简易电磁循迹智能小车

1、目录页 Contents Page第一章 并列关系第二章 递进关系第三章 循环关系第四章 其他类型第一章 简介概要第二章 设计原理第三章 制作过程 第四章 总结过渡页 Transition Page 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

2、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。过渡页 Transition Page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：过渡页 Tran

3、sition Page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逻辑判断表过渡页 Transition Page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

4、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

5、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

6、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。过渡页 Transition Page制作过程123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过渡页 Transition Page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。