车模改装、电磁信号处理、测距原理及串口调试--修改后技术方案.ppt

车模改装、电磁信号处理、测距原理及串口调试 TELQQ:2553204937 微信号：xutonghua94 目 录 红外及超声波说明 红外传感器 从右图中，可以看到，当被探测物体的距离小于10cm的时候，输出电压急剧下降，也就是说从电压读数来看，物体的距离应该是越来越远了。但是实际上不是这样的。当大于10cm的时候，成反比非线性关系。 主讲人：许铜华 车模改装 轮胎处理 红外及超声波说明 舵机固定 信号处理电路 赛道信号说明 串口调试 车模改装 飞思卡尔智能车一共有五种车模，分别是A、B、C、D、E车模，其中D、E车模只有两个车轮，属于平衡车组。A、B、C车模都是四轮车。车模改装指的是将买回来的车模改装成所需的模样。如果是电磁组，就需要在车上加碳素杆，将杆向前延伸出去，一般都比较长，在杆上放置电感；摄像头组需要在车的中间位置直立一根杆，杆不是很长，在杆上放置摄像头；光电组和摄像头组差不多，不过杆上不是放置摄像头，而是线性CCD。不管是什么组，车上都要有电机、电路板、单片机、电池。除了平衡车，所有的车都应该有舵机。其中电机、舵机、电池在买车模的时候都已配备，买回来直接组装就行。电路板是需要大家自己焊接，测试。单片机和电路板共同控制车的各种姿态。电池负责供电。 车模改装 车模改装 车模改装 车模改装 车模改装 车模改装 四轮电磁车 直立电磁车 车模改装 四轮摄像头车 直立摄像头车 车模改装 四轮光电车 直立光电车 舵机固定 舵机固定时，主要考虑以下几种因素： 1、舵机连杆长度与响应速度的调配 2、舵机连杆长度对安装位置的影响 3、安装方式对重心的影响 4、安装方式的可靠性（即是否牢固） 舵机固定 关于舵机的安装方式，我们实验室较为主流的有直立式安装和倒置式安装。 比赛车模的转向是通过舵机带动左右横拉杆实现。舵机的转动速度和功率是一定的，要想加快转向机构的响应速度，唯一的方法就是优化舵机的安装位置及其力矩延长杆的长度。由于功率是速度与力矩乘积的函数，过分追求速度，必然要损失力矩，力矩的太小也会造成转向迟钝，因此设计时就要综合考虑转向机构响应速度与舵机力矩之间的关系，通过优化得到一个最佳的转向效果。 舵机固定 舵机固定 轮胎处理 第十届飞思卡尔比赛中，电磁组要求是两辆车，其中有一辆车必须是B车模。B车模的轮胎摩擦系数很小，在PVC跑道上容易打滑。为了增大轮胎的摩擦系数，可以在轮胎上刻一些花纹，适当的打磨就行。由于车前轮胎一般都是前束，轮胎内侧的花纹尤为重要。在打磨的时候注意打磨均匀。 轮胎处理 B车模轮胎 前轮前束 赛道信号说明 根据麦克斯韦电场理论，交变电流会在周围产生交变的电磁场。智能车竞赛使用路径导航的交变电流频率为20kHz，产生的电磁波属于甚低频（VLF）电磁波。甚低频频率范围处于工频和低频电磁波中间，为3kHz~30kHz,波长为100km~10km。如下图所示： 赛道信号说明 导线周围的电场和磁场，按照一定规律分布。通过检测相应的电磁场的强度和方向可以反过来获得距离导线的空间位置。 由电磁感应原理，变化的磁场在导线中产生电动势，闭合的导线中则会产生电流，按正弦规律变化的磁场则产生按正弦规律变化的电动势。由上图可知，离导线越远磁场越弱，检测到的电动势就越小，又由于得到的是正弦变化的电压，电压的变化即电压幅值的变化。 信号处理电路 一般都是选用电感作为检测导线的传感器，但是其感应信号较弱，且混有杂波，所以要进行信号处理。要进行以下三个步骤才能得到较为理想的信号：信号的滤波，信号的放大，信号的检波。 信号处理电路 信号的滤波 比赛选择20kHz的交变磁场作为路径导航信号，在频谱上可以有效地避开周围其他磁场的干扰，因此信号放大需要进行选频放大，使得20kHz的信号能有效的放大，并且去除其它干扰信号的影响。使用LC并联谐振电路来实现选频电路（带通电路），如下图所示： 信号处理电路 信号的滤波 其中，E是感应线圈中的感应电动势，L是感应线圈的电感值，R0是电感的内阻，C是并联谐振电容。电路谐振频率为： 已知感应电动势的频率f=20kHz,感应线圈电感为L=10mH，可以计算出谐振电容的容量为 C=6.33*10-9F。通常在市场上可以购买 信号处理电路 信号的滤波 在市场上可以购买到的标称电容与上述容值最为接近的电容为6.8nF，所以在实际电路中选用6.8nF的电容作为谐振电容。 信号处理电路 信号的放大 由第一步处理后的电压波形已经是较为规整的20kHz正弦波，但是幅值较小，随着距离衰减很快，不利于电压采样，所以要进行放大，官方给出的如下参考方案即用三极管进行放大，但是用三极管