[实用新型]一种基于GMR传感器的ZigBee车辆检测系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种基于GMR传感器的ZigBee车辆检测系统，具体属于传感器和无线传感网络技术领域。

背景技术

智能交通系统（ITS）是当前交通领域的研究热点之一，车辆检测系统是ITS的重要环节，负责采集道路车辆的各种参数。传统车辆检测器，如感应线圈有破坏路面严重、使用寿命短等诸多缺点和局限，由此，人们不断提出新的替代方案。目前应用的车辆检测器普遍存在检测精度低、抗干扰性能差、受环境影响大等不足，而且，此类系统的节点之间多数采用有线的连接方式，存在布线麻烦、造价高、工期长、功耗大等缺点。因此，开发高精度、易安装、抗干扰性能强的无线车辆检测系统成为ITS领域亟需解决的问题。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种基于GMR传感器的ZigBee车辆检测系统，整体传感结构采用闭环系统结构，磁环和电磁补偿线圈对巨磁电阻芯片构成一个封闭结构，大幅度地降低了外部散杂磁场的影响及空间位置不确定性的影响，提高了传感器的抗干扰性。同时闭环磁补偿结构改善了磁性材料的磁滞效应引入的误差，提高巨磁电阻传感器的线性度及灵敏度。通过信号调理电路将采集的数据进行打包处理，并通过ZigBee无线网络系统将数据传输给上位机，实现车辆的检测。

本实用新型采用的技术方案是：一种基于GMR传感器的ZigBee车辆检测系统，包括传感器模块、信号调理模块、电源管理模块、FR接收模块，所述传感器模块包括GMR传感器、电磁转换单元、信号放大单元、反馈补偿单元；所述信号调理模块包括：温度补偿电路、运算放大电路、功率放大电路、输出采样部分；所述的电源管理模块采用太阳能电池为主，锂电池为辅的系统；所述的FR接收模块包括主控模块、射频收发模块、调试模块、复位电路；

所述的传感器模块采用闭环结构，组成一个由运放和反馈线圈组成的反馈回路，将GMR传感器嵌入环形铁芯开口气隙中，信号放大单元与环形铁芯相连，反馈补偿单元与环形铁芯相连；电磁转换单元与信号调理模块中的温度补偿电路相连，电磁转换单元利用电桥结构将电阻的变化以电压形式输出，输出与被测电流成正比，实现电流信号的量测功能；温度补偿电路与运算放大器相连；运算放大器与功率放大电路相连；输出采样部分与FR接收模块中的主控模块相连，射频收发模块、调试模块、复位电路均与主控模块相连；电源管理模块为传感器模块、信号调理模块、FR接收模块供电。

包括传感器模块、信号调理模块、电源管理模块、FR接收模块，其中所述的传感器模块与信号调理模块相连；信号调理模块与FR接收模块相连；电源管理模块与传感器模块、信号调理模块、FR接收模块相连。

所述的GMR传感器采用传感器GMR SA-02作为敏感元件。

所述的信号调理模块中温度补偿电路采用单运放仪用放大器OP07。

所述的信号调理模块中运算放大电路采用仪用放大器INA118芯片。

所述的信号调理模块中功率放大电路采用L165芯片作为功率放大装置，采用双电源互补功率放大形式进行放大。

所述的FR接收模块中主控模块采用CC2530作为主控芯片。

本实用新型的工作原理是：地球是一个大磁体，在其周围形成地磁场，汽车可以看作由多个双极性磁铁组成的铁磁物体，这些双极性磁铁具有一定的极化方向，能够引起地球磁场的变化。当车辆进入传感器测量范围内时，前端发动机、车轴等内部铁磁物质会对地磁场产生影响使其发生扭曲和畸变，而这些变化会因车辆铁磁结构和行驶快慢不同而不同，即不同类型的、不同行驶方向、不同行驶速度的车辆对地磁场的干扰都有一定差别的。因此，可通过检测和分析地磁场的这种变化特征来来区分车辆类型，判断行驶方向，估算行驶速度。利用GMR传感器检测车辆对磁场的变化，完成扰动信号采集，通过信号调理模块对采集的数据进行打包处理，并通过ZigBee无线网络系统将数据传输给上位机，实现车辆的检测。

本实用新型的有益效果为：整体传感结构采用闭环系统结构，磁环和电磁补偿线圈对巨磁电阻芯片构成一个封闭结构，大幅度地降低了外部散杂磁场的影响及空间位置不确定性的影响，提高了传感器的抗干扰性。同时闭环磁补偿结构改善了磁性材料的磁滞效应引入的误差，提高巨磁电阻传感器的线性度及灵敏度。同时结合低成本、低功耗、自组网的ZigBee无线通信技术，使其具有更高的可靠性和更简单的电路结构，且受环境影响小、抗干扰能力强、对路面破坏小、成本低廉、安装简单。

附图说明

图1为本实用新型的系统结构示意图；

图2为本实用新型的闭环结构GMR传感器示意图；