【正文】 前的設(shè)計，最終及時的探索出了正確的方法。 產(chǎn)品功能 與技術(shù)指標 該 多用途智能 交通 警示 燈 可實現(xiàn) 收到特定信號立即輸出信息、閃爍、單點自控、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)遠程維護、 線圈檢測及流量分析功能 ，應(yīng)用于社會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 運動的導體（ 汽車 ） 經(jīng)過 埋于地下的 地 磁 感應(yīng)棒 附近時，擾動原有恒定不變的地磁場，則此時 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，回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢與該磁通量對時間的變化率成正比 [8]。 可以理解為， 磁通量變化 則會 產(chǎn)生感應(yīng)電動勢 。 因此，電磁感應(yīng)線圈 兩端會產(chǎn)生無規(guī)律的微小的多諧 波 ， 這個電磁線圈相當于一個微小的 信號 源 。我們通過設(shè)置的 信號探測傳感器 （地磁感應(yīng)棒） 通過探測這個擾動信號，就可以知道 某個時間是否有車輛經(jīng)過。 由于 磁通量的改變是微小的 ， 它 所產(chǎn)生的擾動電壓也非常的小， 必須 采用相應(yīng)的集成運放加以放大。 在傳感器后設(shè)計一個放大電路 ， 對放大后的信號采用單穩(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。 由于這個信號 燈需要保持發(fā)亮一定的時間， 我們 還 設(shè) 計 了一個可調(diào)時間的 延時電路 ， 使得 一旦 地磁感應(yīng)棒感應(yīng)到運動導體時 ，在 波形的 第一個下降沿信號 處 產(chǎn)生一個 高電平 。 當 運動的導體離開地磁感應(yīng)棒時，會產(chǎn)生最后一個下降沿信號，此時， 延時電路產(chǎn)生作用，將這個高電平保持一個固定的時間。也就是說，當汽車離開地磁感應(yīng)棒后，這個警示燈會在一個固定的時間內(nèi)打開。 為了 使警示燈達到閃爍的效果， 在延時電路后面再設(shè)計 一個自激震蕩器 ， 使得輸出 的高電平信號變 為 更引人注意 的方波信號（即閃爍時間） 。 整個波形信號 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 擾動地磁 的時刻 ， 擾動 信號一直持續(xù)到 t1。 而 tw 為設(shè)定的延時時間 ， 為 1020 秒 。 t1 t0約等于 t1 t0‘ ， 為感應(yīng)時間，此時間相對于 tw 延時時間來說可以忽略。 為了驅(qū)動更多的發(fā)光二極管，我們還設(shè)計了一個功率驅(qū)動電路，使其驅(qū)動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)及偏遠地區(qū)采用 電網(wǎng)供電 成本較高，安裝復(fù)雜。我們設(shè)計了一個采用太陽能電池板對 可充電電池進行充電的電源電路，保證警示燈白天、黑夜、陰雨天都能正常工作 。 圖 2 電壓變化時序圖 所用 設(shè)備及材料 為了做好此項目，我們通過實地購買和淘寶采購的方式購置了許多實驗和成品制作本次研究和開發(fā) 第 7 頁 共 19 頁 表 1 材料明細表 名 稱 數(shù) 量 單價 （元） 名 稱 數(shù) 量 單價 （元） 導線 線 若干 太陽能電池板 1 個 80 實驗 板（ 5 排） 1 個 42 充電電池 1 個 120 電池盒（ 4 節(jié)） 1 個 電烙鐵 1 個 50 電池盒（ 2 節(jié)） 1 個 萬用表 1 個 50 芯片 若干 2 電阻 若干 發(fā)光二極管（ 3mm） 100 個 電容 若干 發(fā)光二極管（ 5mm） 100 個 燈罩 1 個 5 漆包線 1kg 50 剪線鉗 1 個 10 密封膠 5 組 開發(fā) 與設(shè)計 過程 本項目主要由三 大進程組成， 一是確立目標，二是設(shè)計與實驗，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)想很好但難以實現(xiàn)、實驗結(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 ，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，那也是值得的。 圖 3 開發(fā)與設(shè)計流程圖 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)計放大倍數(shù)為 5000 倍，則可 以感知很微小的地磁擾動，在自然環(huán)境的電磁干擾下也可閃爍。如果設(shè)計放大倍數(shù)為 1000 倍，則可以使得能檢測到很小體積的鐵磁性金屬物的運動。 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 能夠準確檢測到，而且不會出現(xiàn)誤報的情況，工作穩(wěn)定性好。 為了進一步模擬實際工作情況，我們對電動車進行了檢測，發(fā)現(xiàn)能夠準確檢測 3m 以外的電動車以正常速度通行的感應(yīng)信號。在此靈敏度下，機動車的檢測也完全正常。 太陽能電池板供電的可行性 進行分析： 假設(shè)山區(qū)的車流量為 1000 臺 /天，五個串聯(lián)為一組的規(guī)格為 5MM 發(fā)光二極管工作時，其工作電流為 ， 總共有 28 組。假設(shè) 警示 燈的警示 時間為 20s，由于 它工作時 是閃爍的，占空比為 50%，則 實際每部車通過 的 總共 閃爍時間（即 工作時間 ） 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，供電時間約為 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)供電一個月以上 ， 即使遇到 連續(xù)陰雨天氣 ， 也不 用擔心電量問題。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，則為電池組的 滿負荷充電狀態(tài) 。 假設(shè)每天有 8 小時的滿負荷充電狀態(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（放電時的電流可以忽略不計）。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)品太陽能電池板實物圖 上數(shù) 據(jù)全部 為忽略芯片待機時候的耗電量 。 現(xiàn)在在全國大中城市，包括長沙，都在斑馬線、學校、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)計的電池板，仍然可以投入到社會中使用。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 急彎雨霧會車警示燈 公路急彎路段是指設(shè)計速度小于 60km/h，平面曲線半 徑（ R）小于下列數(shù)值（設(shè)計速度40km/h， R125m； 設(shè)計速度 30km/h， R60m； 設(shè)計速度 20km/h， R30m），且停車視距小于《公路工程技術(shù)標準》（ 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、事故嚴重程度高，所以行車時要格外注意。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，對于前方道路的走向和對面 來車不能很好的預(yù)判。在這種情況下，允許駕駛員進行判斷、反應(yīng)和駕駛操作的時間比較短，如果車速過快，很有可能出現(xiàn)因避 讓不及時導致的對撞事故。另外，過快的車速有可能導致車輛駛出路外，發(fā)生較嚴重的側(cè)翻、墜坡等事故 [10]。 據(jù)統(tǒng)計，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， 彎道交通安全形勢不容樂觀。 而如今，市場上已經(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