停車場(chǎng)車輛檢測(cè)器和地感線圈的原理

    1、 工作原理

    地感線圈車輛檢測(cè)器，是一種基于電磁感應(yīng)原理的車輛檢測(cè)器。它通常在同一車道的道路路基下埋設(shè)環(huán)形線圈，通以一定工作電流，作為傳感器。當(dāng)車輛通過該線圈或者停在該線圈上時(shí)，車輛本身上的鐵質(zhì)將會(huì)改變線圈內(nèi)的磁通，引起線圈回路電感量的變化，檢測(cè)器通過檢測(cè)該電感量的變化來判斷通行車輛狀態(tài)。電感變化量的檢測(cè)方法一般有兩種：一種是利用相位鎖存器和相位比較器，對(duì)相位的變化進(jìn)行檢測(cè)；另一種是利用環(huán)形線圈構(gòu)成的耦合電路對(duì)其振蕩頻率進(jìn)行檢測(cè)。

    2、 系統(tǒng)組成

    地感車輛檢測(cè)器包括地感線圈和檢測(cè)器，線圈作為數(shù)據(jù)采集，檢測(cè)器用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)判斷，并輸出相應(yīng)邏輯信號(hào)。檢測(cè)器一般由機(jī)架、中央處理器、檢測(cè)卡和接線端子組成。

    中央處理器是對(duì)采集信號(hào)進(jìn)行計(jì)算的模塊，一般是一個(gè)帶嵌入式操作系統(tǒng)的單板機(jī)，具備較強(qiáng)的數(shù)字計(jì)算、存儲(chǔ)能力和通訊接口。通過對(duì)端口的掃描，捕捉電平的變化時(shí)間，以此計(jì)算出相應(yīng)的交通數(shù)據(jù)

    檢測(cè)車輛通過或靜止在感應(yīng)線圈的檢測(cè)域時(shí)，通過感應(yīng)線圈的電感量會(huì)降低，檢測(cè)卡的功能就是檢測(cè)這一變化并精確地輸出相應(yīng)的電平。在對(duì)高速通過車輛進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，可能會(huì)存在車長(zhǎng)、車速檢測(cè)不準(zhǔn)確的情況，需要正確調(diào)節(jié)檢測(cè)器的靈敏度。目前的車輛檢測(cè)器一般都具有多級(jí)靈敏度可調(diào)的功能。

    停車場(chǎng)系統(tǒng)中地感線圈的作用

    在停車場(chǎng)系統(tǒng)中，要確定地感線圈的作用首先我們得知道地感線圈安裝的位置，地感線圈一般裝在以下四個(gè)位置：

    1、入口票箱處（入口控制機(jī)）；

    2、入出口道閘處各一個(gè)；

    3、出口票箱處（出口控制機(jī)）；

    行業(yè)內(nèi)使用的地感線圈，一般都是銅芯線，上過初中的人都應(yīng)該知道，當(dāng)有金屬物體穿過線圈時(shí)，會(huì)產(chǎn)生電流，停車場(chǎng)系統(tǒng)中就是利用了這個(gè)原理；

    這也就是為什么我們稱之為線圈，線圈的制作方法比較簡(jiǎn)單，就是將一定長(zhǎng)度的銅線環(huán)繞幾圈，這么一解釋大家都不陌生了吧；

    其入口控制機(jī)處的地感作用可定位兩個(gè)方面:

    1、防丟卡

    大家應(yīng)該都知道，在標(biāo)準(zhǔn)一進(jìn)一出系統(tǒng)中，臨時(shí)車輛進(jìn)場(chǎng)時(shí)是通過自動(dòng)取卡進(jìn)場(chǎng)的，他只需要按按鈕就行了，這時(shí)候的地感的作用就是當(dāng)感應(yīng)有車輛在該處時(shí)才能取卡，而不是人站上去按按鈕就能取卡

    2、壓地感讀卡

    在遠(yuǎn)距離讀卡系統(tǒng)中（藍(lán)牙系統(tǒng)、車牌識(shí)別系統(tǒng)），該處地感用于辨別車輛方向；

    入出口道閘其作用也有兩個(gè)方面

    1、防砸車，有車在地感處時(shí)道閘桿是不會(huì)落桿的；

    2、車過落桿

    出口控制機(jī)處的地感

    跟入口控制器處的地感相似，在遠(yuǎn)距離讀卡系統(tǒng)中（藍(lán)牙系統(tǒng)、車牌識(shí)別系統(tǒng)），該處地感用于辨別車輛方向

    地感線圈埋設(shè)注意事項(xiàng)

    停車場(chǎng)系統(tǒng)里“地感線圈”就是一個(gè)振蕩電路。它是這樣構(gòu)成的，在地面上先造出一個(gè)圓形的溝槽，直徑大概1米，或是面積相當(dāng)?shù)木匦螠喜?，再在這個(gè)溝槽中埋入兩到三匝導(dǎo)線，這就構(gòu)成了一個(gè)埋于地表的電感線圈，這個(gè)線圈是一個(gè)振蕩電路的一部分，由它和電容組成振蕩電路，其原則是振蕩穩(wěn)定可靠，這個(gè)振蕩信號(hào)通過變換送到單片機(jī)組成的頻率測(cè)量電路，單片機(jī)就可以測(cè)量這個(gè)振蕩器的頻率了。當(dāng)有大的金屬物如汽車經(jīng)過時(shí)，由于空間介質(zhì)發(fā)生變化引起了振蕩頻率的變化（有金屬物體時(shí)振蕩頻率升高），這個(gè)變化就作為汽車經(jīng)過“地感線圈”的證實(shí)信號(hào)，同時(shí)這個(gè)信號(hào)的開始和結(jié)束之間的時(shí)間間隔又可以用來測(cè)量汽車的移動(dòng)速度。這就是“地感線圈”。技術(shù)關(guān)鍵是設(shè)計(jì)出的振蕩器穩(wěn)定可靠并且有汽車經(jīng)過時(shí)頻率變化明顯。

    一、線圈材料

    在設(shè)計(jì)過程中，通常僅僅考慮地感線圈的周長(zhǎng)和匝數(shù)，對(duì)其使用什么材質(zhì)常常被設(shè)計(jì)人員忽視。當(dāng)工程進(jìn)行到實(shí)施階段，必須要考慮導(dǎo)線的機(jī)械強(qiáng)度和高低溫抗老化問題，在某些環(huán)境惡劣的地方還必須考慮耐酸堿腐蝕問題。然而常規(guī)的導(dǎo)線在實(shí)際使用中，導(dǎo)線一旦老化或抗拉伸強(qiáng)度不夠?qū)е聦?dǎo)線破損，則檢測(cè)器將不能正常工作。因此建議采用1.0mm以上鐵氟龍高溫多股軟導(dǎo)線。

    二、線圈形狀

    1.矩形安裝

    通常探測(cè)線圈應(yīng)該是長(zhǎng)方形。兩條長(zhǎng)邊與金屬物運(yùn)動(dòng)方向垂直，彼此間距推薦為1米。長(zhǎng)邊的長(zhǎng)度取決于道路的寬度，通常兩端比道路間距窄0.3米至1米。
 
    2.傾斜45°安裝

    在某些情況下需要檢測(cè)自行車或摩托車時(shí)，可以考慮線圈與行車方向傾斜45°安裝。

    3.“8”字形安裝

    在某些情況下，路面較寬(超過六米)而車輛的底盤又太高時(shí)，可以采用此種安裝形式以分散檢測(cè)點(diǎn)，提高靈敏度。這種安裝形式也可用于滑動(dòng)門的檢測(cè)，但線圈必須靠近滑動(dòng)門。

    三、線圈的匝數(shù)

    為了使檢測(cè)器工作在最佳狀下，線圈的電感量應(yīng)保持在100uH-300uH之間。在線圈電感不變的情況下，線圈的匝數(shù)與周長(zhǎng)有著重要關(guān)系。周長(zhǎng)越小，匝數(shù)就越多。一般可參照：
 
    由于道路下可能埋設(shè)有各種電纜管線、鋼筋、下水道蓋等金屬物質(zhì)，這些都會(huì)對(duì)線圈的實(shí)際電感值產(chǎn)生很大影響，所以上表數(shù)據(jù)僅供用戶參考。在實(shí)際施工時(shí)用戶應(yīng)使用電感測(cè)試儀實(shí)際測(cè)試地感線圈的電感值來確定施工的實(shí)際匝數(shù)，只要保證線圈的最終電感值在合理的工作范圍之內(nèi)(如在100uH-300uH之間)。

    四、輸出引線

    在繞制線圈時(shí)，要留出足夠長(zhǎng)度的導(dǎo)線以便連接到環(huán)路感應(yīng)器，又能保證中間沒有接頭。繞好線圈電纜以后，必須將引出電纜做成緊密雙絞的形式，要求最少1 米絞合20次。否則，未雙絞的輸出引線將會(huì)引入干攏，使線圈電感值變得不穩(wěn)定。輸出引線長(zhǎng)度一般不應(yīng)超過5米。由于探測(cè)線圈的靈敏度隨引線長(zhǎng)度的增加而降低，所以引線電纜的長(zhǎng)度要盡可能短。
 
    五、埋設(shè)方法

    線圈埋設(shè)首先要用切路機(jī)在路面上切出槽來。在四個(gè)角上進(jìn)行45度倒角，防止尖角破壞線圈電纜。切槽寬度一般為4mm~8mm，深度30mm~50mm。同時(shí)還要為線圈引線切一條通到路邊的槽。但要注意：切槽內(nèi)必須清潔無水或其它液體滲入。繞線圈時(shí)必須將線圈拉直，但不要繃得太緊并緊貼槽底，將線圈繞好后，將雙絞好的輸出引線通過引出線槽引出。
 
    注意：車輛檢測(cè)器線圈的靈敏度隨引線的長(zhǎng)度增加而降低，所以引線電纜的長(zhǎng)度要盡可能短（一般不應(yīng)超過5米），未雙絞的輸出引線必會(huì)引起串?dāng)_，使車輛檢測(cè)器線圈電感值變的不穩(wěn)定致使車輛檢測(cè)器出錯(cuò)。

    在線圈的繞制過程中，應(yīng)使用電感測(cè)試儀實(shí)際測(cè)試地感線圈的電感值，并確保線圈的電感值在在100uH-300uH之間。否則，應(yīng)對(duì)線圈的匝數(shù)進(jìn)行調(diào)整，在線圈埋好以后，為了加強(qiáng)保護(hù)，可在線圈上繞一圈尼龍繩。最后用瀝青或軟性樹脂將切槽封上。

    六、注意事項(xiàng)

    6.1 線圈材料：標(biāo)準(zhǔn)1.0平方耐高溫鍍錫線。

    6.2 周圍1米范圍內(nèi)不能有大量的金屬，如井蓋、雨水溝蓋板等。

    6.3 周圍1米范圍內(nèi)不能有超過220V的供電線路。

    6.4 作多個(gè)線圈時(shí)，線圈與線圈之間的距離要大于2米，否則會(huì)互相干擾。

    6.5 標(biāo)準(zhǔn)3米寬?cǎi)R路，車輛檢測(cè)器線圈的尺寸為2米長(zhǎng)1米寬，角上做45°、10厘米長(zhǎng)的倒角。如下圖：


 

    6.6 線圈與馬路邊的距離在50厘米左右，線圈為垂直疊加繞4~8圈，總長(zhǎng)度在40~80米（含引出線）。
 


    6.7 埋設(shè)線槽切割參數(shù)：寬度4mm、深度50-80mm，深度和寬度要均勻一致，應(yīng)盡量避免忽深忽淺、忽寬忽窄的情況。 如下圖：



 
 

    6.8 線圈應(yīng)與道閘或控制機(jī)處于同一平衡位置。

    6.9 線圈引出的兩根線應(yīng)該雙絞，密度為每米不少于20結(jié)，未雙絞的輸出引線將會(huì)引起干擾。輸出引線長(zhǎng)度推薦不超過5米。由于探測(cè)線圈的靈敏度隨引線長(zhǎng)度的增加而降低，所以引線電纜的長(zhǎng)度要盡可能短。

    6.10 埋設(shè)好后，應(yīng)用水泥、瀝青、環(huán)氧樹脂等材料將槽口密封固化。對(duì)于水泥路面上述三種材料均可使用，對(duì)于瀝青石子路面可使用瀝青或環(huán)氧樹脂，使用瀝青灌封需注意線圈。

    6.11 切割完畢的槽內(nèi)不能有雜物，尤其不能有硬物，要先清理干凈。

    6.12 車輛檢測(cè)器線圈的引線槽要切割至安全島的范圍內(nèi)，避免引線裸露在路面。

    6.13 繞線圈時(shí)必須將線圈拉直，但不要繃得太緊并緊貼槽底，不要產(chǎn)生交錯(cuò)層。將線圈繞好后，將雙絞好的輸出引線通過引出線槽引出。