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基于磁阻传感器的车流量检测系统应用设计
来源:https://www.ssrt.com.cn | 作者:SSRT | 发布时间 :2025-05-08 | 118 次浏览: | 分享到:
本文介绍了基于磁阻传感器RM3100 RM2100的车流量检测系统,该系统将车辆引起的地磁扰动转为电压信号,通过无线通信模块与计算机相连,实现路口车流检测。系统采用多中间状态机算法,可精准判断车辆进出,避免误检。实验表明,该系统检测效果好、算法简单、成本低,适用于智能交通车辆检测。

磁阻传感器能将车辆引起的地磁扰动转换为清晰的电压信号输出。该系统包含了信号放大模块、无线通信模块等,多个地磁传感器节点通过无线通信模块与计算机系统相连,将检测到的车流信息反馈到上位机,从而实现对整个路口车流的检测。

检测原理   

地磁车辆检测器是基于磁阻传感器的车辆检测技术,具有尺寸小、安装方便、对非铁磁性物体无反应、可靠性高等特点。磁阻传感器主要利用镍铁导磁合金的磁阻效应。磁阻传感器的基础元件是惠斯通电桥,组成电桥的电阻由镍铁导磁合金材料制成,该电阻的电阻值与偏置电流和磁场矢量之间的夹角存在一定的函数关系。地球磁场强度很弱,在最强的两极其强度不到1mT,平均强度约为0.06mT.车辆本身含有的铁磁物质会对车辆存在区域的地磁信号产生影响,使车辆所在区域的地球磁力线发生弯曲。在一个有限的空间里,地球磁场可以看成是均匀的,当这个均匀磁场被铁磁性材料(如铁、钢、镍、钴等)扰动时,它的均匀性就会受到破坏。当车辆经过传感器附近,传感器能够灵敏感知到信号的变化,经信号分析就可以得到检测路面的车流信息。

硬件设计   

本设计是以RM3100为信息采集传感器的单节点分布式车流量信息采集与控制系统。传感器节点由双轴/三轴磁阻传感器RM2100、和无线通信模块和电源组成。与其他磁阻传感器相比,RM3100/2100具有更低功耗,同时减少了周边电路,节点最大能量主要消耗在无线发送与接收数据时刻。多个地磁传感器节点通过串口无线通信模块与计算机系统相连,将检测到的车流信息反馈到上位机,从而实现对整个路口车流量的检测。该系统包含了信号放大模块、无线通信模块、A/D转换模块、传感器置位/复位模块等。


无线通信模块   

本文选用PNI生产的一种双轴磁阻传感器RM3100/2100,其具有体积小、灵敏度高、价格低、稳定性好等优点。RM3100/2100分辨率可达26nT,线性误差为0.5%,滞后误差和可重复性误差也都很小. 由于磁阻传感器大约仅有几米的检测范围,而且磁场信号强度随着距离增大而线性衰减。实际应用中,我们通常将传感器置于车道中间。为了不影响交通的正常运行,本文采用XL02-232AP1无线通信模块,该模块采用高性能工业级单片机,其抗干扰性好,通信稳定可靠。其通信信道为半双工,可用于点对点通信,使用简单,模块正常工作时默认在数据接收状态。本设计使无线通信模块工作在一点对多点的通信方式,这种通信方式需设置一个模块为主站,其余为从站,各个站都预设有一个唯一的地址码,并且主站默认处于接收状态,所有的从站默认都处于发送状态。各从站皆采用带地址码的数据帧发送数据或命令,主站接收全部从站发送的数据帧,并根据接收到的数据的地址码判断是哪个车道检测点发送的数据,进而进行相应的交通灯信号控制。这些工作通过上层协议来完成,可保证主站及时接收到从站发送的数据,以免相互干扰,造成丢帧现象。