【正文】 前的設(shè)計(jì)，最終及時(shí)的探索出了正確的方法。 產(chǎn)品功能 與技術(shù)指標(biāo) 該 多用途智能 交通 警示 燈 可實(shí)現(xiàn) 收到特定信號(hào)立即輸出信息、閃爍、單點(diǎn)自控、智能指揮 等多種 基本 控制功能 ， 經(jīng)過略微的改良可以滿足 交通信息采集 、系統(tǒng)遠(yuǎn)程維護(hù)、 線圈檢測(cè)及流量分析功能 ，應(yīng)用于社會(huì)生活中可以解決多種類型的交通安全問題。 基本原理 圖 1 原理示意圖 第 6 頁 共 19 頁 由圖 1 的原理示意可知， 當(dāng) 運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體（ 汽車 ） 經(jīng)過 埋于地下的 地 磁 感應(yīng)棒 附近時(shí)，擾動(dòng)原有恒定不變的地磁場(chǎng)，則此時(shí) 通過電磁線 圈的磁通量 Φ發(fā)生改變 。根據(jù) 法拉第電磁感應(yīng) 定律 ，穿過閉合回路所圍 曲面的磁通量發(fā)生變化時(shí)，回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與該磁通量對(duì)時(shí)間的變化率成正比 [8]。 可以理解為， 磁通量變化 則會(huì) 產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 。 因此，電磁感應(yīng)線圈 兩端會(huì)產(chǎn)生無規(guī)律的微小的多諧 波 ， 這個(gè)電磁線圈相當(dāng)于一個(gè)微小的 信號(hào) 源 。我們通過設(shè)置的 信號(hào)探測(cè)傳感器 （地磁感應(yīng)棒） 通過探測(cè)這個(gè)擾動(dòng)信號(hào)，就可以知道 某個(gè)時(shí)間是否有車輛經(jīng)過。 由于 磁通量的改變是微小的 ， 它 所產(chǎn)生的擾動(dòng)電壓也非常的小， 必須 采用相應(yīng)的集成運(yùn)放加以放大。 在傳感器后設(shè)計(jì)一個(gè)放大電路 ， 對(duì)放大后的信號(hào)采用單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器整形后獲得有用的代表汽車通過的方波 信號(hào)。 由于這個(gè)信號(hào) 燈需要保持發(fā)亮一定的時(shí)間， 我們 還 設(shè) 計(jì) 了一個(gè)可調(diào)時(shí)間的 延時(shí)電路 ， 使得 一旦 地磁感應(yīng)棒感應(yīng)到運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體時(shí) ，在 波形的 第一個(gè)下降沿信號(hào) 處 產(chǎn)生一個(gè) 高電平 。 當(dāng) 運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體離開地磁感應(yīng)棒時(shí)，會(huì)產(chǎn)生最后一個(gè)下降沿信號(hào)，此時(shí)， 延時(shí)電路產(chǎn)生作用，將這個(gè)高電平保持一個(gè)固定的時(shí)間。也就是說，當(dāng)汽車離開地磁感應(yīng)棒后，這個(gè)警示燈會(huì)在一個(gè)固定的時(shí)間內(nèi)打開。 為了 使警示燈達(dá)到閃爍的效果， 在延時(shí)電路后面再設(shè)計(jì) 一個(gè)自激震蕩器 ， 使得輸出 的高電平信號(hào)變 為 更引人注意 的方波信號(hào)（即閃爍時(shí)間） 。 整個(gè)波形信號(hào) 電壓 變化 如圖 2。其 中 t0為 地磁 傳感器第一次感應(yīng)到車 輛 擾動(dòng)地磁 的時(shí)刻 ， 擾動(dòng) 信號(hào)一直持續(xù)到 t1。 而 tw 為設(shè)定的延時(shí)時(shí)間 ， 為 1020 秒 。 t1 t0約等于 t1 t0‘ ， 為感應(yīng)時(shí)間，此時(shí)間相對(duì)于 tw 延時(shí)時(shí)間來說可以忽略。 為了驅(qū)動(dòng)更多的發(fā)光二極管，我們還設(shè)計(jì)了一個(gè)功率驅(qū)動(dòng)電路，使其驅(qū)動(dòng)我們所需要的高亮發(fā)光二極管 ，保證其發(fā)光、閃爍燈警示功能 。 而且 考慮到山區(qū)及偏遠(yuǎn)地區(qū)采用 電網(wǎng)供電 成本較高，安裝復(fù)雜。我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)采用太陽能電池板對(duì) 可充電電池進(jìn)行充電的電源電路，保證警示燈白天、黑夜、陰雨天都能正常工作 。 圖 2 電壓變化時(shí)序圖 所用 設(shè)備及材料 為了做好此項(xiàng)目，我們通過實(shí)地購買和淘寶采購的方式購置了許多實(shí)驗(yàn)和成品制作本次研究和開發(fā) 第 7 頁 共 19 頁 表 1 材料明細(xì)表 名 稱 數(shù) 量 單價(jià) （元） 名 稱 數(shù) 量 單價(jià) （元） 導(dǎo)線 線 若干 太陽能電池板 1 個(gè) 80 實(shí)驗(yàn) 板（ 5 排） 1 個(gè) 42 充電電池 1 個(gè) 120 電池盒（ 4 節(jié)） 1 個(gè) 電烙鐵 1 個(gè) 50 電池盒（ 2 節(jié)） 1 個(gè) 萬用表 1 個(gè) 50 芯片 若干 2 電阻 若干 發(fā)光二極管（ 3mm） 100 個(gè) 電容 若干 發(fā)光二極管（ 5mm） 100 個(gè) 燈罩 1 個(gè) 5 漆包線 1kg 50 剪線鉗 1 個(gè) 10 密封膠 5 組 開發(fā) 與設(shè)計(jì) 過程 本項(xiàng)目主要由三 大進(jìn)程組成， 一是確立目標(biāo)，二是設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)，三是制作與完善（如圖3 所示） 。期間碰到了許多問題，例如：設(shè)想很好但難以實(shí)現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)結(jié)果并非期望但找不出原因、成品電路板短路燒壞電池、不符合國家交通安全需要等 等。 雖然 這些問題看似無解，但我們憑借兩個(gè)人的力量也找到了其他的可行方案 。我們?nèi)藬?shù)少， 任務(wù)量非常的大，承受著比別人都重的壓力 ，解決其這些棘手的問題也比別人更加艱難 。 在這之中，我們付出了非常多的汗水：為了查資料在圖書館泡了幾天，為了買材料去了數(shù)次電子通信市場(chǎng) ，為了焊電路板每天工作到深夜 ??但再多的辛苦，只要做出了 我們想要的效果，獲得了應(yīng)有的 成績(jī)，那也是值得的。 圖 3 開發(fā)與設(shè)計(jì)流程圖 第 8 頁 共 19 頁 產(chǎn)品可行性 地磁感應(yīng)傳感器工作 的 可行性分析： 此傳感器靈敏度可以改變，如果設(shè)計(jì)放大倍數(shù)為 5000 倍，則可 以感知很微小的地磁擾動(dòng)，在自然環(huán)境的電磁干擾下也可閃爍。如果設(shè)計(jì)放大倍數(shù)為 1000 倍，則可以使得能檢測(cè)到很小體積的鐵磁性金屬物的運(yùn)動(dòng)。 為了提高穩(wěn)定性， 最終我們將放大倍數(shù)調(diào)整為 500 倍， 效果 約為 300ml 的鐵質(zhì)金屬空心殼（如紅牛飲料罐），在 20cm 的高度以 1m 每秒的速度通行 能夠準(zhǔn)確檢測(cè)到，而且不會(huì)出現(xiàn)誤報(bào)的情況，工作穩(wěn)定性好。 為了進(jìn)一步模擬實(shí)際工作情況，我們對(duì)電動(dòng)車進(jìn)行了檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)能夠準(zhǔn)確檢測(cè) 3m 以外的電動(dòng)車以正常速度通行的感應(yīng)信號(hào)。在此靈敏度下，機(jī)動(dòng)車的檢測(cè)也完全正常。 太陽能電池板供電的可行性 進(jìn)行分析： 假設(shè)山區(qū)的車流量為 1000 臺(tái) /天，五個(gè)串聯(lián)為一組的規(guī)格為 5MM 發(fā)光二極管工作時(shí)，其工作電流為 ， 總共有 28 組。假設(shè) 警示 燈的警示 時(shí)間為 20s，由于 它工作時(shí) 是閃爍的，占空比為 50%，則 實(shí)際每部車通過 的 總共 閃爍時(shí)間（即 工作時(shí)間 ） 只有 10s。由此 可以得出每天放電量為 28 20 1000247。 3600=35 mA * h。而我們所 采用的太陽能電池組 是規(guī)格為 電量 1600 mA*h，面積為 30cm 30cm 的 。 所以 ，它在 滿電狀態(tài) 時(shí)，供電時(shí)間約為 1600mA*h247。 35 = 天 。則表明，太陽能電池板即使在 不充電情況下 也可以持續(xù)供電一個(gè)月以上 ， 即使遇到 連續(xù)陰雨天氣 ， 也不 用擔(dān)心電量問題。根據(jù)全國的氣象資料，大部分地區(qū)歷史上最長(zhǎng)連續(xù)性陰雨天氣為 27 天，這也在該產(chǎn)品的工作能力內(nèi)。 充電電流為 100mA 時(shí)，則為電池組的 滿負(fù)荷充電狀態(tài) 。 假設(shè)每天有 8 小時(shí)的滿負(fù)荷充電狀態(tài) ， 則可充電800 mA * h，那么 大約 2 天就可以將電池重新充滿電（放電時(shí)的電流可以忽略不計(jì)）。這樣可以極大的保證該產(chǎn)品的 續(xù)航能力 ，太陽能供電從理論上來說完全可行。 以 圖 4 產(chǎn)品太陽能電池板實(shí)物圖 上數(shù) 據(jù)全部 為忽略芯片待機(jī)時(shí)候的耗電量 。 現(xiàn)在在全國大中城市，包括長(zhǎng)沙，都在斑馬線、學(xué)校、出口周圍相繼設(shè)立了帶太陽能板的黃色閃爍警示燈。這些警示燈一天 24 小時(shí)無間斷的持續(xù)工作，閃爍頻率高， LED 二極管皆為 10mm 規(guī)格的，所以耗電量自然要大于本產(chǎn)品。但他們的太陽能電池板面積 為 25cm25cm小于我們所設(shè)計(jì)的電池板，仍然可以投入到社會(huì)中使用。這更加表明我們的供電系統(tǒng)不成問題。 第 9 頁 共 19 頁 3. 產(chǎn)品應(yīng)用 急彎雨霧會(huì)車警示燈 公路急彎路段是指設(shè)計(jì)速度小于 60km/h，平面曲線半 徑（ R）小于下列數(shù)值（設(shè)計(jì)速度40km/h， R125m； 設(shè)計(jì)速度 30km/h， R60m； 設(shè)計(jì)速度 20km/h， R30m），且停車視距小于《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（ JTG B0120xx）規(guī)定的停車視距路段 [9]，它是行車中的交通事故多發(fā)地段。其事故的發(fā)生率大、事故嚴(yán)重程度高，所以行車時(shí)要格外注意。在急彎路段，由于視距條件受限，駕駛 員不能清楚的看到曲線另一側(cè)的道路和車輛，對(duì)于前方道路的走向和對(duì)面 來車不能很好的預(yù)判。在這種情況下，允許駕駛員進(jìn)行判斷、反應(yīng)和駕駛操作的時(shí)間比較短，如果車速過快，很有可能出現(xiàn)因避 讓不及時(shí)導(dǎo)致的對(duì)撞事故。另外，過快的車速有可能導(dǎo)致車輛駛出路外，發(fā)生較嚴(yán)重的側(cè)翻、墜坡等事故 [10]。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國急彎路上發(fā)生的交通事故占全部死亡事故的 %[11]。 20xx年道路交通事故統(tǒng)計(jì)調(diào)查表明， 1 次死亡 10 人以上特大交通事故中，與彎道相關(guān)的事故數(shù)占到總事故數(shù)的 50%， 所以， 彎道交通安全形勢(shì)不容樂觀。 而如今，市場(chǎng)上已經(jīng) 研發(fā)出 了 用 玻璃鋼 做鏡、 背 為 PC 面 的道路反光鏡并投入使用 。 該產(chǎn)品應(yīng)用于道路彎道處，可看到彎道另外一側(cè)的