Как светофор определяет, что автомобиль остановился и ждет смены светофора?

Есть что-то экзотическое в светофорах, которые «знают», что вы здесь:как только вы подъезжаете, они меняются! Как они обнаруживают ваше присутствие?

Некоторые светильники не имеют детекторов. Например, в большом городе светофоры могут просто работать по таймеру — независимо от того, какое сейчас время суток, движение будет большим. Однако в пригородах и на проселочных дорогах детекторы распространены. Они могут определять, когда автомобиль подъезжает к перекрестку, когда на перекрестке скопилось слишком много автомобилей (для контроля длины светового сигнала) или когда автомобили выезжают на полосу поворота (чтобы активировать световую стрелку).

Существуют всевозможные технологии для обнаружения автомобилей — от лазеров до резиновых шлангов, наполненных воздухом! На сегодняшний день наиболее распространенным методом является индуктивная петля. . Индуктивная петля — это просто катушка провода, встроенная в поверхность дороги. Чтобы установить петлю, они укладывают асфальт, а затем возвращаются и вырезают в асфальте канавку пилой. Провод помещается в канавку и герметизируется резиновым компаундом. Вы часто можете видеть эти большие прямоугольные петли, прорезанные в тротуаре, потому что соединение очевидно.

Индуктивные петли работают, обнаруживая изменение индуктивности. Чтобы понять процесс, давайте сначала посмотрим, что такое индуктивность. Иллюстрация на этой странице полезна.

Здесь вы видите батарею, лампочку, моток провода вокруг куска железа (желтый) и выключатель. Катушка провода представляет собой индуктор. Если вы читали «Как работают электромагниты», вы также узнаете, что катушка индуктивности — это электромагнит.

Если из этой цепи вынуть катушку индуктивности, то получится обычный фонарик. Вы замыкаете выключатель, и лампочка загорается. С катушкой индуктивности в цепи, как показано, поведение совершенно другое. Лампочка представляет собой резистор (сопротивление создает тепло, заставляющее светиться нить накала в лампочке). Провод в катушке имеет гораздо меньшее сопротивление (это просто провод), поэтому при включении выключателя лампочка будет светиться очень тускло. Большая часть тока должна проходить по пути с низким сопротивлением через контур. Вместо этого происходит то, что когда вы замыкаете выключатель, лампочка горит ярко, а затем тускнеет. Когда вы открываете выключатель, лампочка горит очень ярко, а затем быстро гаснет.

Причиной такого странного поведения является индуктор. Когда ток впервые начинает течь в катушке, катушка хочет создать магнитное поле. Пока поле создается, катушка препятствует протеканию тока. Как только поле создано, ток может нормально течь по проводу. Когда переключатель размыкается, магнитное поле вокруг катушки удерживает ток в катушке до тех пор, пока поле не исчезнет. Этот ток поддерживает горение лампочки в течение определенного периода времени, даже если выключатель разомкнут.

Емкость индуктора контролируется двумя факторами:

• Количество витков
• Материал, вокруг которого намотаны катушки (сердцевина).

Помещение железа в сердечник индуктора дает ему гораздо большую индуктивность, чем воздух или любой другой немагнитный сердечник. Существуют устройства, которые могут измерять индуктивность катушки, и стандартной единицей измерения является генри. .

Итак... Скажем, вы берете моток проволоки примерно 5 футов в диаметре, содержащий пять или шесть витков проволоки. Вы вырезаете в дороге несколько канавок и вставляете катушку в канавки. Вы прикрепляете измеритель индуктивности к катушке и смотрите, какова индуктивность катушки. Теперь вы паркуете машину над катушкой и снова проверяете индуктивность. Индуктивность будет намного больше из-за большого стального объекта, расположенного в магнитном поле петли. Автомобиль, припаркованный над катушкой, действует как сердечник катушки индуктивности, и ее присутствие изменяет индуктивность катушки.

Датчик светофора использует петлю таким же образом. Он постоянно проверяет индуктивность контура на дороге, и когда индуктивность возрастает, он знает, что вас ждет машина!

Первоначально опубликовано:1 апреля 2000 г.

Часто задаваемые вопросы о светофоре

Как работает светофор?

Есть два способа работы светофора. В больших городах светофоры обычно работают по таймеру, так как в течение дня постоянно много машин. Однако в пригородах и на проселочных дорогах светофоры используют детекторы. Они обнаруживают транспортные средства, подъезжающие к перекрестку, когда на перекрестке скопилось слишком много автомобилей. Этот механизм обнаружения контролирует продолжительность света. Он также активирует световую стрелку, когда автомобили въезжают в полосу поворота.

Как светофоры узнают, что рядом есть машина?

Существуют различные технологии, которые используются светофорами для обнаружения автомобилей. Эти технологии варьируются от лазеров до резиновых шлангов, наполненных воздухом. Однако наиболее распространенным методом является индуктивная петля, встроенная в поверхность дороги. Он определяет прибытие автомобиля по изменению индуктивности.

Управляет ли компьютер светофорами?

Иногда светофоры централизованно контролируются и управляются компьютерами, чтобы координировать светофоры в режиме реального времени и реагировать на изменяющиеся схемы движения. Таймеры или датчики также используются для управления транспортным потоком в городе.

Как работает схема светофора?

Сначала в канавки помещается катушка провода с прикрепленным к катушке измерителем индуктивности для измерения индуктивности катушки. Светофор постоянно проверяет индуктивность петли на дороге. Когда автомобиль попадает в магнитное поле петли, она увеличивает индуктивность, сообщая светофору, что автомобиль ждет.

>Дополнительная информация

Статьи по теме HowStuffWorks

• Как работают подушки безопасности
• Как работают камеры на красный свет
• Как работают электромагниты
• Как работают индукторы 
• Может ли автомобиль действительно быть смертоносным?