Om de aanwezigheid van voertuigen bij slagbomen of verkeerslichten te detecteren worden detectielussen gebruikt. Zie figuur 1.
Een detectielus is een spoel van drie of vier draadwindingen vlak onder het wegdek. Door de spoel loopt een hoogfrequente sinusvormige wisselstroom. De detectielus staat in serie met de weerstand R. Zie figuur 2. De effectieve waarde van de spanning overR fungeert als sensorspanning.
Als er geen voertuig aanwezig is, heeft de amplitude van de wisselstroom door de detectielus een waarde van 12 mA en is de sensorspanning 5,0 V.
Opgaven
a) Bereken de waarde van R.
Men ontwerpt voor een bedrijfsparkeerplaats een automatisch systeem dat de slagboom bedient. Bij de slagboom wordt het kenteken digitaal gefotografeerd en volautomatisch nagegaan of het voertuig in de lijst staat van toe te laten voertuigen. Bij positieve herkenning wordt er een hoog signaal afgegeven. Verder zijn er twee detectielussen, een openingslus voor en een sluitlus na de slagboom. Als zich een voertuig boven een lus bevindt, ontvangt het systeem een laag signaal, anders een hoog signaal.
In figuur 3 is een deel van het automatische systeem getekend. Figuur 3 staat ook op de uitwerkbijlage.
Als het geheugen hoog is, is de slagboom open.
Het systeem moet voldoen aan de volgende eisen:
- Het systeem detecteert een voertuig als de spanning lager wordt dan 4,0 V.
- Als een voertuig door de openingslus wordt gedetecteerd én de kentekenherkenning levert een positief resultaat op, dan wordt de slagboom geopend.
- De slagboom wordt gesloten als het voertuig de sluitlus gepasseerd is, maar in alle gevallen na 8 s.
- De teller wordt na het sluiten van de slagboom gereset.
b) Teken in de figuur op de uitwerkbijlage de verwerkers en de verbindingen die nodig zijn om het systeem goed te laten werken.
Uitwerkbijlagen
Open de uitwerkbijlage bij de vraag van jouw keuze.
Uitwerkbijlage bij vraag (b)
Uitwerkingen
Open het antwoord op de vraag van jouw keuze.
Uitwerking vraag (a)
We hebben de formule R = U / Ieff nodig, waarin Ieff de effectieve stroomsterkte is (bij een wisselstroom met een zekere amplitude Imax). Bereken deze dus eerst: Ieff = 1/2√2 · Imax = 1/2√2 · 12·103 = 8,5 · 10-3 A.
Vervolgens geldt: R = U / Ieff = 5,0 / (8,5·10-3) = 5,9 · 102 Ω.
Uitwerking vraag (b)
- We willen acties bij een spanning lager dan 4,0 V. Standaard geven comparatoren een hoog signaal af als de spanning hoger is dan Uref: achter beide comparatoren moet dus een invertor.
- Uit de tweede eis blijkt dat we de signalen van openingslus en kentekenherkenner moeten combineren. Als beide een hoog signaal afgeven (dus: verbind ze met een EN-poort), dan moet de slagboom open (dus: verbind het resultaat met de set-ingang van de geheugencel).
- De slagboom kan door twee oorzaken sluiten: óf de sluitlus is gepasseerd, óf er zijn 8 seconden voorbij sinds de opening. De eerste oorzaak komt voort uit de sluitlus-comparator (met invertor), de tweede komt overeen met een hoog signaal uit de 8-uitgang van de teller. Verbind deze twee dus met een OF-poort. Het resultaat gaat naar de reset-ingang van de geheugencel; hierdoor zal een eventuele spanning verdwijnen en sluit de slagboom.
- Bij het laatste OF-resultaat willen we, zoals in de opgave staat, ook de teller terug op 0 zetten. Verbind de uitkomst van de OF-poort dus ook met de reset-ingang van de teller.
