智能寻轨器A型

智能寻轨器A型谭王毅501简介：2008年，经国家体育总局航空无线电模型运动管理中心批准，全国青少年电子制作锦标赛又推出了智能寻轨器（原智能车）竞赛项目，也相应设有单项奖、全能奖和团体奖。关于智能寻轨器，我们将从构造、原理、制作、竞赛四个方面作简单的介绍。有哪些零件。构造：一、机械部分

机械部分由：1、主架、2、主轮、3、尾轮、4、升降板、5、伸缩板和附件（螺丝、螺帽、垫片、防滑圈等）组成。二、电路部分原理图原理简介二、电路原理简介1、智能寻轨器的运动状态是由电动机的停或转来确定的。M1停止、M2转动，智能寻轨器左转弯；M2停止、M1转动，智能寻轨器右转弯；M1、M2都停止，智能寻轨器停止运动；M1、M2都转动，智能寻轨器直线前进（若两电机转速不一致，则会发生偏转）。2、电动机的停或转是通过三极管的截止或导通来控制的。V1截止、M1停止，指示灯D3亮；V1导通，M1转动，D3熄灭；V2截止、M2停止，指示灯D4亮；V2导通，M2转动，D4熄灭。3、三极管的截止或导通是由双运放LM358的输出端电位的高、低来决定的。双运算放大集成电路（简称双运放）LM358的8、4脚接电源正、负极，1、2、3脚为一组运放，5、6、7脚为另一组运放。1、7脚为各组的输出端，3、5

原理简介2脚为各组的同相输入端，2、6脚为各组的反相输入端。只有当同相输入端电位高于反相输入端电位时，输出端才会是高电位，对应的三极管才会导通、对应的电动机才会转动；反之，输出端为低电位，对应的三极管截止、对应的电动机停止。4、影响同、反相输入端的电位高、低的主要因素

（1）、2、6脚反相输入端的电位，可以分别通过500k电位器来调节。（2）、3、5脚正相输入端的电位，取决于光耦的工作状态。每个光电耦合传感器（简称光耦）都由一只红外发射管和一只反向接入的光电二极管组成。光电二极管只有接收到红外线时，才有电流通过该管，通过的电流大小取决于接收到的红外线强弱。光电二极管通过的电流越大，则同相输入端3或5脚的电位越高。由于轨道的白色部位反射红外线的能力比黑色部位强，智能寻轨器光耦处在白色部位时通过光电二极管的电流，比处在黑色部位时大，这时同相输入端的电位就高于反相输入端的电位（反相输入端的电位通过500k电位器调在合适位置时），输出端为高电位，对应的三极管导通，对应的电动机转动；反之，电动机停止。当左、右电动机都转动时，智能寻轨器向前；当左、右电动机都停止时，智能寻轨器停止；当左、右电动机中一个在转动，另一个停止时，智能寻轨器就会向停转电机侧拐弯，这就是智能寻轨器能自动寻轨的机理。5、部分元器件的作用1）、稳压二极管D1反向接入电路时，它两端的电压较稳定。500k电位器与稳压管并联，电位器两端电压也相对稳定，从而使运放的反向输入端的电位也稳定。（2）、500k电位器用来调节反相输入端电位的高低。（3）、绿色发光二极管D2是电源指示，若稳压二极管不是反向接入的，D2就不会亮；红色发光二极管D3、D4为智能寻轨器转弯指示灯。综上所述，当智能寻轨器在轨道的直道上开始行驶时，由于左、右两个光耦的光电二极管都能接收到白色区域反射的较强的红外线，这时双运放的左、右两个同相输入端的电位都高于各自对应的反相输入端电位，于是双运放的左、右两个输出端都处于高电位状态，使左、右两个8050三极管都导通，左、右两个电机都转动，智能寻轨器就直线前进。显然，此时红色光二极管D3、D4都不会亮的。当智寻轨器向前行驶过程中，遇到轨道向右转弯时，右边光耦的发射管发出的红外线碰到黑色轨道，几乎全被吸收，接收光电二极管几乎没有电流通过（或通过的电流很小），于是双运放右部的反相输入端的电位高于同相输入端电位，则右输出端处于低电位，右三极管截止，右电机停止转动，智能寻轨器就向右转弯；此时3V的电机电源几乎全加在红色发光二极管D4的路回上，使右转指示灯D4点亮。遇到跑道向左转弯时，智能寻轨器就向左转弯的机理相同，不再重述。（三）智能寻轨器的制作

一、电路部分的制作电路实际的印刷电路板上，并无元器件标志。初学者拿到印刷电路板后，找到印刷电路板上的定位标志（上图在左上角），把这个标志也转到左上角，其它元器件的位置就不难确定了。（2）、印刷电路板无铜箔面焊接前应练习将元器件插入印刷电路板中。这里的元器件，除三只发光二极管外，都是从无铜箔面插入的（3）、印刷电路板装配实物图2、主要元器件介绍（1）、光电耦合传感器光耦的发射管是浅兰色（几乎透明）的，是发射红外线的发光二极管，而深兰（几乎是黑色）色的是接收红外线的光电二极管。装配时应把发射管插在印刷电路板的前端（外沿），注意塑料定位脚插入位置。发射或接收管掉出后，可按上述确定发射管和接收管，还要象判断发光二极管一样，较长的脚是二极管的正极，较短的是负极。要注意接收管是反向接入电路的。（3）、印刷电路板装配实物图（2）、双运放LM358关于双运放LM358工作原理，前面己作筒单介绍，在装配时，应先将八脚管座插入印刷电路板进行焊接，待完成印刷电路板全部元器件的焊接后，方可把LM358集成块插入八脚管座，并注意定位标记的吻合。（3）、印刷电路板装配实物图（3）、稳压二极管稳压管是反向接入电路的，标有黑圈的负极应接向电源的正极端。上左为电路符号和实物示意图，右图为实物照片。发光二极管的特殊装法：铜箔面插入，铜箔面焊接。因为大多数元器件是从无铜箔面插入的，用图43会感到不方便。那么你可参考图45。这是元器件在无铜箔面的位置。注意：首先要把印刷电路板的定位标志转到右上角，其它元器件的位置就不难确定了。3、制作注意点（1）、三只发光二极管根据需要从铜箔面插入焊接的，不要搞错。（2）、470ｕF电解电容应平卧处理，防止行驶时触地。（3）、印刷电路板上应先焊好5根导线：

黑色导线（引向开关----电源负极）；左红、兰导线（引向左电机的电源线----注意极性）；右红、兰导线（引向右电机的电源线----注意极性）；另有一根白导线（引向电源+4.5V）和一根红导线（引向电源+3V）应放在总装时再焊接。3、组装印刷电路板、升降板和伸缩板

（1）、组合升降板和伸缩板：把升降板插入伸缩板的滑槽内，用螺丝B把升降板和伸缩板组合在一起。3、组装印刷电路板、升降板和伸缩板（2）、组装印刷电路板：用螺丝A把把印刷电路板固定在升降板的下面（元器件向地面），使三个发光二极管通过三个小孔伸到升降板的上面。3、组装印刷电路板、升降板和伸缩板（3）、安装伸缩板、升降板、印刷电路板组合：用螺丝B把伸缩板、升降板印刷电路板组合固定在车架上。3、制作注意点4、装主轮：装上主轮，并在轮槽中套上防滑圈。2、装电动机

用螺丝A把电动机固定在主架上（左、右不同，不能搞错）。5、装尾轮：

见下图《尾轮的组装》，螺栓C、尾轮支架和上螺帽之间不能固得太紧，要让尾轮转动灵活自如，下螺帽与上螺帽之间必须固得很紧。在车架与尾轮支架之间应装垫片，用来减小两个塑料件之间转动摩擦。

2、装电池盒：

用螺丝A把电池盒装在主架上。整理线路三、智能寻轨器的总装1、连接电路请参考图48与49间的<导线连接图>印刷板白线------电池盒白线印刷板黑线------开关------电池盒黑线印刷板中红线------电池盒红线,也可直接焊在电动机上印刷板左红线------左电机正端（右焊脚）印刷板左蓝线------左电机负端（左焊脚）印刷板右红线------右电机正端（右焊脚）印刷板右蓝线------右电机负端（左焊脚）

仔细查看印刷电路板装配图就会发现电源+3V红线、左、右电机的两根红线都是接在同一条铜箔上（相当于同一连接点），可以移到印刷板外来连接。我们可以直接由电源+3V红线接任一电机的正端焊片，再由此焊片用红导线焊到另一电机的正端焊片上。因此，我们可以采用下述方法来完成电路的连结。把印刷电路板上的四根、（蓝、白、黑、蓝）导线穿过伸缩板下部的空槽，再完成导线的连接。印刷板白线------电池盒白线印刷板黑线------开关------电池盒黑线印刷板左蓝线------左电机负端（左焊脚）印刷板右蓝线------右电机负端（左焊脚）电池盒红线------左电机正端（右焊脚）-----右电机正端（右焊脚）说明书（正反）三、智能寻轨器的总装四、智能寻轨器的调试A、总装后的调试1、做测试板：先用白色卡片纸做一张名片大小的调试板，将其一半涂成不反光的黑色。2、初测传感器灵敏度：

装上电池，合上开关，将传感器朝上放平，接通开关，手拿调试板，在传感器上方2—3㎝处，白色板面正对传感器时，电动机转，相应的发光二极管不亮，黑色板面正对传感器时，电动机停，相应的发光二极管亮。无卡片纸时受环境影响，电动机可转或不转。若灵敏度不理想，按第3条调节。3、调节传感器灵敏度：

500k电位器一般设置在中间位，要增加灵敏度，则应向顺时针方向调节（即电位器滑臂向电源负端移），否则相反4、调节尾轮：

尾轮要转动灵活，否则将影响智能寻轨器转弯性能。B、专用轨道上的调试在总装的调试后，还必须在专用轨道上反复进行行驶调试，主要靠调节两个500k电位器来调节两个光耦传感器的灵敏度。智能寻轨器常常偏离轨道的原因有：1、传感器的灵敏度没有调至理想状态；2、车速较快；3、左、右传感器的灵敏度不一致；4、左、右轮摩擦力不一致；5、升降板的高、低及伸缩板的前、后对智能寻轨器的反应能力也有影响。（四）、智能寻轨器竞赛注:竞赛规则以当年公布的为准,本教材的所有规则仅供参考.A、智能寻轨器竞赛规则一、竞赛项目1、高中﹑初中、小学组智能寻轨器制作赛（简称制作赛）。2、高中﹑初中﹑小学组智能寻轨器行驶赛（简称行驶赛）。二、竞赛办法1、智能寻轨器制作赛：参赛选手自带制作工具和未经任何处理的指定智能寻轨器制作套材，在规定时间内（40分钟），完成智能寻轨器的制作和初步调试，要求智能寻轨器具有遇黑色停、白色转的功能和正常行驶功能。2、智能寻轨器行驶赛：参赛选手在规定时间内（20分钟），完成智能寻轨器的调试后，按序在指定的轨道上连续完成两次计分、计时的行驶。三、评判规定1、智能寻轨器制作赛评判规定凡属下列情况之一者，均判智能寻轨器制作不合格（无成绩）或给予加时处罚：（1）、事先对智能寻轨器元器件进行加工处理；（2）、末按图纸和说明书要求制作；（3）、自行增减元器件；（4）、未能在限定时间内完成制作；（5）、电动机没有见黑色停、见白色转的功能；（6）、不能演示正常行驶功能；（7）、演示时发生另部件脱落；（8）、发光二极管的指示功能不正常；（9）、主动或被动给予或接受别人帮助者；（10）、不服从裁判，又不按程序提出申诉，并严重影响竞赛进行者，违反锦标赛其他有关规定者。三、评判规定22、智能寻轨器行驶赛评判规定：凡属下列情况之一者，均判这次智能寻轨器行驶不合格（无成绩）：（1）、裁判尚未发出“预备----开始”的口令，智能车己启动；（2）、智能寻轨器起驶时尾轮压到或超越起点线；（3）、行驶中指示灯工作不正常；（4）、行驶中发生另部件脱落；（5）、更换了裁判做了标记的另部件；（6）、在行驶过程中对智能寻轨器提供任何帮助者；（7）、主动或被动给予或接受别人帮助者；（8）、智能寻轨器行驶时间超过3分钟而不能停止者。（9）、不服从裁判，又不按程序提出申诉，并严重影响竞赛进行者，违反锦标赛其他有关规定者。四、名次评定1、智能寻轨器制作赛名次的评定：智能寻轨器制作判定合格的选手，以其完成制作的时间作为制作成绩（精确到秒）。制作时间少者，名次在先。智能寻轨器制作判定不合格的选手，则无成绩，不参与名次的评定。四、名次评定22、智能寻轨器行驶赛名次的评定：参赛选手的智能寻轨器在行驶赛中，停止行驶时，所用时间为行驶时间（精确到秒）；所在区域的分值为行驶分值。若行驶中偏离跑道，则以正常行驶的最后行驶时间和行驶分值为本次行驶赛成绩。分值评判以尾轮为依据，若尾轮正好停在分界线上，以低分计。连续两次行驶赛成绩之和为该选手最终成绩。分值多者名次在先，分值相同时，以行走时间少者名次在先。五、奖励办法1、个人单项等级奖：按竞赛项目(智能寻轨器制作赛和行驶赛)分别以高中、初中、小学3个组别统计单项名次。根据参赛人数和单项名次，各单项(智能寻轨器制作赛和行驶赛)分别设一、二、三等奖若干名。五、奖励办法2、个人全能名次奖：个人全能名次，以个人各单项(智能寻轨器制作赛和行驶赛)名次之和排列个人全能名次（不得缺项），排名并列，以总时间少者名次在先。各组分别有10人(含)以上选手参赛的取前6名，6--9人参赛的取3名，3--5人参赛的取1名。五、奖励办法3、单项团体等级奖：各组别男、女各3人(含)以上选手获得个人单项(智能寻轨器制作赛和行驶赛)名次的团体，可参加单项团体奖的评定。分别以成绩最好的男、女各3名选手名次之和排列组别单项(智能寻轨器制作赛和行驶赛)团体名次，根据各组别参赛队数按比例取一等奖、二等奖、三等奖若干名（已获得组别全能团体名次的队，不再参加组别单项团体等级奖评比）。五、奖励办法4、全能团体名次奖：各组别男、女各3人(含)以上选手获得个人全能名次的团体，可参加全能团体名次奖(即团体奖)的评定，分别以成绩最好的男、女各3名全能名次选手的名次之和排列组别团体名次，排名并列，以总时间少者名次在先。各组分别有10个队(含)以上团体的组别取前6名，6--9个队参赛的取3名，3--5个队参赛的取1名。五、奖励办法5、其他奖励：竞赛组委会将根据各队或各地组织竞赛活动的情况和指导选手获奖成绩，评选优秀组织奖和优秀辅导员若干名。报到时请提供单位盖章的申报材料。六、竞赛场地1、智能寻轨器行驶赛场地（专用轨道），要求平整、无明显坡度、无障碍。2、智能寻轨器行驶赛专用轨道的放置应尽可能避免太阳光的影响。最好拉上窗帘，用日光灯照明。3、09年智能寻轨器行驶赛专用轨道长100或110厘米×70厘米，轨道轨迹线宽2--3厘米，区域间隔见示意图，分值区域间隔线宽0.5厘米。4、智能寻轨器行驶赛专用跑道示意图之1：智能寻轨器行驶赛专用跑道示意图之2：（待定）（一）智能寻轨器制作竞赛程序1、检录：参赛选手自带参赛证、未经处理的指定智能寻轨器套材和制作工具（电烙铁、烙铁架、松香焊锡丝、钭嘴钳、尖嘴钳、螺丝刀、镊子等），按竞赛日程表规定的检录时间到检录室报到，检录裁判说明检录注意事项并进行相关检查，样车不得带入检录室和赛场。2、入场：由检录裁判按序、分批将参赛选手带入指定赛场。赛场裁判指挥选手对号入座。参赛选手展示参赛证、自带未经处理的指定器材和制作工具。3、宣讲：赛场裁判长宣讲制作竞赛注意事项，并进行安全教育。4、检查：赛场裁判检查选手参赛证、自带的未经处理的指定智能寻轨器套材和制作工具。5、准备：接通电源。赛场裁判在车架、印刷电路板上做规定的记号。在完成相关准备工作后，由赛场裁判长向发令裁判长示意。

（二）智能寻轨器制作竞赛程序6、开赛：根据发令裁判长的指令，计时裁判回表，当发令裁判发出“预备－开始”的指令后，计时开始。7、完成：参赛选手在完成智能寻轨器的制作和相关的调试（具有遇黑色停、白色转的功能和正常行驶的功能）后，即可起立、报号、离座，计时裁判随即终止该选手的制作计时（精確到秒）。8、评判：赛场裁判根据选手制作的智能寻轨器的制作情况、行驶情况、是否具有遇黑色停、白色转的功能，指示灯工作等情况来评判制作的智能寻轨器是否合格，并说明判不合格的依据。评判后的智能寻轨器放在桌上角，选手不得再接触、调试。9、签字：赛场裁判将记有制作是否合格和制作时间的成绩表交选手签字认。10、结束：智能寻轨器制作赛限时40分钟，结束前3分钟发令裁判长会发出“还有最后3分钟”的提示。限定的时间到后，发令裁判长会发出“时间到”的口令，制作赛结束，未完成制作者，作超时论处，制作赛无成绩。

若对评判不服，可在签字后注明要申诉，并按有关程序进行申诉。智能寻轨器行驶竞赛程序1、准备：赛场裁判长宣