簡易電磁循跡智能小車

1、目錄頁 Contents Page第一章 并列關(guān)系第二章 遞進(jìn)關(guān)系第三章 循環(huán)關(guān)系第四章 其他類型第一章 簡介概要第二章 設(shè)計(jì)原理第三章 制作過程 第四章 總結(jié)過渡頁 Transition Page 智能汽車這個概念是在半個世紀(jì)前提出，一些發(fā)達(dá)國家如德國、美國、英國已將智能汽車用于社會服務(wù)，其擁有強(qiáng)大的控制、識別能功能。智能汽車不僅可以用于生產(chǎn)、服務(wù)，大幅度提高我們的工作效率，同時給予人們更多地便利及安全保障。智能汽車將會對未來交通系統(tǒng)帶來巨大的變革。然而目前所需要解決的最大問題便是無人駕駛汽車的安全問題。簡介概要技術(shù)背景設(shè)計(jì)要求簡介概要以汽車模型作為基礎(chǔ)，通過自動識別道路中心位置處由通有交變

2、電流（20KHz）的導(dǎo)線所產(chǎn)生的電磁場道路檢測，從而實(shí)現(xiàn)自動尋跡的功能。過渡頁 Transition Page該設(shè)計(jì)原理采用電磁感應(yīng)效應(yīng)檢測導(dǎo)體周圍產(chǎn)生的磁場。根據(jù)麥克斯韋電磁場理論可知，通有交變電流的導(dǎo)體周圍會產(chǎn)生電磁場。由比奧-薩伐定律可知,在通有電流I，長度為L，距離導(dǎo)線中心為r的磁感應(yīng)強(qiáng)度為：磁感線是以導(dǎo)體為圓心的一系列同心圓，由上述公式可知，當(dāng)電流I一定時，磁感應(yīng)強(qiáng)度與距離導(dǎo)線中心的長度成反比。變化的磁場通過感應(yīng)線圈會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。因此在小車前方放置感應(yīng)線圈，根據(jù)磁場的大小產(chǎn)生相應(yīng)感應(yīng)電動勢，驅(qū)動小車行進(jìn)。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，假設(shè)線圈半徑為r，感應(yīng)電動勢為：過渡頁 Tran

3、sition Page賽車賽車賽車賽車賽車小車位于軌道中心 小車偏左 小車偏右 小車左轉(zhuǎn) 小車右轉(zhuǎn)本次設(shè)計(jì)中是通過判斷小車偏移量，來調(diào)整小車位置，從而達(dá)到按規(guī)定路線行駛的要求。左傳感器右傳感器左電機(jī)右電機(jī)弱弱慢慢強(qiáng)弱慢快弱強(qiáng)快慢無弱慢停無強(qiáng)快停弱無停慢強(qiáng)無?？爝壿嬇袛啾磉壿嬇袛啾磉^渡頁 Transition Page總體設(shè)計(jì)方案電磁傳感器信號采集及處理邏輯控制電機(jī)驅(qū)動左電機(jī)右電機(jī)電源模塊電磁傳感器01 由于賽道路徑上鋪設(shè)的漆包線通有20KHz的方波，傳感器采用傳統(tǒng)的電磁感應(yīng)線圈方案，它具有原理簡單，體積較小，價格便宜，相應(yīng)頻率快，電路實(shí)現(xiàn)簡單等優(yōu)點(diǎn)。 檢測電磁線圈選用10mH的工字電感，這類電

4、感的體積小，Q值高，具有開放的磁芯等特點(diǎn)。 已知感應(yīng)電動勢的頻率為f=20 kHz，感應(yīng)線圈電感為 L= 10 mH ，可以計(jì)算出諧振電容的容量為： 標(biāo)稱電容與上述容值最為接近的電容為 6.8nF，所以在實(shí)際電路中我們選用 6.8nF 的獨(dú)石電容作為諧振電容。該電容雖然誤差比較大，測試中15個電容里面誤差最小的都有1453pF，但價格便宜。信號采集及處理01 信號處理電路由兩級放大電路和檢波電路組成，第一級放大是三極管放大，第二級放大是LM358單電源供電反比例運(yùn)放電路。 在兩級放大之后，為了方便后面的邏輯控制，故需要幅度測量，本設(shè)計(jì)中選用倍壓檢波電路獲得正比于交流信號峰峰值的方案，倍壓檢波電

5、路中的二極管選用肖特基二極管，該二極管的開啟電壓一般在0.10.3V左右，小于普通硅二極管開啟電壓0.7V。一級放大電路 二級放大電路檢波電路邏輯控制電路01 采用4個比較器，傳感器的輸入轉(zhuǎn)換成電壓后，輸入到比較器正相輸入端，負(fù)向輸入端接一個變阻器方便調(diào)節(jié)比較電壓。一路傳感器電壓輸入到兩路比較器。通過設(shè)定兩個不同級別的電壓判斷當(dāng)前的位置。 比計(jì)器原采用LM339比較器，它是三極管開路輸出，接上拉電阻后，調(diào)試時發(fā)現(xiàn)LM339的輸出不能驅(qū)動電機(jī)的驅(qū)動電路，加上上電阻后還是有問題。邏輯判斷不準(zhǔn)。 后來采用LM358運(yùn)放來替代比較器，因?yàn)長M358的輸出是推挽輸出，有較強(qiáng)的驅(qū)動能力。左傳感器右傳感器左

6、電機(jī)右電機(jī)弱弱慢慢強(qiáng)弱慢快弱強(qiáng)快慢無弱慢停無強(qiáng)快停弱無停慢強(qiáng)無?？祀姍C(jī)驅(qū)動01 電機(jī)驅(qū)動電路采用2N5551開關(guān)電路，比較器的輸出驅(qū)動三極管基極，當(dāng)Q1飽和導(dǎo)通時，電機(jī)轉(zhuǎn)速較慢，當(dāng)Q1和Q2都飽和導(dǎo)通時，電機(jī)轉(zhuǎn)速較快。過渡頁 Transition Page制作過程123第一階段：課程設(shè)計(jì)題目分析、文獻(xiàn)查詢和咨詢階段第二階段：電路設(shè)計(jì)、元器件采購及電路板PCB設(shè)計(jì)階段第三階段：焊接電路及調(diào)試階段過渡頁 Transition Page簡要說明通過在跑道上測試，本設(shè)計(jì)基本達(dá)到了課程設(shè)計(jì)要求。但其中也有不足之處。首先小車在行進(jìn)途中會出現(xiàn)左右晃動的情況，通過分析，是由于對感應(yīng)部分的放大電路沒有達(dá)到要求，當(dāng)導(dǎo)線位于兩電感線圈中間時，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢極其微小，放大倍數(shù)不高，以至于后面的邏輯判斷不能準(zhǔn)確定位。其次對于小車行駛速度也有待提高，起初為了防止小車因速度過快不能及時反應(yīng)而脫離跑道，因此在電機(jī)驅(qū)動電路上選擇稍大電阻，以減小電流。整體而言，整個設(shè)計(jì)所需成本較低，功能也基本完善，在后續(xù)的學(xué)習(xí)和工作中，我將進(jìn)一步改進(jìn)傳感器電路，加大探測范圍，提升小車速度，來提升智能車的性能。