专利名称：车速模拟装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及交通控制系统领域，特别是涉及一种车速模拟装置。
背景技术：
随着智能交通的发展，各种车辆检测器在工程中得到大量运用。车辆检 测器以机动车辆为检测目标，检测车辆的通过或存在状况，其作用是为智能 交通控制系统提供足够的信息以便进行最优的控制。常用的车辆检测器主要 有感应式环形线圈车辆检测器、雷达4全测器以及基于计算机视觉技术的视频 检测器等。其中，感应式环形线圈车辆检测器具有性能稳定、电路筒单、成 本低、使用方便、免维护等优点，因而在工程中得到广泛的运用。
环形线圈车辆检测器是一种基于电磁感应原理的车辆检测器，在车辆经 过道路检测点地表上埋入一个环形线圏，它作为车辆检测器的传感器，并在
线圈内通一定的振荡工作电流。当车辆通过环形地感线圈上时，车辆自身4失 质切割磁力线，引起线圈回路电感量的变化，检测器通过检测该电感量就可 以检测出车辆的存在。如果使用两个(或是多个)地感线圏，用车辆通过前 后线圈的时间差以及前后线圈的距离，就可以计算出车辆的速度了。
车辆检测器是智能交通控制系统中的一个重要环节，因此，对环形线圈 车辆检测器精度检查和使用了环形线圈车辆检测器的工程质量检验也非常重 要。目前，常用实际车辆行驶来进行精度检查和工程质量检验，但是这样的 检验方法不仅操作不方便，而且成本也较高。
实用新型内容
本实用新型解决的问题是，提供一种车速模拟装置，模拟以预定速度行 驶的实际车辆。为解决上述问题，本实用新型提供一种车速模拟装置，包括
磁场产生单元，包括至少两个线圏；
开关单元，包括至少两个开关元件，分别对应连接所述线圈； 控制单元，以预定时间间隔分别开启两个开关元件，^使与所述开关元件
连接的线圏中产生电流，所述预定时间间隔等于两个线圈之间的距离除以预
定车速。
可选的，所述控制单元包括记录单元，记录预定车速和两个线圏之间 的距离；计算单元，计算预定时间间隔，所述预定时间间隔等于两个线圈之 间的距离除以预定车速；发送单元，在第一预定时间和第二预定时间分别发 送第一控制信号和第二控制信号，所述第一控制信号和第二控制信号分别控 制开启两个开关元件，所述第二预定时间与第一预定时间之差为所述计算得 到的预定时间间隔。
可选的，所述线圈铺设于车辆^r测器的地感线圈上。
可选的，所述车速模拟装置还包括比较单元，计算车速，并比较所述 预定车速和计算得到的车速，所述车速等于两个地感线圏之间的距离除以两 个地感线圈电感量发生变化的时间间隔。
可选的，所述线圏略小于地感线圈。
可选的，所述线圈的匝数大于等于10。
可选的，所述开关元件为开关三极管或金属氧化物半导体晶体管。
可选的，所述车速模拟装置还包括緩冲单元，连接在所述控制单元和 开关单元之间，输出控制所述开关元件的控制信号。
可选的，所述控制单元通过计算机或单片机实现。
可选的，所述的车速模拟装置还包括电源，在所述开关元件开启时， 向所述与开关元件连接的线圏供电。
可选的，所述电源为充电电池或干电池。上述车速模拟装置可以模拟以预定车速行驶的实际车辆，其结构简单、 操作方便、成本较低，并且可以轻易达到实际车辆行驶达不到的高速。相较 于现有使用实际车辆行驶来检验车辆检测器，使用上述车速模拟装置可以使 检验更精确，并且由于车速模拟装置可以模拟高速行驶的实际车辆，因而使 得检验的范围更大。
图1是本实用新型车速模拟装置的一种实施方式的结构示意图； 图2是本实用新型车速模拟装置的另 一种实施方式的结构示意图； 图3是本实用新型车速模拟装置的一个实施例电路图； 图4和图5是本实用新型车速模拟装置的线圏和车辆检测器的地感线圏 的大小和位置关系示意图6是图3所示的车速模拟装置的控制单元发送控制信号的流程图7是本实用新型车速模拟装置的另一个实施例电路图8是图7所示的车速模拟装置的控制单元发送控制信号的流程图。
具体实施方式
本实用新型实施方式的车速模拟装置是以一定的时间间隔在相隔一定距 离的前后两个线圈里通以电流，从而模拟车辆行驶的速度。
将车速模拟装置的线圈覆盖在车辆检测器的环形地感线圏上方，在线圈
中通以电流，因为电流产生磁场，这个磁场能使车辆4全测器的地感线圏的磁 力线发生变化，从而引起地感线圈回路的电感量的变化，即可以模拟车辆经 过地感线圈上方的情形。因此，以一定的时间间隔在前后两个线圈里通以电 流，就可以才莫拟车辆以 一定的速度通过地感线圈上方的情形。
以下结合附图和实施例对本实用新型具体实施方式
做详细的说明。
图1是本实用新型车速模拟装置的一种实施方式的结构示意图，所示车速模拟装置包括；兹场产生单元ll、开关单元12和控制单元13。
磁场产生单元11，包括至少两个线圈，对线圈通电后，在线圈中产生电 流，电流产生磁场。所述线圏由多匝导线组成，线圈的个数可以根据实际工 程需要选择，可以有两个,三个或是多个。
开关单元12,包括至少两个开关元件，分别连接线圈。开关单元12控制 线圈中的电流，开关元件开启，与之连接的线圈通电，线圈中产生电流；开 关元件关断，与之连接的线圏断电，线圈中没有电流。所述开关元件的个数 对应与所述线圏的个数相同，即一个开关元件连接一个线圈，以控制所连接 的线圈中电流的有无。
控制单元13,以预定时间间隔分别开启两个开关元件，^使与所述开关元 件连接的线圈中产生电流，所述预定时间间隔等于两个线圈之间的距离除以 预定车速。在车辆行驶的速度(预定车速)确定后，若已知两个线圈之间的 距离，就可以计算出对两个线圏通电的时间间隔。因此，本实用新型的车速 模拟装置可以用于模拟车辆行驶的速度。
控制单元13可以包括记录单元130、计算单元131和发送单元132。
记录单元130,记录预定车速和两个线圏之间的距离。
计算单元131，计算预定时间间隔，所述预定时间间隔等于两个线圈之间 的距离除以预定车速。
发送单元132,在第一预定时间和第二预定时间分别发送第一控制信号和 第二控制信号，所述第一控制信号和第二控制信号分别控制开启两个开关元 件，所述第二预定时间与第一预定时间之差为所述计算得到的预定时间间隔。
将^f兹场产生单元的线圈分别铺设于车辆#:测器的环形地感线圈上，就可 以模拟车辆以一定的速度通过环形地感线圈上方的情形，图2是本实用新型
车速模拟装置的另一种实施方式的结构示意图，与图l相比，图2所示的车 速模拟装置还可以包括比较单元23,计算车速，并比较计算得到的车速和个地感线圈之间的距离除 以两个环形线圈电感量发生变化的时间间隔。
在车速模拟装置的线圈中通以电流，因为电流产生磁场，这个磁场能使
下面的环形地感线圏的》兹力线发生变化，乂人而引起环形线圈回路的电感量的 变化，分别记录两个环形线圈电感量发生变化的时间，然后计算时间差，即 两个环形线圈电感量发生变化的时间间隔。
根据所述时间间隔和两个环形线圈之间的距离计算车速。将两个环形线 圏之间的距离除以计算得到的时间间隔，可以得到车辆行驶的速度，这个速
度就是车辆检测器检测到的车速。将计算得到的车速与控制单元13记录的预
定车速进行比较，就可以得到车辆检测器检测车辆行驶速度的精度，从而实 现了对车辆检测器的精度检验。
比较单元23也可以由其它装置实现，例如，可以通过计算机记录环形地 感线圏的电感量发生变化的时间，然后计算时间间隔和车速。
图3是本实用新型车速模拟装置的一个实施例电路图，本实施例中，磁 场产生单元11的线圏和开关单元12的开关元件是以两个为例进行说明的。
如图3所示，磁场产生单元包括两个线圏lla、 llb。考虑到磁场强度公 式11=111(其中，I是流过螺线管的电流，n是单位长度内的螺线管圏数)和 对地感线圈产生的影响大小要恒定的要求，线圈的匝数要有一定数量，最好 10匝以上，并且线圈的大小要求能摆放在地感线圏内并尽量贴地感线圈的内 周，也就是说，线圈应略小于环形地感线圈。
图4和图5是本实用新型车速模拟装置的线圏和车辆检测器的地感线圏 的大小和位置关系示意图。其中，图4是路面俯视图，图5是沿图4的A-A 线的剖视图。图4中，外周为车辆检测器的地感线圏切割槽沟41在路面上切 痕，内周为车速模拟装置的磁场产生单元的线圈42。图5中，车速模拟装置 的线圈42铺设于车辆检测器的地感线圈43上方的路面44上，线圏42贴近地感线圏切割槽沟41的内周。
开关单元12的开关元件包括两个开关三才及管12a、 12b，例如TIP41C, 开关三极管具有延时时间非常小的特性。开关三极管12a的发射极连接线圈 lla,集电极连接电源15,基极输入控制信号C11;开关三极管12b的发射极 连接线圈12a,集电极连接电源15，基极输入控制信号C21。控制信号Cll 控制开关三极管12a的开启和关断，开关三极管12a开启后，电源15通过开 关三极管12a使线圏lla通电，在线圏lla中产生电流。控制信号C21控制 开关三极管12b的开启和关断，开关三极管12b开启后，电源15通过开关三 极管12b使线圈llb通电，在线圈lib中产生电流。在其它实施例中，开关 元件也可以是金属氧化物半导体(MOS)晶体管等其它具有开关特性的元件。
控制单元包括计算机(图中未示出)，计算机通过并口 13a发出控制信号 CIO、 C20，以在预定时间间隔分别开启开关三极管12a、 12b。计算机向并口 13a发送控制信号的流程如图6所示步骤S61,获取线圈lla、 llb之间的距 离和预定车速；步骤S62,计算预定时间间隔t;步骤S63,向并口 13a输出 控制信号C10;步骤S64，延时时间t;步骤S65，向并口 13a输出控制信号 C20。这个流程可以通过计算机程序来实现。在其它实施例中，控制单元也可 以由单片机(MCU)来实现。由计算机控制开关单元可以使车速模拟装置的 应用更为灵活。
为使控制开关三极管12a、 12b的控制信号更为稳定，图3所示的车速模 拟装置还包括緩冲单元14,连接在控制单元13和开关单元12之间。緩冲单 元14接收计算机向并口 13a发出的控制信号CIO、 C20,输出用于控制开关 三极管12a、 12b的控制信号C11、 C21。緩冲单元14，例如电气元件HC244， 对控制信号CIO、 C20起緩沖作用，可以得到更为稳定的控制信号Cll、 C12。
电源15可以是如图3所示的充电电源，在车速模拟装置工作时，充电器 对充电电源充电，因而使电源15能向线圈lla、 llb提供稳定的电压源。电源15也可以使用干电池或其它内阻较小的直流电源。另外，本实施例中，开关
三极管12a、 12b开启后，是由电源15向线圈lla、 llb供电，以使线圈lla、 llb通电，乂人而产生电流，在其它实施例中，也可以有其它方式向线圈lla、 llb供电，例如，可以通过计算才几直^^妄对线圏lla、 11b进4亍供电。
将图3所示的车速模拟装置的线圈lla、 llb分别铺设于两个车辆检测器的 环形地感线圏(下面分别称为第一环形线圈和第二环形线圈)正上方的路面 上，就可以模拟车辆以预定速度通过环形线圈上方的情形，已知环形线圏之 间的距离D,预定车速v，图3所示的车速模拟装置的工作过程如下所述
计算机计算预定时间间隔t, t = D/v;
计算机向并口13a写数据0x01,并口13a的引脚2有信号，其它引脚无信号， 即输出控制信号C10;
控制信号ClO緩冲后得到控制信号Cll,开启开关三极管12a,使线圏lla 通电，线圈lla中产生电流，因电流产生;兹场，使被线圏ll通盖的第一环形线 圏的磁力线发生变化，从而引起第一环形线圈的电感量发生变化，以此模拟 车辆通过第 一环形线圈的情况；
延时时间t;
计算机向并口13a写数据0x04,并口13a的引脚4有信号，其它引脚无信号， 即输出控制信号C20;
控制信号C20緩沖后得到控制信号C21,开启开关三极管12b，使线圏llb 通电，线圏llb中产生电流，因电流产生磁场，使被线圏llb覆盖的第二环形 线圈的磁力线发生变化，从而引起第二环形线圈的电感量发生变化，以此模 拟车辆通过第二环形线圈的情况；
计算机向并口13a写数据0x00,关断开关三极管12a、 12b。
若第一环形线圏的电感量发生变化的时间为tl ，第二环形线圈的电感量发 生变化的时间为t2,那么车辆检测器检测到的车速vt = D/(t2-tl),比较车速vt和预定车速V，就可以知道车辆检测器是否能精确检测车辆的速度。
图7是本实用新型车速模拟装置的另一个实施例电路图，本实施例中， 磁场产生单元的线圏和开关单元的开关元件是以三个为例进行说明的。
如图7所示，；兹场产生单元包括三个线圈lla、 llb、 llc。对应的，开关 单元的开关元件包括三个开关三极管12a、 12b、 12c,例如TIP41C。开关三 极管12a的发射极连接线圏lla,集电极连接电源15,基极输入控制信号C11; 开关三极管12b的发射极连接线圈12a,集电极连接电源15,基极输入控制 信号C21;开关三极管12c的发射极连接线圈llc,集电极连接电源15,基极 输入控制信号C31。控制信号Cll控制开关三极管12a的开启和关断，开关 三极管12a开启后，电源15通过开关三极管12a使线圈lla通电，在线圏lla 中产生电流。控制信号C21控制开关三极管12b的开启和关断，开关三极管 12b开启后，电源15通过开关三极管12b使线圈llb通电，在线圏llb中产 生电流。控制信号C31控制开关三极管12c的开启和关断，开关三极管12c 开启后，电源15通过开关三极管12c使线圈llc通电，在线圈llc中产生电 流。电源15可以4吏用千电池。
本实施例中，控制单元13为单片机实现，单片机发出控制信号C11、C21、 C31，以在预定时间间隔分别开启开关三极管12a、 12b、 13c。单片才几发送控 制信号的一个流程实例可以如图8所示步骤S81,获取线圈lla、 llb之间 的距离和预定车速，以及线圏llb、 llc之间的距离和预定车速；步骤S82, 计算预定时间间隔tl和t2;步骤S83,输出控制信号C11;步骤S84,延时时 间tl;步骤S85,输出控制信号C21;步骤S86,延时时间t2;步骤S87,输 出控制信号C31。
上述车速模拟装置结构简单、操作方便、成本较低，并且可以轻易达到 实际车辆行驶达不到的高速。相较于现有使用实际车辆行驶来检验车辆检测 器，使用上述车速模拟装置可以使检验更精确，并且由于车速模拟装置可以模拟高速行驶的实际车辆，因而使得检验的范围更大。
本实用新型虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本实用新 型，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做出 可能的变动和修改，因此本实用新型的保护范围应当以本实用新型权利要求 所界定的范围为准。
1权利要求1.一种车速模拟装置，其特征在于，包括磁场产生单元，包括至少两个线圈；开关单元，包括至少两个开关元件，分别对应连接所述线圈；控制单元，以预定时间间隔分别开启两个开关元件，使与所述开关元件连接的线圈中产生电流，所述预定时间间隔等于两个线圈之间的距离除以预定车速。
2. 根据权利要求1所述的车速模拟装置，其特征在于，所述控制单元包括 记录单元，记录预定车速和两个线圈之间的距离；计算单元，计算预定时间间隔，所述预定时间间隔等于两个线圈之间的 距离除以预定车速；发送单元，在第一预定时间和第二预定时间分别发送第一控制信号和第 二控制信号，所述第一控制信号和第二控制信号分别控制开启两个开关元件， 所述第二预定时间与第 一预定时间之差为所述计算得到的预定时间间隔。
3. 根据权利要求1所述的车速模拟装置，其特征在于，所述线圈铺设于车 辆检测器的地感线圏上。
4. 根据权利要求3所述的车速模拟装置，其特征在于，还包括比较单元， 计算车速，并比较所述预定车速和计算得到的车速，所述车速等于两个地感 线圈之间的距离除以两个地感线圈电感量发生变化的时间间隔。
5. 根据权利要求3所述的车速模拟装置，其特征在于，所述线圈略小于地 感线圈。
6. 根据权利要求1所述的车速模拟装置，其特征在于，所述线圈的匝数大 于等于10。
7. 根据权利要求1所述的车速模拟装置，其特征在于，所述开关元件为开 关三极管或金属氧化物半导体晶体管。
8. 根据权利要求1所述的车速模拟装置，其特征在于，还包括緩冲单元，连接在所述控制单元和开关单元之间，输出控制所述开关元件的控制信号。
9. 根据权利要求1所述的车速模拟装置，其特征在于，所述控制单元通过 计算机或单片机实现。
10. 根据权利要求1所述的车速模拟装置，其特征在于，还包括电源，在所述开关元件开启时，向所述与开关元件连接的线圏供电。
11. 根据权利要求IO所述的车速模拟装置，其特征在于，所述电源为充电电 池或干电池。
专利摘要一种车速模拟装置，包括磁场产生单元，包括至少两个线圈；开关单元，包括至少两个开关元件，分别对应连接所述线圈；控制单元，以预定时间间隔分别开启两个开关元件，使与所述开关元件连接的线圈中产生电流，所述预定时间间隔等于两个线圈之间的距离除以预定车速。所述车速模拟装置可以模拟以预定车速行驶的实际车辆，应用上述车速模拟装置可以检验车辆检测器，并且具有检验精确和检验范围大的优点。
文档编号G08G1/052GK201435153SQ20092007351
公开日2010年3月31日 申请日期2009年6月5日 优先权日2009年6月5日
发明者潘如松 申请人:上海高德威智能交通系统有限公司