Al conducir en carreteras, los automovilistas no deben exceder el límite de velocidad máxima permitido para su vehículo. Sin embargo, los accidentes siguen ocurriendo debido a violaciones de velocidad ya que los conductores tienden a ignorar sus velocímetros.
Este comprobador de velocidad será útil para la policía de tránsito de la carretera, ya que no solo proporcionará una pantalla digital de acuerdo con la velocidad del vehículo, sino que también hará sonar una alarma si el vehículo excede la velocidad permitida para la carretera.
El sistema comprende básicamente dos pares de transmisor láser-sensor LDR, que se instalan en la carretera a 100 metros de distancia, con el transmisor y el sensor LDR de cada par en los lados opuestos del camino. La instalación de láseres y LDR se muestra en la Fig. 1. El sistema muestra el tiempo que tarda el vehículo en cruzar esta distancia de 100 m de un par a otro con una resolución de 0,01 segundos, desde la cual la velocidad del El vehículo se puede calcular de la siguiente manera:
Según la ecuación anterior, para una velocidad de 40 km / h la pantalla mostrará 900 (o 9 segundos), y para una velocidad de 60 km / h la pantalla mostrará 600 (o 6 segundos). Tenga en cuenta que el LSB de la pantalla es igual a 0.01 segundo y cada dígito siguiente es diez veces el dígito anterior. Puede calcular de manera similar las otras lecturas (o tiempo).
Descripción del circuito
La figura 2 muestra el circuito del verificador de velocidad. Ha sido diseñado asumiendo que la velocidad máxima permitida para las autopistas es 40 kmph o 60 kmph según la regla de tráfico.
El circuito está construido alrededor de cinco circuitos integrados de temporizador NE555 (IC1 a IC5), cuatro circuitos integrados de contador CD4026 (IC6 a IC9) y cuatro pantallas de 7 segmentos (DIS1 a DIS4). IC1 a IC3 funcionan como monoestables, con IC1 sirviendo como mono de inicio de conteo, IC2 como mono de parada de conteo e IC3 como detector de límite de velocidad mono, controlado por las salidas IC1 e IC2. La configuración de restablecimiento biestable IC4 también se controla mediante las salidas de IC1 e IC2 y (IC4), a su vez, controla la activación / desactivación del temporizador astable IC5 de 100Hz (período = 0.01 segundo).
El período de tiempo del multivibrador monoestable de inicio de conteo del temporizador NE555 (IC1) se ajusta utilizando el preajuste VR1 o VR2 y el condensador C1. Para el límite de 40 km / h, el período de tiempo se establece en 9 segundos usando VR1 preestablecido, mientras que para el límite de 60 km / h, el período de tiempo se establece en 6 segundos usando VR2 preestablecido. El interruptor deslizante S1 se usa para seleccionar el período de tiempo según el límite de velocidad (40 kmph y 60 kmph, respectivamente). La unión de LDR1 y la resistencia R1 está acoplada al pin 2 de IC1.
Normalmente, la luz del láser sigue cayendo sobre el sensor LDR continuamente y, por lo tanto, el LDR ofrece una baja resistencia y el pin 2 de IC1 es alto. Cada vez que un vehículo interrumpe la luz que cae sobre el LDR, la resistencia del LDR aumenta y, por lo tanto, el pin 2 de IC1 baja para activar el monoestable. Como resultado, el pin de salida 3 se pone alto durante el período preestablecido (9 o 6 segundos) y el LED1 se ilumina para indicarlo. El pin de reinicio 4 se controla mediante la salida de la compuerta NAND N3 en el encendido o cuando se presiona el interruptor de reinicio S2.
Para IC2, el monoestable se activa de la misma manera que IC1 cuando el vehículo se cruza con el rayo láser incidente en LDR2 para generar un pequeño pulso para detener el conteo y para usarlo en la detección de velocidad. El LED2 se ilumina durante el tiempo durante el cual el pin 3 de IC2 es alto.
Las salidas de IC1 e IC2 se alimentan a los pines de entrada 2 y 1 de la compuerta NAND N1, respectivamente. Cuando las salidas de IC1 e IC2 aumentan simultáneamente (lo que significa que el vehículo ha cruzado el límite de velocidad preestablecido), el pin de salida 3 de la puerta N1 baja para activar el temporizador monoestable IC3. La salida de IC3 se utiliza para conducir el piezobuzzer PZ1, que alerta al operador sobre la violación del límite de velocidad.
La resistencia R9 y el condensador C5 deciden el período de tiempo durante el cual suena el piezobuzzer.
La salida de IC1 activa la biestable (IC4) a través de la puerta N2 en el borde delantero del pulso de inicio de conteo. Cuando el pin 2 de IC4 baja, la salida alta en su pin 3 habilita el generador de reloj IC5. Dado que la salida de pulso de parada de conteo de IC2 está conectada al pin 6 de IC4 a través del diodo D1, restablece el generador de reloj IC5. IC5 también se puede restablecer a través del diodo D2 en el encendido, así como cuando se presiona el interruptor de reinicio S2.
IC5 está configurado como un multivibrador astable cuyo período de tiempo se determina mediante el preajuste VR3, la resistencia R12 y el condensador C10. Usando el VR1 preestablecido, la frecuencia del multivibrador astable se establece en 100 Hz. La salida de IC5 se alimenta al pin de reloj 1 del contador de décadas / decodificador de 7 segmentos IC6 CD4026.
IC CD4026 es un contador de décadas Johnson de 5 etapas y un decodificador de salida que convierte el código Johnson en una salida decodificada de 7 segmentos para controlar la pantalla DIS1. El contador avanza un conteo en la transición de señal de reloj positiva.
La señal de ejecución (Cout) del CD4026 proporciona un reloj después de cada diez entradas de reloj para registrar el contador de décadas siguiente en una cadena de conteo de varias décadas. Esto se logra conectando el pin 5 de cada CD4026 al pin 1 del siguiente CD4026.
Una señal de reinicio alto borra el contador de la década a su cuenta cero. Al presionar el interruptor S2 se proporciona una señal de reinicio al pin 15 de todos los circuitos integrados CD4026 y también IC1 e IC4. El condensador C12 y la resistencia R14 generan la señal de reinicio de encendido.
Las siete salidas decodificadas ‘a’ a ‘g’ de los CD4026 iluminan el segmento adecuado de las pantallas de 7 segmentos (DIS1 a DIS4) utilizadas para representar los dígitos decimales ‘0’ a ‘9.’ Las resistencias R16 a R19 limitan la corriente a través de DIS1 a DIS4, respectivamente.
La Fig. 3 muestra el circuito del suministro de energía. El transformador X1 reduce la red de CA para suministrar la salida secundaria de 15 voltios, 500 mA. La salida del transformador es rectificada por un puente rectificador que comprende diodos D3 a D6, filtrada por el condensador C14 y regulada por IC11 para proporcionar un suministro de 12V regulado. El condensador C15 evita cualquier ondulación en la salida regulada. El interruptor S3 se usa como interruptor «encendido» / «apagado». En la aplicación móvil del circuito, donde la red eléctrica de 230V AC no está disponible, es aconsejable usar una batería externa de 12V. Para activar los láseres utilizados junto con LDR1 y LDR2, se pueden utilizar baterías separadas.
Construcción y trabajo
Ensamblar el circuito en una PCB. Un diseño de PCB de un solo lado de tamaño real para el verificador de velocidad se muestra en la Fig. 4 y su diseño de componentes en la Fig. 5.
Antes de la operación, utilizando un multímetro, verifique si la salida de la fuente de alimentación es correcta. En caso afirmativo, aplique la fuente de alimentación al circuito colocando el interruptor S3 en ‘encendido’. En el circuito, use cables largos para conectar los dos LDR, de modo que pueda sacarlos de la PCB e instalarlos en un lado de la carretera, A 100 metros de distancia. Instale los dos transmisores láser (como antorchas láser) en el otro lado de la carretera, exactamente opuesto a los LDR, de modo que la luz láser caiga directamente sobre los LDR. Reinicie el circuito presionando el interruptor S2, de modo que la pantalla muestre «0000». Con el interruptor S1, seleccione el límite de velocidad (por ejemplo, 60 kmph) para la carretera. Cuando cualquier vehículo cruza la primera luz láser, LDR1 activará IC1. La salida de IC1 se eleva durante el tiempo establecido para cruzar 100 metros con la velocidad seleccionada (60 kmph) y el LED1 se ilumina durante un período. Cuando el vehículo cruza la segunda luz láser, la salida de IC2 aumenta y el LED2 se ilumina durante este período.
El piezobuzzer PZ1 emite una alarma si el vehículo cruza la distancia entre las configuraciones del láser a una velocidad superior a la seleccionada (período menor que el período preestablecido). El contador comienza a contar cuando se intercepta el primer rayo láser y se detiene cuando se intercepta el segundo rayo láser. El tiempo que tarda el vehículo en cruzar ambos haces láser se muestra en la pantalla de 7 segmentos. Para la configuración de velocidad de 60 km / h, con la frecuencia del temporizador establecida en 100 Hz, si el recuento de la pantalla es inferior a «600», significa que el vehículo ha cruzado el límite de velocidad (y simultáneamente suena el zumbador). Vuelva a configurar el circuito para controlar la velocidad del próximo vehículo.
Nota. Este verificador de velocidad puede verificar la velocidad de un solo vehículo a la vez.
Buenos circuitos, prácticos