尋跡小車(模擬電路版)的設計製作與除錯

2021-09-29 03:21:23 字數 2724 閱讀 2650

設想的效果圖

三檢視及尺寸

實際效果圖:

硬體布局設計在硬體布局上,光敏電阻的位置與車的轉彎軸線要有足夠的距離來保證有足夠的反應時間,若過短,則會出現反應時間不足容易衝出跑道,若過長反應過快會也會容易反應過度衝出跑道。第三輪安裝的位置盡量與馬達軸線短來保證轉彎半徑小,轉彎更靈活。電池安裝位置靠中後部,讓小車的前後配重相對平衡,保持驅動輪有足夠的摩擦力,也不可使第三輪的摩擦力過大難以轉彎。

車輪加工:車輪選擇使用鋁來加工,用車床加工出來的鋁車輪重量沒那麼大,慣性小一些,因此停的時候可以停得比較快。

電路設計:在電路設計上,把馬達驅動電路和黑線感測電路分開設計,lm393產生的動作訊號通過排線連線傳送到馬達驅動電路上,方便日後改裝。

一、馬達驅動電路

驅動電路部分我使用tip122三極體作為開關使用,當高電平訊號過來時三極體b極時,c、e極就會導通馬達就會帶動車輪轉動。為了控制轉速,我選擇調節馬達供電電壓的方式來控制,使用lm317t三端可調穩壓管來調節,這樣就可以使電壓從1.25v-12v(電池供電電壓12v)之間調節。圖一中d2與d1這兩個二極體的作用是保護lm317t防止擊穿,d3和d4這兩個二極體的功能是保護三極體防止擊穿。如圖一示為馬達驅動電路原理圖。

圖一二、判 斷電 路

1、ic及分壓電阻的選擇

這裡我選擇lm393電壓比較器(lm358也可以)來比較光敏電阻的分壓值,在選用圖三中光敏電阻分壓電阻r4、r5的大小時,電阻值大小與光敏電阻感測白色與黑色時的電壓差關係如圖二示。x軸為分壓電阻值大小,y軸為分壓大小,藍色函式代表光敏電阻感測白色時,綠色函式代表光敏電阻感測黑色時。(假定感測白色時cds阻值為50kω,感測黑色時cds阻值為500kω,電源電壓5v)

由該函式影象可得出結論:在一定範圍內,選擇分壓電阻值越大,在感測白色與黑色時的電壓差越大。(這裡的電壓差指圖三中ic的2腳電壓波動大小與ic6腳電壓波動大小)電壓差值越大,ic越容易判斷。這裡我選擇20k的精密可調電阻。

圖二圖三中,r1與r2這兩個可變電阻是用來調節基準電壓,通過這個基準電壓,就可以讓ic識別到該讓輪子轉還是讓輪子停。

2、基準電壓的設定

基準電壓的大小盡量設定在照白色分壓值與照黑色分壓值中間,即圖二中藍色函式與綠色函式的中間。這樣有利於ic的判斷

3、ic供電設定

為了保證ic穩定,使用7805三端穩壓管來保持ic的供電恆定為5v,圖三中未畫出。

4、lm393原理說明

lm393為雙路電壓比較器,一般比較器有兩種輸出狀態分別為:開路式或者下拉低電平。lm393的輸出形式為開路式輸出,沒有輸出時下拉低電平。因此需要在輸出端加上上拉電阻來保證輸出時為高電平。lm393實際是比較2腳與3腳之間的電壓和5腳與6腳之間的電壓,然後分別在1腳與7腳輸出,當2腳電壓比3腳電壓大時,1腳開路,電平被上拉電阻r9拉高,三極體c e導通,馬達轉動,同理6腳電壓比5腳電壓大時,7腳開路,電平拉高。

圖三圖三為總電路示意圖

說明:比較電路的焊接過程

說明:比較電路焊接完成後

說明:馬達直接用焊錫焊在pcb上

說明:用於調節馬達電壓的lm317t,轉動旁邊藍色電阻就可調節電壓

說明:給ic穩壓用的7805

說明:lm393,兩旁的藍色電阻為上拉電阻

說明:用工具機加工車輪

說明:車輪加工完後安裝效果

說明:自己設計並用車床加工出來的車輪

說明:輪子設計時的三檢視

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