简易电磁循迹智能小车.ppt

第一章 简介概要,第二章 设计原理,第三章 制作过程,第四章 总结,简介概要,智能汽车,这个概念是在半个世纪前提出，一些发达国家如德国、美国、英国已将智能汽车用于社会服务，其拥有强大的控制、识别能功能。智能汽车不仅可以用于生产、服务，大幅度提高我们的工作效率，同时给予人们更多地便利及安全保障。智能汽车将会对未来交通系统带来巨大的变革。然而目前所需要解决的最大问题便是无人驾驶汽车的安全问题。,简介概要,技术背景,设计要求,简介概要,以汽车模型作为基础，通过自动识别道路中心位置处由通有交变电流（,20KHz,）的导线所产生的电磁场道路检测，从而实现自动寻迹的功能,。,设计原理,该设计原理采用电磁感应效应检测导体周围产生的磁场。根据麦克斯韦电磁场理论可知，通有交变电流的导体周围会产生电磁场。由比奥,-,萨伐定律可知,在通有电流,I,，长度为,L,，距离导线中心为,r,的磁感应强度为：,磁感线是以导体为圆心的一系列同心圆，由上述公式可知，当电流,I,一定时，磁感应强度与距离导线中心的长度成反比。变化的磁场通过感应线圈会产生感应电动势。因此在小车前方放置感应线圈，根据磁场的大小产生相应感应电动势，驱动小车行进。根据法拉第电磁感应定律可知，假设线圈半径为,r,，感应电动势为：,位置分析整体思路,赛车,赛车,赛车,赛车,赛车,小车位于轨道中心,小车偏左,小车偏右,小车左转,小车右转,本次设计中是通过判断小车偏移量，来调整小车位置，从而达到按规定路线行驶的要求。,左传感器,右传感器,左电机,右电机,弱,弱,慢,慢,强,弱,慢,快,弱,强,快,慢,无,弱,慢,停,无,强,快,停,弱,无,停,慢,强,无,停,快,逻辑判断表,系统硬件设计,总体设计方案,电磁传感器,信号采集及处理,逻辑控制,电机驱动,左电机,右电机,电源模块,电磁传感器,01,由于赛道路径上铺设的漆包线通有,20KHz,的方波，传感器采用传统的电磁感应线圈方案，它具有原理简单，体积较小，价格便宜，相应频率快，电路实现简单等优点,。,检测电磁线圈,选,用,10mH,的工字电感，这类电感的体积小，,Q,值高，具有开放的磁芯等特点已知感应电动势的频率为,f=20 kHz,，感应线圈电感为,L=10 mH,，可以计算出谐振电容的容量为：,标称电容与上述容值最为接近的电容为,6.8nF,，所以在实际电路中我们选用,6.8nF,的独石电容作为谐振电容。,该电容虽然误差比较大，,测试中,15,个电容里面误差最小的都有,1453pF,，但价格便宜。,信号采集及处理,01,信号处理电路由两级放大电路,和,检波电路组成，第一级,放大,是三极管放大，第二级,放大,是,LM358,单电源供电反比例运放电路。,在两级放大之后，为了方便后面的逻辑控制，故需要幅度测量，本设计中选用倍压检波电路获得正比于交流信号峰峰值的方案，倍压检波电路中的二极管选用肖特基二极管，该二极管的开启电压一般在,0.10.3V,左右，小于普通硅二极管开启电压,0.7V,。,一级放大电路,二级放大电路,检波电路,逻辑控制电路,01,采用,4,个比较器，传感器的输入转换成电压后，输入到比较器正相输入端，负向输入端接一个变阻器方便调节比较电压。一路传感器电压输入到两路比较器。通过设定两个不同级别的电压判断当前的位置。,比计器原采用,LM339,比较器，它是三极管开路输出，接上拉电阻后，调试时发现,LM339,的输出不能驱动电机的驱动电路，加上上电阻后还是有问题。逻辑判断不准。,后来采用,LM358,运放来替代比较器，因为,LM358,的输出是,推挽,输出有较强的驱动能力。,左传感器,右传感器,左电机,右电机,弱,弱,慢,慢,强,弱,慢,快,弱,强,快,慢,无,弱,慢,停,无,强,快,停,弱,无,停,慢,强,无,停,快,电机驱动,01,电机驱动电路采用,2N5551,开关电路，比较器的输出驱动三极管基极，当,Q1,饱和导通时，电机转速较慢，当,Q1,和,Q2,都饱和导通时，电机转速较快。,制作过程,制作过程,1,2,3,第一阶段：课程设计题目分析、文献查询和咨询阶段,第二阶段：电路设计、元器件采购及电路板,PCB,设计阶段,第三阶段：焊接电路及调试阶段,总结,简要说明,通过在跑道上测试，本设计基本达到了课程设计要求。但其中也有不足之处。首先小车,在行进途中会出现左右晃动的情况,，通过分析，是由于对感应部分的放大电路没有达到要求，当导线位于两电感线圈中间时，产生的感应电动势极其微小，放大倍数不高，以至于后面的逻辑判断不能准确定位。其次对于小车,行驶速度也有待提高,，起初为了防止小车因速度过快不能及时反应而脱离跑道，因此在电机驱动电路上选择稍大电阻，以减小电流。整体而言，整个设计所需成本较低，功能也基本完善，,在后续的学习和工作中，我将进一步改进传感器电路，加大探测范围，提升小车速度，来提升智能车的性能。,科技进步的空间还很巨大，智能车辆技术仍有待提高,我们的任务依然艰巨 望各位同学学好专业技能，站在国家科技发展的高度上去面对各种挑战与艰难,不忘初心 砥砺前行,后序,就这样,貌似没有什么诚意,thanks!,然而就是没了,