自動鐵路大門控制系統(tǒng)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(guān)閉鐵路大門。

一般來說，鐵路閘門是由守門人手動打開或關(guān)閉的。從附近的車站收到關(guān)于火車到達的信息，以便開門或關(guān)門。但有些鐵路道口是完全無人值守的，許多鐵路事故發(fā)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(yù)，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(fā)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(fā)射器發(fā)射的紅外射線將不被發(fā)現(xiàn)，因為沒有射線落在紅外接收器上。

如果在紅外發(fā)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(shè)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(guān)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(qū)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(fā)射器和一個紅外接收器。紅外發(fā)射器是一個發(fā)射紅外射線的設(shè)備。

同樣，紅外接收器是一個檢測紅外射線的設(shè)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(qū)動器

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

在這個電機驅(qū)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(qū)動器通常用于驅(qū)動高電流的設(shè)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(qū)動負載的高電流信號。

電路設(shè)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(qū)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(fù)位開關(guān)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(xiàn)在，讓我們看看實現(xiàn)該項目所需的實際連接。其中，首先是L293D電機驅(qū)動器。電機驅(qū)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?，F(xiàn)在，將電機驅(qū)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(qū)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(shù)據(jù)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(cè)和右側(cè)。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(xiàn)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(xiàn)。

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

當火車通過十字路口時，大門保持關(guān)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(yōu)點和應(yīng)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(xiàn)的。

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

限制因素

該系統(tǒng)可以通過納入更有效的傳感器網(wǎng)絡(luò)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(jié)合，以實現(xiàn)更好的操作。

帶有高速警報系統(tǒng)的自動鐵路閘門控制系統(tǒng)是一個創(chuàng)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(shè)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(yīng)打開/關(guān)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(tǒng)，可以檢測即將到達的火車的速度。如果發(fā)現(xiàn)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。基本上，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(cè)，這樣紅外LED和光電二極管就在軌道的兩側(cè)，如下圖所示。

鐵路自動閘門控制器的傳感器布置

最初，發(fā)射器不斷發(fā)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(shè)火車從左到右到達，現(xiàn)在當火車穿過第一個傳感器對時，計數(shù)器被激活，當它穿過第二個傳感器對時，計數(shù)器被停止。這個計數(shù)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(fā)送到微控制器，使繼電器激活，導(dǎo)致大門關(guān)閉?，F(xiàn)在，當火車的最后一節(jié)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(jié)車廂的？

如前所述，計數(shù)器的值被用來計算火車的速度，這意味著每節(jié)車廂的車輪都會根據(jù)其速度在很小的時間內(nèi)切割傳感器對。在最后一節(jié)車廂通過后，傳感器對在這一小段時間內(nèi)沒有障礙物，因此它知道火車已經(jīng)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(shù)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(shè)定的），如果障礙物在這個預(yù)定的時間內(nèi)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(tǒng)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(fā)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(tǒng)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(jù)這些信息，我們可以計算出速度。

這個電路的設(shè)計考慮到了交通規(guī)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?shù)禺a(chǎn)生所需的輸出。