具有高速報警系統的自動鐵路閘門控制器

自動鐵路大門控制系統是一個簡單但非常有用的項目，它有助于在檢測到火車到達或離開時自動打開和關閉鐵路大門。

一般來說，鐵路閘門是由守門人手動打開或關閉的。從附近的車站收到關于火車到達的信息，以便開門或關門。但有些鐵路道口是完全無人值守的，許多鐵路事故發生在這些無人值守的平交道口。

為了完全避免平交道口的人為干預，我們需要將鐵路門控制過程自動化。

在這篇文章中我們提到了兩種不同的自動鐵路閘門控制電路：使用8051和AVR。 

工作原理

這個項目的工作原理在于紅外傳感器的運作。在這個項目中使用了一個反射型的紅外傳感器。

在反射型紅外傳感器中，紅外發射器和接收器是并排放置的。當傳感器前面沒有障礙物時，由紅外發射器發射的紅外射線將不被發現，因為沒有射線落在紅外接收器上。

如果在紅外發射器和接收器對的前面有一個障礙物，紅外射線就會從障礙物的表面反射出去，并入射到紅外接收器上。

這個設置可以被配置為檢測像火車這樣的物體，反過來，在微控制器的幫助下，可以用來打開或關閉像馬達這樣的負載。

電路1 使用8051的自動鐵路門控制

使用8051的自動鐵路門控制的電路圖

項目組件

單片機部分

AT89C51單片機

11.0592 MHz 石英晶體

2 x 33pF 陶瓷電容

10μF / 16V 電解電容

10KΩ 電阻器 x 2

AT89C51編程器板

傳感器和負載部分

2 x 反射型紅外傳感器

2 個 1KΩ 電阻器

L293D馬達驅動IC

電機

部件描述

紅外傳感器

本項目中使用了一個紅外傳感器來感知火車的到達和離開。

一個紅外傳感器通常由兩個部分組成：一個紅外發射器和一個紅外接收器。紅外發射器是一個發射紅外射線的設備。

同樣，紅外接收器是一個檢測紅外射線的設備。光電二極管是最常用的紅外接收器。

下面的圖片顯示了本項目中使用的紅外傳感器的電路。

自動鐵路門控制紅外傳感器

L293D電機驅動器

L293D是本項目中用于控制閘門電機的電機驅動IC。L293D電機驅動IC是一個雙H橋型電機驅動器，采用16引腳雙列封裝。

在這個電機驅動IC的幫助下，我們可以同時控制兩個電機，對單個電機進行正反方向控制。

電機驅動器通常用于驅動高電流的設備，如直流電機、步進電機、高強度燈等。它們作為簡單的電流放大器，其輸入是一個通常來自微控制器的低電流信號，其輸出是一個驅動負載的高電流信號。

電路設計

我們項目的主要組成部分是8051微控制器（AT89C51），反射型紅外傳感器，L293D電機驅動器IC和一個電機。

8051單片機的必要連接包括振蕩器電路、復位開關和EA引腳。

一個高達20MHz的晶體振蕩器可以作為外部時鐘的來源。在這個項目中，使用了一個11.0592MHz的石英晶體振蕩器。為了完成外部振蕩器電路，使用了兩個33pF的電容。最后，EA引腳使用一個10KΩ的電阻被拉高。

現在，讓我們看看實現該項目所需的實際連接。其中，首先是L293D電機驅動器。電機驅動器（引腳1和2）的輸入（IN1和IN2）是由微控制器的0端口提供的。

但是在連接它們之前，用兩個1KΩ的電阻將端口0的引腳拉高。現在，將電機驅動器的輸入引腳即IN1和IN2連接到端口0的前兩個引腳即P0.0和P0.1。

一個電機連接到電機驅動器的OUT引腳。

最后將兩個紅外傳感器連接到微控制器：一個用于檢測火車的到來，一個用于檢測火車的離開。

因此，將紅外傳感器的數據輸出連接到單片機的P2.6和P2.7引腳。

工作原理

這個項目的工作非常簡單，在此解釋一下。

實際上，兩個紅外傳感器被放置在鐵路門的左側和右側。兩個紅外傳感器之間的距離取決于火車的長度。一般來說，我們必須考慮該路線上最長的列車。

現在我們來看看這個電路是如何實時工作的。在這張圖片中，我們可以看到這個項目的實時表現。

如果傳感器1檢測到火車的到來，微控制器在馬達驅動器的幫助下啟動馬達，以關閉大門。

當火車通過十字路口時，大門保持關閉。

當火車越過大門，到達第二個傳感器時，它檢測到火車，微控制器將打開大門。

優點和應用

一個自動鐵路閘門控制是通過非常簡單的硬件和容易控制來實現的。

在這個項目的幫助下，平交道口的人為干預可以被消除，許多鐵路平交道口事故可以被預防。

限制因素

該系統可以通過納入更有效的傳感器網絡來更有效地實施。

可以使用手動無線控制和基于傳感器的控制相結合，以實現更好的操作。

帶有高速警報系統的自動鐵路閘門控制系統是一個創新的電路，它可以自動控制鐵路閘門的運行，檢測閘門處的列車到達和離開。

它在鐵路軌道上很遠的地方設有探測器，使我們能夠知道火車的到達和離開。這些探測器被交給微控制器，它激活了相應打開/關閉鐵路大門的電機。

這個電路的另一個特點是，它有一個智能警報系統，可以檢測即將到達的火車的速度。如果發現速度高于正常速度，那么微控制器就會自動激活大門上的警報器。

這就提醒了道路上的鐵路口的乘客。此外，該電路還具有識別火車與其他入侵者（如動物等）的功能，這也可以在有人看守的平交道口實施，因為通過自動化可以消除人工錯誤。

鐵道部門自動控制器的電路圖

電路操作

該電路的操作可以清楚地解釋如下?；旧?，該電路由四個紅外LED-光電二極管對組成，安排在閘門的兩側，這樣紅外LED和光電二極管就在軌道的兩側，如下圖所示。

鐵路自動閘門控制器的傳感器布置

最初，發射器不斷發射紅外光，使其落在接收器上。當火車到達時，它會切斷落在接收器上的光。讓我們假設火車從左到右到達，現在當火車穿過第一個傳感器對時，計數器被激活，當它穿過第二個傳感器對時，計數器被停止。這個計數器的值給出了用于計算火車速度的時間段。

傳感器2的輸出被發送到微控制器，使繼電器激活，導致大門關閉。現在，當火車的最后一節車廂切斷傳感器4時，微控制器解除了繼電器的激活，閘門被打開。

傳感器是如何知道最后一節車廂的？

如前所述，計數器的值被用來計算火車的速度，這意味著每節車廂的車輪都會根據其速度在很小的時間內切割傳感器對。在最后一節車廂通過后，傳感器對在這一小段時間內沒有障礙物，因此它知道火車已經離開。

這個電路的另一個特點是準確地檢測火車，即可能有一些障礙物（例如一些動物）可能會切斷傳感器，在這種情況下，計數器會運行一段時間（這個時間段是考慮到火車可能的最低速度而設定的），如果障礙物在這個預定的時間內沒有切斷第二個傳感器，那么這個障礙物就不被認為是火車，閘門仍然打開。

計算火車速度的另一個好處是，如果火車的速度超過了限制，也就是說，如果火車超速行駛，就會通過激活一個蜂鳴器來提醒乘客。

該系統基本上包括兩對紅外LED-光電二極管，它們被安裝在鐵路軌道上，相距約1米，每對的發射器和光電二極管位于軌道的對面。安裝方式如方框圖所示。系統以0.01秒的分辨率顯示火車從一對到另一對跨越這段距離所花費的時間，由此可以計算出車輛的速度，如下所示：

速度（公里/小時）=距離/時間

由于傳感器之間的距離是已知的和恒定的，時間由微控制器計算，根據這些信息，我們可以計算出速度。

這個電路的設計考慮到了交通規則所允許的火車的最大速度。

微控制器被用來處理由傳感器提供的輸入，并適當地產生所需的輸出。