работа блокируется на вре- tj. По истечении времени t нА вы- е порогового блока 8 установится нутевой сигнал и через время t ,ор с вывода переполнения счетчика 37 на тр1ггеры 24-26 прийдет импульс сброВ случае, когда транспортное ;дство длительно отсутствует, сброс

са ср ук.

1занных триггеров подтверждается

имтульсом с выхода переполнения счетчи

са 37 каждые -- с, 3

Описанная коррекция времени присут стпия позволяет исключить многократные срабатывания (дребезг) детектора при пересечении контролируемой зоны

нспортным средством, имеющим слож.трг нуь ни мес

) конфигурацию собственного маг- ного поля, а информация о имеющем те t , вырабатьгоаемая детёкто- pot|, позволяет рассчитать время при

суствия t

в I же-:

НИ1

пр

транспортного средства

онтролируемой зоне, которое мо- быть использовано при определе- состава потока.

Формула изобретения

1, Магнитометрический детектор транспорта, содержащий расположенный в голотне дороги датчик и располо- на контрольном пункте блок выделения модуля, регулируемый источник напряжения, первьй управляющий выход которого соединен с входом управления порогового блока, о т л и ч а

повышения функциональной надежности детектора, в него на контрольном пункте введены приемник, усилитель, формирователь импульсов и. блок определения времени коррекции, первый и второй выходы датчика соединены соответственно с первым и вторым входами приемника, выход которого соединен с инвентирующим входом усилителя, выход которого подключен к информационному входу регулируемого источника напряжения и к входу блока вьще модуля, выход которого подклю

чек опр

РОГ|

нен ват1

РОГ1

к информационным входам блока гделения времени коррекции и по - )вого блока, выход которого соедис информационным входом формиро- гля импульсов, первый выход кото- ) является, первым выходом детек-.

,о

10

5

5

0

5

5

0

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 определения времени коррекции, выход которого соединен с тактовым входом формирователя импульсов-, группа выхо дов регулируемого источ гика 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 вторым входом детектора.

2, Детектор по п. 1, о т л и ч а - ю щ и и с я тем, что регулируемый источник напряжения содержит компаратор, инвертор, первьй 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 iкоторого соединен с входом установки в единичное состояние триггера, инверс- ньй 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 которого подключен к тактовому входу счетчика, группа информационных выходов которого соединена с группой входов цифроаналогового преобразователя, выход 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 первьм входом

управления регулируемого источника напряжения, первый вход второго элемента ИЛИ является вторым входом управления регулируемого источника напряжения, выход дифференцирук, 1дего элемента подключен к второму входу второго элемента ИЛИ, выход которого Соединен с входом разрешения начальной установки счетчика, с входом об- цуления триггера, с входом синтеза- тора частот и является первым управляющим выходом регулируемого источ- ника напряжения, первый выход синтезатора частот подключен к третьему входу первого элемента И, второй выход синтезатора частот соединен с четвертью входом второго элемента И, третий, четвертый пятый и шестой вьпсоды синтезатора частот являются группой выходов регулируемого источника напряжения, выход первого элемента И подключен к второму входу певого элемента ИЛИ, группа выходов задатчика кода подключена к входам начальной установки счетчика.

25-выходы Второго и третьего триггеров подключены к третьим входам соответ ственно первого и второго элементов И-НЕ, выходы пераого, второго и тре его элементов И-НЕ соединены соотве

3, Детектор по п. 1, о т л и - чающийся тем, что блок определения времени коррекции содержит пер- 30 ственно с вторым, третьим и четвёр- вый, второй и третий дифференцирующие тым инвертирующими входами элемента элементы, первьй, второй и третий триггеры, первый второй, третий и

ИЛИ, выход которого является выходом блока.

10

13

г

Uw

L..

COU2.l

четвертый элементы И-НЕ, элемент ИЛИ входы дифференцирующих элементов объединены и являются информационным вхо- дом блока, выходы первого, второго и третьего дифференцирующих 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 четв ертого элемента И-НЕ является первым из группы входов блока, инверсный выход первогочтриггера 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-НЕ 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 пераого, второго и третьего элементов И-НЕ соединены соответственно с вторым, третьим и четвёр- тым инвертирующими входами элемента

ственно с вторым, третьим и четвёр- тым инвертирующими входами элемента

ИЛИ, выход которого является выходом блока.

п

КШкуЗ

. /

J

От елок а

lit CI318

Й7(й17Ар5|

W

/7

15

Н5локу

19

20

и

Фи2. 5

П

AWWMW

jjO aartSTafe

иг.1

Г

j«

JJ

№г5

От Sjiofoif

г

40

ifw

48

41

Ичв

Н

/г

К бло1

5/

м.

От б/ю vaS и.ЖЦ

.

й Ау1да

/-U

35

Фиг.6

ЧЪ

ycit/iurt-

47

53