C'è qualcosa di esotico nei semafori che "sanno" che sei lì - nell'istante in cui ti fermi, cambiano! Come rilevano la tua presenza?
Alcune luci non hanno alcun tipo di rilevatore. Ad esempio, in una grande città, i semafori possono semplicemente funzionare su timer:indipendentemente dall'ora del giorno, ci sarà molto traffico. In periferia e sulle strade di campagna, invece, i rilevatori sono comuni. Possono rilevare quando un'auto arriva a un incrocio, quando troppe auto sono ammucchiate a un incrocio (per controllare la lunghezza del semaforo) o quando le auto sono entrate in una corsia di svolta (per attivare la luce della freccia).
Esistono tutti i tipi di tecnologie per il rilevamento delle auto:dai laser ai tubi di gomma pieni d'aria! La tecnica di gran lunga più comune è il ciclo induttivo . Un circuito induttivo è semplicemente una bobina di filo incastonata nella superficie della strada. Per installare l'anello, posano l'asfalto e poi tornano indietro e tagliano una scanalatura nell'asfalto con una sega. Il filo viene posizionato nella scanalatura e sigillato con un composto gommoso. Spesso puoi vedere questi grandi anelli rettangolari tagliati nella pavimentazione perché il composto è evidente.
I circuiti induttivi funzionano rilevando un cambiamento di induttanza. Per capire il processo, diamo prima un'occhiata a cos'è l'induttanza. L'illustrazione in questa pagina è utile.
Quello che vedi qui è una batteria, una lampadina, una bobina di filo attorno a un pezzo di ferro (giallo) e un interruttore. La bobina di filo è un induttore. Se hai letto Come funzionano gli elettromagneti, riconoscerai anche che l'induttore è un elettromagnete.
Se dovessi togliere l'induttore da questo circuito, quello che hai è una normale torcia. Chiudi l'interruttore e la lampadina si accende. Con l'induttore nel circuito come mostrato, il comportamento è completamente diverso. La lampadina è un resistore (la resistenza crea calore per far brillare il filamento nella lampadina). Il filo nella bobina ha una resistenza molto più bassa (è solo un filo), quindi quello che ti aspetteresti quando accendi l'interruttore è che la lampadina si illumini molto debolmente. La maggior parte della corrente dovrebbe seguire il percorso a bassa resistenza attraverso il circuito. Quello che succede invece è che quando si chiude l'interruttore, la lampadina si accende intensamente e poi si attenua. Quando apri l'interruttore, la lampadina si accende in modo molto luminoso e poi si spegne rapidamente.
La ragione di questo strano comportamento è l'induttore. Quando la corrente inizia a fluire nella bobina, la bobina vuole creare un campo magnetico. Durante la formazione del campo, la bobina inibisce il flusso di corrente. Una volta che il campo è costruito, la corrente può fluire normalmente attraverso il filo. Quando l'interruttore viene aperto, il campo magnetico attorno alla bobina mantiene la corrente che scorre nella bobina fino a quando il campo non crolla. Questa corrente mantiene la lampadina accesa per un periodo di tempo anche se l'interruttore è aperto.
La capacità di un induttore è controllato da due fattori:
Mettere il ferro nel nucleo di un induttore gli conferisce un'induttanza molto maggiore di quella dell'aria o di qualsiasi altro nucleo non magnetico. Esistono dispositivi in grado di misurare l'induttanza di una bobina e l'unità di misura standard è henry .
Quindi... Diciamo che prendi una bobina di filo di circa 5 piedi di diametro, contenente cinque o sei anelli di filo. Tagliate delle scanalature in una strada e posizionate la bobina nelle scanalature. Attacchi un misuratore di induttanza alla bobina e vedi qual è l'induttanza della bobina. Ora parcheggi un'auto sopra la bobina e controlli di nuovo l'induttanza. L'induttanza sarà molto più grande a causa del grande oggetto d'acciaio posizionato nel campo magnetico del circuito. L'auto parcheggiata sopra la bobina si comporta come il nucleo dell'induttore e la sua presenza modifica l'induttanza della bobina.
Un sensore a semaforo utilizza il circuito allo stesso modo. Verifica costantemente l'induttanza dell'anello sulla strada e, quando l'induttanza aumenta, sa che c'è un'auto in attesa!
Pubblicato originariamente:1 aprile 2000
