地感线圈传感器及利用其实现车位快速检测的方法技术

本发明专利技术涉及传感器技术领域，公开了一种小型地感线圈传感器及利用其实现车位有无车辆快速检测的方法，该地感线圈传感器包括相互连接的车辆感应单元、频率检测单元及MCU，车辆感应单元包括地感线圈及与地感线圈电性连接的LC振荡电路，频率检测单元包括PLL频率合成器，该LC振荡电路通过一施密特触发反相器与PLL频率合成器电性连接；还包括一通讯模块，MCU分别对LC振荡电路、PLL频率合成器及通讯模块进行电源管理。本发明专利技术可以实现车位检测传感器的小型化，安装简单方便，且不会损毁路面；其具有无线可组网功能，减少了施工布线难度；其利用开环模式工作的鉴频鉴相器，通过对频率的变化进行检测的方法，需要的时间仅为数十毫秒，在电池供电条件下极大地延长了工作时间和功耗。

【技术实现步骤摘要】
地感线圈传感器及利用其实现车位快速检测的方法
本专利技术涉及传感器
，尤其涉及一种应用于车位检测的地感线圈传感器，以及利用该地感线圈传感器进行车位快速检测的方法。
技术介绍
智能停车场车位管理系统的核心是车位传感器技术。国内最常用的车位传感器有地感线圈传感器、地磁传感器、视频传感器、微波传感器、超声波传感器、红外传感器等，可以满足不同环境下对车位的检测要求。在以停车场为代表的静态智能交通应用中，由于车位传感器需求量大，因此特别有成本低、可安装性好、可维护性好的要求。目前，可拆式地感线圈传感器由于能满足车位状态检测精度和响应速度等应用要求，且综合成本低、可安装可维护性较好等因素，最适宜应用于停车场智能管理系统。地感线圈车位传感器是一种基于电磁感应原理的车辆传感器。它通常在道路或车位路基下埋设环形线圈（一般为2m*1.5m）。当车辆通过该线圈或者停在该线圈上时，车辆本身上的铁质将会改变线圈内的磁通，引起线圈回路电感量的变化，检测器通过检测该电感量的变化来判断通行车辆的状态。通常的检测方法一般是利用环形线圈构成振荡电路对其振荡频率值进行检测，并根据频率大小进行判断是否有车辆在线圈上。要精确测量到HZ级的频率值，需要的计数闸门时间要在秒级以上。再者，地感线圈传感器虽然是相对成熟的车辆检测技术，但根据实际应用经验发现仍有许多缺点：（1）线圈的安装需在地面切割2m*1.5m的环型地槽，并将线圈埋入槽中进行密封，固安装难度较大；且切割地面产生的噪声、灰尘，易造成环境污染，施工条件恶劣，同时加大施工量。（2）埋置线圈的切缝软化了路面，容易使路面受损。（3）现有的地感线圈传感器安装时接线比较复杂，且存在无法实现与计算机互联通信等弊端。综上所述，有必要对现有的地感线圈传感器从尺寸和频率变化快速检测等方面加以改进。
技术实现思路
本专利技术的一目的在于，提出一种地感线圈传感器，其体积小巧，无线组网，可电池供电，安装时无需在路面切槽，不会损毁路面；本专利技术的另一目的在于，提出一种利用地感线圈传感器实现车位快速检测的方法，其利用开环模式工作的鉴频鉴相器，通过对频率的变化进行检测的方法，需要的时间仅为数十毫秒，极大地节约了工作时间和功耗。为实现上述目的，本专利技术提供了一种地感线圈传感器，其包括：相互电性连接的车辆感应单元、频率检测单元及MCU，所述车辆感应单元包括地感线圈及与地感线圈电性连接的LC振荡电路，频率检测单元包括PLL频率合成器，所述LC振荡电路通过一施密特触发反相器与PLL频率合成器电性连接；还包括一通讯模块，所述MCU分别与LC振荡电路、PLL频率合成器及通讯模块电性连接。具体的，所述地感线圈可以采用直径为0.5mm～0.75mm的双绞铜线绕制而成，该地感线圈的尺寸为长度20cm～40cm，宽度30cm～50cm、3匝。本专利技术中，所述施密特触发反相器可以采用1～3级施密特触发反相器级联整形，该级联施密特触发反相器的输入端连接LC振荡电路输出端，该级联施密特触发反相器的输出端连接PLL频率合成器。优选的，所述频率检测单元采用PLL频率合成器实现频率的快速检测，该PLL频率合成器内包括有电性连接的分频器和鉴频鉴相器，所述LC振荡电路通过级联施密特触发反相器与该PLL频率合成器内的分频器和鉴频鉴相器电性连接。其中，所述PLL频率合成器包括有RF信号输入端、电源端、电荷泵输出端、接地端、锁相检测输出端、时钟输入端、数据输入端、信号使能端、时钟参考信号输出端、时钟参考信号输入端；所述RF信号输入端通过电容隔直与多级施密特触发反相器连接；锁相检测输出端、本振信号输出端及开关闭合端均空置；所述参考时钟信号输入端通过电容C18与一晶体谐振器电性连接。本专利技术中，所述MCU可以采用型号为STM8L051的单片机，该单片机分别与PLL频率合成器的时钟输入端、数据输入端及信号使能端电性连接。具体的，所述通讯模块采用433M或2.4G无线收发芯片，该无线收发芯片至少包括有一接地端、电源输入端、使能发射或接收端、4个SPI引脚端；所述使能发射或接收端，以及4个SPI引脚端均分别与单片机电性连接。进一步地，本专利技术还提供了一种利用地感线圈传感器实现车位快速检测的方法，其包括：将地感线圈传感器放在车位的地面上，通以工作电流；利用CP-PLL开环输出，由MCU控制频率检测单元的休眠、工作交替时间；通过频率检测单元内CP输出脉冲串占空比增加或减小而判断有车无车；每间隔n个脉冲对一个脉冲的宽度进行采样，抽取i个采样脉冲宽度进行比较，整体呈变大趋势则判断为有车，变小则为无车；通讯模块将判断结果发送至系统的中央控制器处。具体的，所述MCU控制频率检测单元在休眠和工作两个模式之间周期性切换，周期可变，处于休眠状态时，频率检测单元输出恒为一低电平；处于工作状态时，当地感线圈传感器上无车时，由车辆感应单元输入的振荡频率低于参考频率，频率检测单元输出为占空比渐小的脉冲串，渐小到零后恒为低电平；当地感线圈传感器上有车时，车辆感应单元的振荡频率增加，由车辆感应单元输入的振荡频率高于参考频率，频率检测单元输出为占空比渐大的脉冲串。所述地感线圈传感器工作后振荡频率随地磁影响而有变化，通过MCU可对判断有车无车的阈值频率不断进行微调；无车时，f0-fp=a；有车时，fp-f0=b；其中，f0为一定值，表示参考频率的分频；fp表示振荡频率的分频；a固定为0.25KHz；b为每次有车时进行一次频率测量所得的常数。本专利技术的地感线圈传感器及利用其实现车位快速检测的方法，其可以实现传感器的小型化，因此可以装入车辆缓冲带等装置中，安装时只需将其放在车位的地面上即可工作，安装较为简单方便，不用在路面切槽，且不会损毁路面；同时，其具有无线可组网功能，在实际工程中大大减少施工布线的难度，可以降低成本；特别的，其利用开环模式工作的鉴频鉴相器，通过对频率的变化进行检测的方法，需要的时间仅为数十毫秒，极大地节约了工作时间和功耗。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术中地感线圈传感器一种具体实施例的电路连接功能框图；图2为本专利技术中地感线圈传感器一种具体实施例的电路连接示意图；图3为本专利技术中车辆感应单元一种具体实施例的电路结构示意图；图4为本专利技术中频率检测单元一种具体实施例的电路结构示意图；图5为本专利技术中MCU一种具体实施例的电路结构示意图；图6为本专利技术中通讯模块一种具体实施例的电路结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1、2所示，本专利技术提供一种地感线圈传感器，其包括：相互电性连接的车辆感应单元10、频率检测单元20及微控制单元（MCU）IC4，所述车辆感应单元10包括地感线圈L1及与地感线圈L1电性连接的LC振荡电路本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种地感线圈传感器，包括相互电性连接的车辆感应单元、频率检测单元及MCU，其特征在于，所述车辆感应单元包括地感线圈及与地感线圈电性连接的LC振荡电路，频率检测单元包括PLL频率合成器，所述LC振荡电路通过一施密特触发反相器与PLL频率合成器电性连接；还包括一通讯模块，所述MCU分别与LC振荡电路、PLL频率合成器及通讯模块电性连接。

【技术特征摘要】
1.一种地感线圈传感器，包括相互电性连接的车辆感应单元、频率检测单元及MCU，其特征在于，所述车辆感应单元包括地感线圈及与地感线圈电性连接的LC振荡电路，频率检测单元包括PLL频率合成器，所述LC振荡电路通过一施密特触发反相器与PLL频率合成器电性连接；还包括一通讯模块，所述MCU分别与LC振荡电路、PLL频率合成器及通讯模块电性连接；所述地感线圈采用直径为0.5mm～0.75mm的双绞铜线绕制而成，该地感线圈的尺寸为长度20cm～40cm，宽度30cm～50cm、3匝。2.如权利要求1所述的地感线圈传感器，其特征在于，所述施密特触发反相器采用1～3级施密特触发反相器级联整形，该级联施密特触发反相器的输入端连接LC振荡电路输出端，该级联施密特触发反相器的输出端连接PLL频率合成器。3.如权利要求2所述的地感线圈传感器，其特征在于，所述频率检测单元采用PLL频率合成器实现频率的快速检测，该PLL频率合成器内包括有电性连接的分频器和鉴频鉴相器，所述LC振荡电路通过级联施密特触发反相器与该PLL频率合成器内的分频器和鉴频鉴相器电性连接。4.如权利要求3所述的地感线圈传感器，其特征在于，所述PLL频率合成器包括有RF信号输入端、电源端、电荷泵输出端、接地端、锁相检测输出端、时钟输入端、数据输入端、信号使能端、时钟参考信号输出端、时钟参考信号输入端；所述RF信号输入端通过电容隔直与多级施密特触发反相器连接；锁相检测输出端、时钟参考信号输出端及开关闭合端均空置；所述参考时钟信号输入端通过电容C18与一晶体谐振器电性连接。5.如权利要求4所述的地感线圈传感器，其特征在于，所述MCU采用型号为STM8L051的单片机，该单片机分别与PLL频率合成器的时钟输入端、数据输入端及信号使能端电性连接。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：余晋川，王臻伟，汪康，
申请(专利权)人：重庆中科智联电子有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆;85