Luận Văn Xây dựng thiết bị nhận biết phương tiện giao thông sử dụng cảm biến từ trở

Tóm tắt

Hiện nay, với công nghệ mạch tích hợp và công nghệ màng mỏng phát triển

mạnh mẽ, công nghệ cảm biến từ đã được cải tiến về độ cảm nhận và giảm thiểu kích

thước, phù hợp khi ghép nối với các thiết bị điện tử. Các cảm biến từ được ứng dụng

rộng rãi trong thực tế, đặc biệt là trong đo lường và điều khiển. Trong khoá luận này,

em tập trung nghiên cứu cảm biến từ trở và xây dựng thiết bị đo sự thay đổi từ trường,

thiết bị này được ứng dụng để phát hiện các phương tiện giao thông. Thiết bị được xây

dựng, để đưa vào ứng dụng rộng rãi, phải thỏa mãn các yêu cầu như: độ ổn định cao,

giá thành hạ, thuận lợi trong lắp đặt và sử dụng Từ đó, khoá luận này sẽ nghiên cứu

các vấn đề sau:

Một số loại cảm biến thường được sử dụng để phát hiện phương tiện

giao thông.

Hiệu ứng từ trở dị hướng trong vật liệu.

Xây dựng thiết bị phát hiện phương tiện giao thông sử dụng cảm biến từ

trở.

Các kết quả nghiên cứu bước đầu cho thấy thiết bị được xây dựng có thể xác

định một số thông số như: lưu lượng ô tô, vân tốc của chúng qua một điểm nút . Đây

là tiền đề cho việc xây dựng hệ thống giám sát và điều khiển giao thông thông minh

trong tương lai.

Mục lục

Chương 1 Một số loại cảm biến sử dụng để phát hiện phương tiện giao

thông

.2

1.1 Những thông số cơ bản trong giám sát và điều khiển giao thông .2

1.2 Một số loại cảm biến sử dụng để phát hiện phương tiện giao thông .3

1.2.1 Vòng cảm ứng từ 3

1.2.2 Radar .5

1.2.3 Camera 7

1.2.4 Cảm biến hồng ngoại 7

1.2.5 Cảm biến từ 9

Chương 2 Cảm biến từ trở di hướng AMR .11

2.1 Cơ bản về vật liệu từ 11

2.2 Hiệu ứng từ trở dị hướng .12

Chương 3 Ứng dụng cảm biến từ trở dị hướng để nhận biết phương tiện

giao thông .18

3.1 Mô tả ứng dụng 18

3.1.1 Sơ đồ khối và chức năng 18

3.1.1.1 Cảm biến từ trở HMC 1052 .20

3.1.1.2 Khối khuếch đại .22

3.1.1.3 Khối biến đổi tương tự - số (ADC) .23

3.1.1.4 Khối truyền thông nối tiếp(UART) .25

3.1.1.5 Mạch thực hiện tạo xung Set/Reset .26

3.2 Kết quả thực nghiệm và nhận xét 29

Tài liệu tham khảo .36

Phụ lục 1 .37

Phụ lục 2 .38

Lời mở đầu

Các thiết bị hoạt động dựa trên tác động của từ trường đã được sử dụng từ rất

sớm, cách đây hơn 2000 năm. Những ứng dụng ban đầu chủ yếu là trong việc xác định

hướng, định vị trí Ngày nay, các cảm biến từ vẫn chủ yếu được dùng trong các ứng

dụng đạo hàng, nhưng chúng ngày càng được sử dụng nhiều hơn trong các ứng dụng

khác ( như: cảm biến từ được sử dụng trong các đầu đọc cho băng đĩa, ổ lưu trữ dữ

liệu, trong các mũi khoan ). Đặc biệt với cảm biến từ trở dị hướng, có độ cảm nhận

cao, hoạt động trong vùng từ trường của trái đất, đã được sử dụng trong các ứng dụng

về giao thông như: ứng dụng điều khiển thanh ngang trong hệ thống đường sắt, điều

khiển xe ôtô tìm vị trí trống để đỗ xe, phát hiện xe ôtô Vì vậy, em đặt mục tiêu

nghiên cứu và xây dựng thiết bị phát hiện phương tiện giao thông, có thể triển khai

trong thực tế ở nước ta.

Các hệ thống giám sát và điều khiển giao thông đã được sử dụng ở nhiều

nước trên thế giới, chúng có ưu điểm: độ chính xác cao, hoạt động thông minh Tuy

nhiên nhược điểm quan trọng làm cho chúng không thể áp dụng ngay tại Việt Nam đó

là đặc điểm hạ tầng cơ sở giao thông ở nước ta mang đặc thù riêng và giá thành của

các hệ thồng này rất cao. Ở nước ta đã có một số nhóm nghiên cứu và xây dựng hệ

thống giám sát giao thông (như nhóm nghiên cứu ở trường ĐH GTVT, sử dụng xử lý

hình ảnh để giám sát phương tiện giao thông), tuy nhiên chúng vẫn chưa được triển

khai trong thực tế. Vì vậy một thiết bị giám sát giao thông hoạt động ổn định có độ

chính xác cao, giá thành thấp có ý nghĩa quan trọng để xây dựng hệ thống mạng giám

sát giao thông trong thành phố hay trên các tuyến đường cao tốc ở vùng ngoại thành

Trên thực tế có nhiều phương pháp để nhận biết phương tiện giao thông, sử

dụng nhiều loại cảm biến từ đơn giản đến tinh vi như: vòng từ, radar, cảm biến từ, phát

sóng siêu âm, camera Những loại cảm biến này có những ưu điểm và nhược điểm

riêng. Việc lựa chọn loại cảm biến phù hợp là cần thiết để xây dựng được thiết bị

mong muốn. Trong khoá luận này, em sẽ tìm hiểu một số loại cảm biến thông thường

đã được sử dụng trong thực tế ở một số nước trên thế giới, trong các hệ thống giám sát

giao thông. Cảm biến phù hợp nhất sẽ được lựa chọn để xây dựng thiết bị và thiết bị

phải được kiểm nghiệm trong thực tế đối với các yêu cầu đặt ra.