基于二阶滤波电路的ETC传感系统.pdf

本发明公开了基于二阶滤波电路的ETC传感系统，主要由信号采集模块，与信号采集模块相连接的脉冲检测电路(1)，与脉冲检测电路(1)相连接的转换电路(2)，同时与脉冲检测电路和转换电路相连接的锁相环电路(5)，与转换电路相连接的信号分析电路(3)，与信号分析电路(3)相连接的两级放大电路(4)组成，其特征在于：在锁相环电路(5)和两级放大电路(4)之间还设置有二阶滤波电路(6)；所述的二阶滤波电路(6)由运算放大器U等组成；本发明设置有二阶滤波电路，其可以避免输入信号波形幅值不同而造成信号失真，提高了传感系统的稳定性。

1.  基于二阶滤波电路的ETC传感系统，主要由信号采集模块，与信号采集模块相连接的脉冲检测电路(1)，与脉冲检测电路(1)相连接的转换电路(2)，同时与脉冲检测电路和转换电路相连接的锁相环电路(5)，与转换电路相连接的信号分析电路(3)，与信号分析电路(3)相连接的两级放大电路(4)组成，其特征在于：在锁相环电路(5)和两级放大电路(4)之间还设置有二阶滤波电路(6)；所述的二阶滤波电路(6)由运算放大器U，正相端与锁相环电路(5)相连接、反相端则顺次经电阻R16和电阻R18后与运算放大器U的负极相连接的非门K1，正极同时与锁相环电路(5)和两级放大电路(4)相连接、负极则经电阻R19和电阻R20后接地的极性电容C7，正相端经电阻R15后与极性电容C7的正极相连接、反相端则经电阻R17后与极性电容C7的负极相连接的非门K2，串接在运算放大器U的负极和输出端之间的电阻R21，以及与电阻R21相并联的极性电容C8组成；所述非门K2的正相端还与非门K1的反相端相连接，极性电容C7的正极还与电阻R16和电阻R18的连接点相连接，运算放大器U的正极与电阻R19和电阻R20的连接点相连接、输出端与两极放大电路(4)相连接。

2.  根据权利要求1所述的基于二阶滤波电路的ETC传感系统，其特征在于：所述的脉冲检测电路(1)由检测芯片M1，三极管VT1，一端与三极管VT1的基极相连接、另一端则与检测芯片M1的VCC管脚相连接的电阻R1，一端与三极管VT1的发射极相连接、另一端同时与检测芯片M1的THRE管脚和DIS管脚相连接的电阻R2，正极经电阻R3后与检测芯片M1的RESET管脚相连接、负极则与锁相环电路(5)相连的极性电容C1，以及正极与检测芯片M1的CONT管脚相连、负极与锁相环电路(5)相连接的极性电容C2组成；所述检测芯片M1的VCC管脚与信号采集模块相连接、GND管脚接地、OUT管脚和RESET管脚均与转换电路(2)相连接、TRI管脚与极性电容C1的正极相连接，三极管VT1的集电极接地。

3.  根据权利要求2所述的基于二阶滤波电路的ETC传感系统，其特征在于：所述的转换电路(2)由转换芯片M2，三极管VT2，三极管VT3，N极经电阻R4后与转换芯片M2的VCC管脚相连接、P极则与检测芯片M1的OUT管脚相连接的 二极管D1，正极与转换芯片M2的RE管脚相连、负极与锁相环电路(5)相连接的极性电容C3，一端与极性电容C3的负极相连接、另一端则与转换芯片M2的HTR管脚相连接的电阻R5，一端与转换芯片M2的VCC管脚相连接、另一端则与转换芯片M2的OUT管脚相连接的电阻R6，一端与转换芯片M2的VCC管脚相连接、另一端与三极管VT3的集电极相连接的电感L1，P极与三极管VT3的发射极相连接、N极则经极性电容C4后接地的二极管D3，以及P极与三极管VT2的基极相连接、N极则经电阻R7后与二极管D3的N极相连接的晶闸管D2组成；所述的转换芯片M2其VCC管脚与检测芯片M1的RESET管脚相连接、TR管脚与二极管D1的N极相连接、RE管脚和DIS管脚均与二极管D1的P极相连接、CON管脚与二极管D3的N极相连接、GND管脚接地，三极管VT2的集电极与转换芯片M2的HTR管脚相连、发射极接地，三极管VT3的基极与转换芯片M2的OUT管脚相连接、发射极与信号分析电路(3)相连接。

4.  根据权利要求3所述的基于二阶滤波电路的ETC传感系统，其特征在于：所述的锁相环电路(5)由三极管VT4，三极管VT5，三极管VT6，负极经电阻R8后与极性电容C1的负极相连接、正极则经电阻R9后与极性电容C1的负极相连接的极性电容C5，负极经电阻R10后与极性电容C2的负极相连接、正极与三极管VT6的发射极相连接的极性电容C6，一端与极性电容C2的负极相连接、另一端则与三极管VT5的集电极相连接的电阻R11，一端与极性电容C3的负极相连接、另一端则与三极管VT6的集电极相连接的电阻R12，一端与极性电容C3的负极相连接、另一端则经电阻R14后与三极管家VT6的集电极相连接的电阻R13组成；所述三极管VT4的集电极与极性电容C5的负极相连接、其发射极则与三极管VT5的发射极相连接、基极与极性电容C6的负极相连接，三极管VT5的基极与极性电容C5的正极相连接、发射极与三极管VT6的集电极相连接，三极管VT6的基极同时与电阻R13和电阻R14的连接点以及极性电容C7的正极相连接、集电极则与非门K1的正相端相连接。

5.  根据权利要求4所述的基于二阶滤波电路的ETC传感系统，其特征在于：所述的信号分析电路(3)由分析处理芯片M3，三极管VT7，一端与三极管VT7 的基极相连接、另一端与分析处理芯片M3的FX管脚相连接的电阻R23，负极与分析处理芯片M3的BE管脚相连接、正极则经电阻R24后与三极管VT7的发射极相连接的极性电容C8，正极与两极放大电路(4)相连接、负极接地的极性电容C10，以及一端与极性电容C8的正极相连接、另一端与极性电容C10的正极相连接的电阻R25组成；所述分析处理芯片M3的ET管脚与三极管VT3的发射极相连接、FU管脚与极性电容C10的正极相连接、BN管脚与两极放大电路相连接，三极管VT7的集电极接地。

6.  根据权利要求5所述的基于二阶滤波电路的ETC传感系统，其特征在于：所述的两极放大电路(4)由运算放大器U1，运算放大器U2，负极与极性电容C7的正极相连接、正极则与运算放大器U1的正极相连接的极性电容C9，一端与运算放大器U1的输出端相连接、另一端则与运算放大器U2的正极相连接的电阻R22，以及串接在运算放大器U2的正极和输出极之间的极性电容C11组成；所述运算放大器U1的负极与分析处理芯片M3的BN管脚相连，运算放大器U2的负极与极性电容C10的正极相连接。

基于二阶滤波电路的ETC传感系统
技术领域
本发明涉及电子领域，具体是指基于二阶滤波电路的ETC传感系统。
背景技术
目前我国的路桥收费主要是现金交易，存在很多不足：如车辆通行率低，出错概率大，管理极不方便。在财务管理方面，会产生许多不可弥补的漏洞，从而导致收费款项的流失；在车辆通行管理方面，由于缺乏必要的防范措施，使得冲卡车辆大幅度上升。而ETC系统采用一系列先进的设备技术，如电视监控系统、路障控制系统、计算机账务管理系统等，最大限度的提高车辆通行率，由于采用计算机管理帐务，克服了人工收费存在的种种问题，能够充分发挥公路运输潜能。提高了公路、桥梁的交通流量以及经济和社会效益。目前各种不停车自动收费系统已应用于国内一些高速公路上，并取得了一定的效果。
然而现有ETC系统的传感装置处理信息后信息容易失真，给ETC系统对车辆信息的识别带来了很大的影响。
发明内容
本发明的目的在于克服现有ETC系统的传感装置在处理信息后信息容易失真的缺陷，提供一种低失真度的基于二阶滤波电路的ETC传感系统。
本发明的目的通过下述技术方案实现：基于二阶滤波电路的ETC传感系统，主要由信号采集模块，与信号采集模块相连接的脉冲检测电路，与脉冲检测电路相连接的转换电路，同时与脉冲检测电路和转换电路相连接的锁相环电路，与转换电路相连接的信号分析电路，与信号分析电路相连接的两级放大电路，在锁相环电路和两级放大电路之间还设置有二阶滤波电路；所述的二阶滤波电路由运算放大器U，正相端与锁相环电路相连接、反相端则顺次经电阻R16和电阻R18后与运算放大器U的负极相连接的非门K1，正极同时与锁相环电路和两级放大电路相连接、负极则经电阻R19和电阻R20后接地的极性电容C7，正相端经电阻R15后与极性电容C7的正极相连接、反相端则经电阻R17后与极性电容C7 的负极相连接的非门K2，串接在运算放大器U的负极和输出端之间的电阻R21，以及与电阻R21相并联的极性电容C8组成；所述非门K2的正相端还与非门K1的反相端相连接，极性电容C7的正极还与电阻R16和电阻R18的连接点相连接，运算放大器U的正极与电阻R19和电阻R20的连接点相连接、输出端与两极放大电路相连接。
进一步的，所述的脉冲检测电路由检测芯片M1，三极管VT1，一端与三极管VT1的基极相连接、另一端则与检测芯片M1的VCC管脚相连接的电阻R1，一端与三极管VT1的发射极相连接、另一端同时与检测芯片M1的THRE管脚和DIS管脚相连接的电阻R2，正极经电阻R3后与检测芯片M1的RESET管脚相连接、负极则与锁相环电路相连的极性电容C1，以及正极与检测芯片M1的CONT管脚相连、负极与锁相环电路相连接的极性电容C2组成；所述检测芯片M1的VCC管脚与信号采集模块相连接、GND管脚接地、OUT管脚和RESET管脚均与转换电路相连接、TRI管脚与极性电容C1的正极相连接，三极管VT1的集电极接地。
所述的转换电路由转换芯片M2，三极管VT2，三极管VT3，N极经电阻R4后与转换芯片M2的VCC管脚相连接、P极则与检测芯片M1的OUT管脚相连接的二极管D1，正极与转换芯片M2的RE管脚相连、负极与锁相环电路相连接的极性电容C3，一端与极性电容C3的负极相连接、另一端则与转换芯片M2的HTR管脚相连接的电阻R5，一端与转换芯片M2的VCC管脚相连接、另一端则与转换芯片M2的OUT管脚相连接的电阻R6，一端与转换芯片M2的VCC管脚相连接、另一端与三极管VT3的集电极相连接的电感L1，P极与三极管VT3的发射极相连接、N极则经极性电容C4后接地的二极管D3，以及P极与三极管VT2的基极相连接、N极则经电阻R7后与二极管D3的N极相连接的晶闸管D2组成；所述的转换芯片M2其VCC管脚与检测芯片M1的RESET管脚相连接、TR管脚与二极管D1的N极相连接、RE管脚和DIS管脚均与二极管D1的P极相连接、CON管脚与二极管D3的N极相连接、GND管脚接地，三极管VT2的集电极与转换芯片M2的HTR管脚相连、发射极接地，三极管VT3的基极与转换芯片M2的OUT管脚相连接、发射 极与信号分析电路相连接。
所述的锁相环电路由三极管VT4，三极管VT5，三极管VT6，负极经电阻R8后与极性电容C1的负极相连接、正极则经电阻R9后与极性电容C1的负极相连接的极性电容C5，负极经电阻R10后与极性电容C2的负极相连接、正极与三极管VT6的发射极相连接的极性电容C6，一端与极性电容C2的负极相连接、另一端则与三极管VT5的集电极相连接的电阻R11，一端与极性电容C3的负极相连接、另一端则与三极管VT6的集电极相连接的电阻R12，一端与极性电容C3的负极相连接、另一端则经电阻R14后与三极管家VT6的集电极相连接的电阻R13组成；所述三极管VT4的集电极与极性电容C5的负极相连接、其发射极则与三极管VT5的发射极相连接、基极与极性电容C6的负极相连接，三极管VT5的基极与极性电容C5的正极相连接、发射极与三极管VT6的集电极相连接，三极管VT6的基极同时与电阻R13和电阻R14的连接点以及极性电容C7的正极相连接、集电极则与非门K1的正相端相连接。
所述的信号分析电路由分析处理芯片M3，三极管VT7，一端与三极管VT7的基极相连接、另一端与分析处理芯片M3的FX管脚相连接的电阻R23，负极与分析处理芯片M3的BE管脚相连接、正极则经电阻R24后与三极管VT7的发射极相连接的极性电容C8，正极与两极放大电路相连接、负极接地的极性电容C10，以及一端与极性电容C8的正极相连接、另一端与极性电容C10的正极相连接的电阻R25组成；所述分析处理芯片M3的ET管脚与三极管VT3的发射极相连接、FU管脚与极性电容C10的正极相连接、BN管脚与两极放大电路相连接，三极管VT7的集电极接地。
所述的两极放大电路由运算放大器U1，运算放大器U2，负极与极性电容C7的正极相连接、正极则与运算放大器U1的正极相连接的极性电容C9，一端与运算放大器U1的输出端相连接、另一端则与运算放大器U2的正极相连接的电阻R22，以及串接在运算放大器U2的正极和输出极之间的极性电容C11组成；所述运算放大器U1的负极与分析处理芯片M3的BN管脚相连，运算放大器U2的负极与极性电容C10的正极相连接。
本发明较现有技术相比具有以下优点及有益效果：
(1)本发明设置有二阶滤波电路，其可以避免输入信号波形幅值不同而造成信号失真，提高了传感系统的稳定性。
(2)本发明响应速度快、制造成本低。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
以上附图中的附图标记名称分别为：
1—脉冲检测电路，2—转换电路，3—信号分析电路，4—两极放大电路，5—锁相环电路，6—二阶滤波电路。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例
如图1所示，本发明所述的基于二阶滤波电路的ETC传感系统，主要由信号采集模块，与信号采集模块相连接的脉冲检测电路1，与脉冲检测电路相连接的转换电路2，同时与脉冲检测电路和转换电路相连接的锁相环电路5，与转换电路2相连接的信号分析电路3，与信号分析电路3相连接的两级放大电路4。为了能够实现本发明的目的，在锁相环电路5和两级放大电路4之间还设置有二阶滤波电路6。该信号采集模块采用型号为C2000KAI4采集模块，其具有良好的过流、过压、防反接保护功能。
其中，二阶滤波电路6由运算放大器U，电阻R15，电阻R16，电阻R17，电阻R18，电阻R19，电阻R20，电阻R21，极性电容C7，极性电容C8，非门K1，非门K2组成。非门K1的正相端与锁相环电路5相连接、反相端则顺次经电阻R16和电阻R18后与运算放大器U的负极相连接，极性电容C7的正极同时与锁相环电路5和两级放大电路4相连接、负极则经电阻R19和电阻R20后接地，非门K2的正相端经电阻R15后与极性电容C7的正极相连接、反相端则经电阻R17后与极性电容C7的负极相连接，电阻R21串接在运算放大器U的 负极和输出端之间，极性电容C8则与电阻R21相并联。同时，非门K2的正相端还与非门K1的反相端相连接，极性电容C7的正极还与电阻R16和电阻R18的连接点相连接，运算放大器U的正极与电阻R19和电阻R20的连接点相连接、输出端与两极放大电路4相连接。二阶滤波电路6通过非门K1和非门K2的作用，可以避免输入信号波形幅值不同而造成处理后的信号失真，提高了传感系统的稳定性。
同时，脉冲检测电路1由检测芯片M1，三极管VT1，一端与三极管VT1的基极相连接、另一端则与检测芯片M1的VCC管脚相连接的电阻R1，一端与三极管VT1的发射极相连接、另一端同时与检测芯片M1的THRE管脚和DIS管脚相连接的电阻R2，正极经电阻R3后与检测芯片M1的RESET管脚相连接、负极则与锁相环电路5相连的极性电容C1，以及正极与检测芯片M1的CONT管脚相连、负极与锁相环电路5相连接的极性电容C2组成；所述检测芯片M1的VCC管脚与信号采集模块相连接、GND管脚接地、OUT管脚和RESET管脚均与转换电路2相连接、TRI管脚与极性电容C1的正极相连接，三极管VT1的集电极接地。当信号采集模块接收到天线传输过来的车辆信号时其会传输给该脉冲检测电路1，脉冲检测电路1可以检测所接收到的车辆脉冲信号是否有差错，并进行纠正，使其输出的信号更准确。为了保证实施效果，所述的检测芯片M1采用NE555集成芯片。
该转换电路2由转换芯片M2，三极管VT2，三极管VT3，N极经电阻R4后与转换芯片M2的VCC管脚相连接、P极则与检测芯片M1的OUT管脚相连接的二极管D1，正极与转换芯片M2的RE管脚相连、负极与锁相环电路5相连接的极性电容C3，一端与极性电容C3的负极相连接、另一端则与转换芯片M2的HTR管脚相连接的电阻R5，一端与转换芯片M2的VCC管脚相连接、另一端则与转换芯片M2的OUT管脚相连接的电阻R6，一端与转换芯片M2的VCC管脚相连接、另一端与三极管VT3的集电极相连接的电感L1，P极与三极管VT3的发射极相连接、N极则经极性电容C4后接地的二极管D3，以及P极与三极管VT2的基极相连接、N极则经电阻R7后与二极管D3的N极相连接的晶闸管D2组成；所述的转换芯片 M2其VCC管脚与检测芯片M1的RESET管脚相连接、TR管脚与二极管D1的N极相连接、RE管脚和DIS管脚均与二极管D1的P极相连接、CON管脚与二极管D3的N极相连接、GND管脚接地，三极管VT2的集电极与转换芯片M2的HTR管脚相连、发射极接地，三极管VT3的基极与转换芯片M2的OUT管脚相连接、发射极与信号分析电路3相连接。为了更好的实施本发明，转换芯片M2优选为NE555集成芯片，其精度高、价格低廉。
所述的锁相环电路5由三极管VT4，三极管VT5，三极管VT6，负极经电阻R8后与极性电容C1的负极相连接、正极则经电阻R9后与极性电容C1的负极相连接的极性电容C5，负极经电阻R10后与极性电容C2的负极相连接、正极与三极管VT6的发射极相连接的极性电容C6，一端与极性电容C2的负极相连接、另一端则与三极管VT5的集电极相连接的电阻R11，一端与极性电容C3的负极相连接、另一端则与三极管VT6的集电极相连接的电阻R12，一端与极性电容C3的负极相连接、另一端则经电阻R14后与三极管家VT6的集电极相连接的电阻R13组成；所述三极管VT4的集电极与极性电容C5的负极相连接、其发射极则与三极管VT5的发射极相连接、基极与极性电容C6的负极相连接，三极管VT5的基极与极性电容C5的正极相连接、发射极与三极管VT6的集电极相连接，三极管VT6的基极同时与电阻R13和电阻R14的连接点以及极性电容C7的正极相连接、集电极则与非门K1的正相端相连接。通过锁相环电路5的作用，可以使传感系统处理信号的频率范围更广、更稳定。
信号分析电路3对车辆信号进行分析整理，其由分析处理芯片M3，三极管VT7，一端与三极管VT7的基极相连接、另一端与分析处理芯片M3的FX管脚相连接的电阻R23，负极与分析处理芯片M3的BE管脚相连接、正极则经电阻R24后与三极管VT7的发射极相连接的极性电容C8，正极与两极放大电路4相连接、负极接地的极性电容C10，以及一端与极性电容C8的正极相连接、另一端与极性电容C10的正极相连接的电阻R25组成；所述分析处理芯片M3的ET管脚与三极管VT3的发射极相连接、FU管脚与极性电容C10的正极相连接、BN管脚与两极放大电路相连接，三极管VT7的集电极接地。为了更好的实施 本发明，该分析处理芯片M3优选为LM358集成芯片，其精度高、反应速度快。
另外，为了对车辆信号进行放大，以便后台处理系统对信号进行处理，系统中设置有两极放大电路4，其由运算放大器U1，运算放大器U2，负极与极性电容C7的正极相连接、正极则与运算放大器U1的正极相连接的极性电容C9，一端与运算放大器U1的输出端相连接、另一端则与运算放大器U2的正极相连接的电阻R22，以及串接在运算放大器U2的正极和输出极之间的极性电容C11组成；所述运算放大器U1的负极与分析处理芯片M3的BN管脚相连，运算放大器U2的负极与极性电容C10的正极相连接。
如上所述，便可以很好的实现本发明。