无线低功耗地磁车辆检测传感器的设计

本无线地磁车辆检测传感器方案，主要由Freescale公司的微型、低功耗、3轴数字地磁仪MAG3110和TI公司带无线射频收发器核的低功耗微处理器CC430F5137组成。该传感器可以应用在停车场智能停车引导、智能交通管理等工程中，具有准确率高、对地面破坏小、安装方便等特点[1]。

1 停车场智能引导系统原理介绍

无线地磁车辆检测器是利用磁敏传感器实时检测车辆对地磁的影响，以判断停车位上是否有车辆停放，并将检测数据通过无线方式传送给无线检测接收机。

无线车辆检测接收机能接收无线地磁车辆检测器发送的信息，再通过无线或有线上传到控制中心。无线检测接收机可接收通信距离范围内30个无线车辆检测器的信号。停车场智能引导系统拓扑图，见图1。无线地磁车辆检测器的结构框图，见图2。无线地磁车辆信息接收机的结构框图，见图3。

2.1 无线地磁车辆信息接收机的硬件设计

无线地磁车辆信息接收机采用TI的CC430F5137处理器结合ember的Em357为核心的Zigbee Pro模块设计。提供RS232接口与服务器链接。外壳用金属屏蔽机箱，可以挂墙安装，天线外置。

2.2 无线地磁车辆检测器的硬件设计

无线地磁车辆检测器采用地磁检测芯片MAG3110结合CC430处理器设计。通过地磁场检测来判断车辆，普遍采用两种方式：对车辆经过时磁力线扭曲情况检测来判断;或则，检测车辆通过时对磁场的垂直和水平方向的磁场强度变化来判断[3]。本文的研究重点是判断某预定区域(停车位)是否有车辆的存在，采用后一种判断方式。汽车作为铁磁体，当其靠近地磁传感器时会引起磁力线的变化，通过监测这些微小变化，可以判断车位是否有汽车的存在。为了提高对停车位有无车辆判断的准确率，本次研究采用三轴磁阻传感器，结合光敏电阻和反射式光电传感器进行混合设计。

地磁车辆检测器选用开放的ISM微波频段，采用433MHz无线传感技术。内置高性能锂亚硫酰氯电池供电，采用低功耗设计可连续工作3到5年。

设备外壳设计类似圆形道钉结构，用高强度ABS和PC材料注塑成型，外形尺寸：直径126mm×高32mm。防水，抗酸碱腐蚀，抗冲撞。

2.2.1 核心处理器模块

地磁车辆检测器也是采用CC430F137主控制器，无线部分处理电路同接收机一致。外部接口电路还包含电池电压检测、地磁传感器、光敏电阻测量、反射式光电传感器测量和干簧管开断检测等电路。

2.2.2 地磁测量接口

地磁测量由Freescale的地磁信号传感器MAG3110组成[4]。该器件为3轴传感器，水平放置于与CPU间隔120mm的线路板一侧，以减少PCB(印制电路板)产生的电磁干扰对其影响。外围电路见图4。

2.2.3 光敏电阻和反射式光电传感器检测电路

光敏电阻检测用于提高对是否有车判别的准确率。本研究选用了电阻值为10kΩ的掺杂型光敏电阻，对(0.4~0.76)μm可见光响应，直径5mm。

为了尽可能避免斜射光源的干扰，设计时对光敏电阻的光感受面安装一个塑料导光器件，检测器外壳开孔镶嵌平面透光镜，安装模拟图见图5。

反射式光电传感器检测电路，需要消耗较大的功率，设计仅用于人工不定期对车位当前有无车辆的校准，通过服务器操作实现。设计选用检测距离为大于800mm的漫反射式光电传感器件。