CS251863B1

CS251863B1 - Magnetometric detector, especially for transport purposes

Info

Publication number: CS251863B1
Application number: CS85627A
Authority: CS
Inventors: Zdenko Cech; Vaclav Smolik; Martin Spitz
Original assignee: Zdenko Cech; Vaclav Smolik; Martin Spitz
Priority date: 1985-01-30
Filing date: 1985-01-30
Publication date: 1987-08-13
Also published as: CS62785A1

Abstract

Magnetometrický detektor je určen pro zjišťování parametrů dopravy, jako je indikace přítomnosti a průjezdu, měření rychlosti a četnosti průjezdů dopravního prostředku. Základní prvek tvoří diferenciální indukční sonda. Kondenzátorem, který je připojen ha výstup, je sonda vyladěna na druhý harmonický kmitočet budicího napětí obdélníkového' průběhu. Sonda je buzena optimálním kmitočtem a amplitudou střídavého napětí, při kterém je největší amplituda výstupního napětí bez zavedených zpětných vazeb. Výstupní napětí sondy je vzorkováno* 1 a napětí z dolnOfrekvenční propusti kompenzuje přes zpětnovazební člen žádoucí změny a napětí z integračního členu kompenzuje nežádoucí změny magnetického» pole v sondě. Magnetometrický dopravní detektor je možno» použít všude tam, kde je potřeba zjišťovat dopravní prostředky, nebo předměty z feromagnetického» materiálu na vzdálenost do 3 metrů.The magnetometric detector is designed for detecting traffic parameters, such as indicating the presence and passage, measuring the speed and frequency of vehicle passages. The basic element is a differential induction probe. The probe is tuned to the second harmonic frequency of the rectangular excitation voltage by a capacitor connected to the output. The probe is excited by the optimal frequency and amplitude of the alternating voltage, at which the amplitude of the output voltage is the largest without introduced feedback. The output voltage of the probe is sampled* 1 and the voltage from the low-frequency pass-through compensates for the desired changes via the feedback element, and the voltage from the integration element compensates for the unwanted changes in the magnetic field in the probe. The magnetometric traffic detector can be used wherever it is necessary to detect vehicles or objects made of ferromagnetic material at a distance of up to 3 meters.

Description

Vynález' řeší magnetometrický detektor, zvláště pro dopravní účely, určený pro zjišťování parametrů dopravy. Detektor indikuje průjezd nebo přítomnost dopravního prostředku v zóně řízení, jeho rychlost, a může být využíváno* v automatizovaných systémech řízení· a nebo sledování dopravy.The present invention provides a magnetometric detector, particularly for transport purposes, intended for detecting transport parameters. The detector indicates the passage or presence of a vehicle in a control zone, its speed, and can be used in automated control and / or traffic monitoring systems.

Nevýhodou stávajících zařízení je napájení sondy napětím sinusového průběhu, změna citlivosti při změně parametrů jednotlivých prvků, nízká citlivost daná asynchronní detekcí a složitá stabilizace budicího napětí. Uvedené nevýhody mají magnetometrické detektory v různé míře. Pokud jsou schopny samy kompenzovat nežádoucí magnetická pole, nemají možnost rychlého nastavení po instalaci zařízení, nebo, při výpadku napájení v průběhu činnosti.The disadvantage of existing devices is the power supply of the probe by sinusoidal voltage, change in sensitivity when changing parameters of individual elements, low sensitivity due to asynchronous detection and complex stabilization of the excitation voltage. Magnetometric detectors have different disadvantages. If they are able to compensate for unwanted magnetic fields themselves, they do not have the ability to quickly set up after installing the device or, in the event of a power failure during operation.

Podstata rnagnetometrického detektoru podle vynálezu spočívá v tom, že výstup snímacího prvku, tvořeného* diferenciální indukční sondou, je naladěn kondenzátorem, se kterým tvoří rezonanční obvod, na druhý harmonický kmitočet budicího napětí. Výstupní napětí, jehož amplituda je úměriná změně magnetického pole, která je způsobena dopravním prostředkem, se vzorkuje a přivádí na dolnofrekvenční propust, která odfiltruje druhý harmonický kmitočet a propustí jen užitečný signál. Z výstupu dolnofrekvenční propusti, který je zároveň výstupem detektoru, se zavádí přes zpětnovazební člen nia výstup snímacího- prvku záporná zpětná vazba, kompenzující změny magnetického pole. Zavedením této zpětné vazby se dociluje zvýšení přesnosti a stability zařízení.The principle of the rheometry detector according to the invention is that the output of the sensing element formed by the differential inductive probe is tuned to the second harmonic frequency of the excitation voltage by a capacitor with which it forms a resonant circuit. The output voltage, the amplitude of which is proportional to the change in the magnetic field caused by the vehicle, is sampled and applied to the low-pass filter, which filters out the second harmonic frequency and passes only the useful signal. From the low-pass filter output, which is also the output of the detector, a negative feedback is applied via the feedback element and the output of the sensor element to compensate for changes in the magnetic field. By introducing this feedback, the accuracy and stability of the device is increased.

Magnetické pole Země, rušivá magnetická pole, jakož i pomalé změny na výstu, detektoru způsobené nejrůznějšími vlivy jsou kompenzovány tím způsobem, že napětí z integrátoru s velkou časovou konstantou je zavedeno přes zpětnovazební člen tak, aby v klidovém režimu bylo výstupní napětí nulové a reagovalo pouze na žádoucí změny magnetického pole. Časovou konstantu integrátoru je možné, pro· rychle sesouhlaseiní, zmenšit automaticky při zapnutí, nebo vnějším povelem.Earth's magnetic field, interfering magnetic fields, as well as slow detector changes due to various influences are compensated by the fact that the voltage from the large time constant integrator is applied through the feedback element so that the output voltage is zero and only responds the desired changes in the magnetic field. The integrator time constant can be reduced automatically at power-on or by external command for quick alignment.

Snímací prvek je buzen napětím obdélníkového tvaru, optimální amplitudy a kmitočtu. Optimum se zjišťuje pro konkrétní typ diferenciální indukční sondy tak, že měníme postupně kmitočet a potom amplitudu budicího napětí a hledáme největší amplitudu druhého harmonického kmitočtu při odpojených zpětnovazebních členech a při magnetickém poli, které nezpůsobí přesycení jádra snímacího prvku. Rozladění snímacího- prvku vlivem změny velikosti napájecího* napětí zesilovače je odstraněno závislostí kmitočtu generátoru na napájecím napětí.The sensing element is driven by voltage of rectangular shape, optimal amplitude and frequency. The optimum is determined for a particular type of differential inductive probe by gradually changing the frequency and then the amplitude of the excitation voltage and looking for the largest amplitude of the second harmonic frequency at the disconnected feedback members and at the magnetic field that does not cause the sensor core to become oversaturated. The tuning of the sensing element due to the change in the supply voltage * of the amplifier is eliminated by the dependence of the generator frequency on the supply voltage.

Hlavními výhodami rnagnetometrického detektoru podle tohtoto vynálezu jsiou: vysoká citlivost a stabilita při jednoduchosti a nízké ceně, ,a dále možnost rychlého sesouhlasení při zapnutí, nebo- v průběhu činnosti.The main advantages of the magnetomagnetic detector according to the invention are: high sensitivity and stability at simplicity and low cost, and the possibility of rapid matching at start-up or during operation.

Na výkresu je blokové schéma zapojení rnagnetometrického dopravního detektoru.The drawing is a block diagram of the wiring of a magnetometric transport detector.

Magnetometrický detektor má snímací prvek tvořený diferenciální indukční sondou 1. K výstupu solndy je paralelně připojen kondenzátor 5 a přes oddělovací kondenzátní’ 6 vzorkovací obvod 7, výhodně tvořený tranzistorem v inverzním zapojení. Výstup vzorkovacího obvodu 7 je spiojen se vstupem aktivní dolnofrekvenční propusti 8 prvního nebo vyššího* řádu. Výstup dolnofrekvenční propusti 8 je výstupním signálem z-ařízení a je spojen jednak s integrátorem 10, jednak se zpětnovazebním členem 9. Integrátor 10 má vstup pro řízení časové konstanty a jeho výstup je spojen se zpětnovazebním členem 11, který je výhodně tvořen stejně jako zpětnovazební člen 9 odporem.The magnetometric detector has a sensing element formed by a differential inductive probe 1. A capacitor 5 is connected in parallel to the solnda output and a sampling circuit 7, preferably formed by an inverse-connected transistor, is connected via a condensate separator 6. The output of the sampling circuit 7 is coupled to the input of the first or higher order active low pass filter 8. The low-pass filter output 8 is an output signal of the device and is coupled to both the integrator 10 and the feedback member 9. The integrator 10 has a time constant control input and its output is coupled to the feedback member 11, which is preferably formed in the same way as the feedback member. 9 resistance.

Generátor střídavého napětí 2 pravoúhlého průběhu má kmitočet závislý na napájecím napětí. Jeho výstup je připojen jednak na vzorkovací obvodu 7, jednak na dělič kmitočtu 3, který je tvořen bistabilním klopným obvodem, jehož výstup je zapojen na zesilovač 4, tvořený komplementárními tranzistory. Výstup zesilovače 4 je spojen se vstupem snímacího prvku.The AC voltage generator 2 of the rectangular waveform has a frequency dependent on the supply voltage. Its output is connected both to the sampling circuit 7 and to the frequency divider 3, which is formed by a bistable flip-flop, the output of which is connected to an amplifier 4 formed by complementary transistors. The output of the amplifier 4 is connected to the input of the sensing element.

Funkce zařízení podle vynálezu je následující: po připojení zařízení k napájení při nepřítomnosti dopravního prostředku se ve snímacím prvku pomocí integrátoru 10 zkompe-nzují všechna vnější pole tak, že na výstupu zařízení je nulové napětí. Tato kompenzace může proběhnout i rychle při změně časové konstanty integrátoru. Ta může být automatická, nebo řízená vnějším povelem.The function of the device according to the invention is as follows: after connection of the device to the power supply in the absence of a means of transport, all external fields in the sensor element are compensated in the sensor element so that there is zero voltage at the device output. This compensation can also occur quickly when the integrator time constant is changed. This can be automatic or controlled by an external command.

Přihlížení dopravního prostředku způsobí ve snímacím prvku změnu magnetického pole a na výstupu detektoru se objeví napětí úměrné této změně. Integrátor 10 tuto změnu magnetického pole nezkompenzuje, protože jehlo často-vá konstanta je mnohem delší, než je doba setrvání dopravního prostředku v dosahu detektoru.Viewing the vehicle causes a change in the magnetic field in the sensing element, and a voltage proportional to this change appears at the output of the detector. The integrator 10 will not compensate for this change in magnetic field, since the needle often constant is much longer than the residence time of the vehicle within the detector range.

Zařízení podle vynálezu může být využito v systémech automatického řízení dopravy, nebo při zjišťování a sběru dat o dopravě. Dále může být využíváno v automatických systémech řízení výrobních procesů a dalších systémech, které potřebují zjišťovat dopravní prostředky, nebo předměty z feromagnetického materiálu do vzdálenosti 3 metrů.The device according to the invention can be used in automatic traffic control systems or in the detection and collection of traffic data. Furthermore, it can be used in automated production process control systems and other systems that need to detect vehicles or objects made of ferromagnetic material within 3 meters.

Claims

A magnetometric detector particularly for legal purposes with a differential induction probe having an excitation and sensing winding, characterized in that the rectangular AC generator (2) has an output connected to the control input of the sampling circuit (7) and the frequency divider (3) whose output is connected to the input of the amplifier (4) and which has an output connected to the excitation winding of the differential induction probe (1), whose sensing winding is connected to the tuning tuner

BACKGROUND OF THE INVENTION to a capacitor (5), to the output of feedback members (9) and (11), and to a decoupling capacitor (6) and the other end connected to the inlet of the sampling circuit (7) whose output is connected to the low-pass filter the output of which is at the same time the output of the detector and connected to the first feedback member (9) and the input of the integrating member (10) having a quick matching input whose output is connected to the second feedback member (11).