Comment un feu de signalisation détecte-t-il qu'une voiture s'est arrêtée et attend que le feu change?

  • Jacob Hoover
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-Il y a quelque chose d'exotique dans les feux de signalisation qui "savent" que vous êtes là - à l'instant où vous vous arrêtez, ils changent! Comment détectent-ils votre présence?

Certaines lumières n'ont pas de détecteurs. Par exemple, dans une grande ville, les feux de circulation peuvent simplement fonctionner avec des minuteries - quelle que soit l'heure de la journée, il y aura beaucoup de circulation. Dans les banlieues et sur les routes de campagne, cependant, les détecteurs sont courants. Ils peuvent détecter quand une voiture arrive à une intersection, quand trop de voitures sont empilées à une intersection (pour contrôler la longueur du feu), ou lorsque des voitures sont entrées dans une voie de virage (afin d'activer la flèche lumineuse).

Il existe toutes sortes de technologies pour détecter les voitures - des lasers aux tuyaux en caoutchouc remplis d'air! La technique de loin la plus courante est la boucle inductive. Une boucle inductive est simplement une bobine de fil noyée dans la surface de la route. Pour installer la boucle, ils déposent l'asphalte puis reviennent et creusent une rainure dans l'asphalte avec une scie. Le fil est placé dans la rainure et scellé avec un composé caoutchouteux. Vous pouvez souvent voir ces grandes boucles rectangulaires découpées dans le trottoir car le composé est évident.

Les boucles inductives fonctionnent en détectant un changement d'inductance. Pour comprendre le processus, examinons d'abord ce qu'est l'inductance. L'illustration sur cette page est utile.

Ce que vous voyez ici est une batterie, une ampoule, une bobine de fil autour d'un morceau de fer (jaune) et un interrupteur. La bobine de fil est un inducteur. Si vous avez lu Comment fonctionnent les électroaimants, vous reconnaîtrez également que l'inducteur est un électroaimant.

Si vous deviez retirer l'inducteur de ce circuit, ce que vous avez est une lampe de poche normale. Vous fermez l'interrupteur et l'ampoule s'allume. Avec l'inductance dans le circuit comme indiqué, le comportement est complètement différent. L'ampoule est une résistance (la résistance crée de la chaleur pour faire briller le filament de l'ampoule). Le fil dans la bobine a une résistance beaucoup plus faible (ce n'est que du fil), donc ce à quoi vous vous attendez lorsque vous allumez l'interrupteur, c'est que l'ampoule brille très faiblement. La plupart du courant doit suivre le chemin à faible résistance à travers la boucle. Ce qui se passe à la place, c'est que lorsque vous fermez l'interrupteur, l'ampoule brûle brillamment puis s'assombrit. Lorsque vous ouvrez l'interrupteur, l'ampoule brûle très vivement puis s'éteint rapidement.

La raison de ce comportement étrange est l'inducteur. Lorsque le courant commence à circuler dans la bobine, la bobine veut créer un champ magnétique. Pendant que le champ se construit, la bobine inhibe la circulation du courant. Une fois le champ construit, le courant peut circuler normalement à travers le fil. Lorsque l'interrupteur est ouvert, le champ magnétique autour de la bobine maintient le courant circulant dans la bobine jusqu'à ce que le champ s'effondre. Ce courant maintient l'ampoule allumée pendant un certain temps même si l'interrupteur est ouvert.

le capacité d'un inducteur est contrôlé par deux facteurs:

  • Le nombre de bobines
  • Le matériau autour duquel les bobines sont enroulées (le noyau)

Mettre du fer dans le noyau d'un inducteur lui donne beaucoup plus d'inductance que l'air ou tout autre noyau non magnétique. Il existe des appareils qui peuvent mesurer l'inductance d'une bobine, et l'unité de mesure standard est le Henri.

Alors… Disons que vous prenez une bobine de fil d'environ 1,50 mètre de diamètre, contenant cinq ou six boucles de fil. Vous coupez des rainures dans une route et placez la bobine dans les rainures. Vous attachez un indicateur d'inductance à la bobine et voyez quelle est l'inductance de la bobine. Maintenant, vous garez une voiture sur la bobine et vérifiez à nouveau l'inductance. L'inductance sera beaucoup plus grande en raison du grand objet en acier placé dans le champ magnétique de la boucle. La voiture garée au-dessus de la bobine agit comme le noyau de l'inducteur et sa présence modifie l'inductance de la bobine.

Un capteur de feux de signalisation utilise la boucle de la même manière. Il teste constamment l'inductance de la boucle sur la route, et quand l'inductance augmente, il sait qu'une voiture attend!

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