智能车电磁初入门要点.ppt

第七届飞思卡尔比赛规则变动电磁组 电磁组：车模直立行走使用 C 型车模车模运行时只允许动力轮着地，车模直立行走注：原车模的前轮（转向轮）、舵机实际上没有用了，可以去掉前轮的轮胎可以用作后轮的备用车胎对于新生事物的探索 原因:我们起初选择电磁组的原因其实不多，开始时觉得电，磁好像相对比较熟悉，也比较感兴趣而已！而后在查资料时也发现了电磁组开设较晚，但这并不影响我们选择电磁，反而增加我们对电磁的好奇心！同时电磁组中电磁检测的是一个“场信号”，不像其他有些组是检测了一条线上的信号，感觉比较强（）！同时光电的技术好像比较成熟，现在都在做“点头”“摆头”什么的优势并不是很明显，虽然有那么一点所谓的精度而电磁的技术不是很成熟，有待开发 (而我们希望做电池组的开垦者) 况且具体那一组其实是不重要的，主要是在大学参加飞思卡尔智能车竞赛能得到很好的锻炼，她也是一个可以提高自己综合实验能力的很好平台而学好飞思卡尔，在硬件的话肯定要会焊接，电路设计（电机驱动、电源稳压、传感器（电磁最便宜，激光最贵，摄像头最难），编码器，单片机的接口了，最后组装，所以要看好多书如电路分析数字电路模拟电路传感器等软件方面要求我们学好C语言、单片机！这也更好的督促自己认真学习专业与拓展课外的知识！ 优势:新颖，发展空间大总纲 选择电磁1 往届成绩2 模块简介3 方案设计4 方案确定5序号学校名称队伍名称比赛成绩1杭州电子科技大学钱江1号14.2172北京科技大学北京科技大学电磁二队15.2773电子科技大学ATP15.6164西北工业大学湛庐队15.6995广东工业大学风驰16.0396杭州电子科技大学信息工程学院杭电信工1队16.0437浙江师范大学先驱音速16.0448西安工业大学工大幻影1队16.1039西南交通大学神马浮云16.1710湘潭大学湘大二队16.17411上海交通大学CyberX16.41912山东大学启程16.57213长安大学风驰16.91614河北大学工商学院风鸣17.13815河海大学云风队17.16616华中科技大学华中科技大学五队17.35417湖北汽车工业学院惠捷二号17.40518国防科技大学电磁铁军 二师17.45719中南民族大学小炫枫1队17.67320陕西理工学院陕理工电磁2队17.75921乐山师范学院乐师 6队17.88322河海大学常州校区睿翼队17.88623阜阳师范学院闪电 幽魂17.92424中国矿业 大学徐海学院徐海电磁一队18.16125华北科技学院华科电磁队18.2626中南大学比亚迪狮子座201118.29727哈尔滨华 德学院华德远航18.33528广东技术师 范学院星磁号18.34729武汉理工大学理工3队18.70730南阳理工学院悍马18.77831哈尔滨工程大学极品飞车 3号18.78632中国矿业 大学机电一队18.90633大连理工大学磁暴飞车18.93434东北大学秦皇岛分校东秦五队19.3735东南大学成贤学院颠覆19.41136哈尔滨理工大学疾风19.45437河北联合大学轻工学院电磁一队19.54238北京联合大学木牛流马19.75939安徽工程大学劭傑二队19.79740重庆邮电 大学忐忑队20.03341中国地质大学（武汉）地大御风队20.18442天津工业大学磁导航二队20.2743大连大学连大dragonfighter20.29144曲阜师范大学索尼克20.34845常州大学IDEA20.38146重庆大学渝州飞船22.44847北京理工大学Cherish23.04348山东交通学院追影队23.20749浙江工业大学飞狐二队23.39850山东大学威海分校愤怒的小车24.70251合肥学院混合动力队28.22352安徽科技学院安科电磁一队29.55853北京邮电 大学BMC60名次学校名称队伍名称比赛成绩1杭州电子科技大学钱江1号29.62北京科技大学北京科技大学电磁二队31.473西北工业大学湛庐队32.1564电子科技大学ATP33.5235湘潭大学湘大二队33.8756杭州电子科技大学信息工程学院杭电信工1队34.1217广东工业大学风驰34.2348西安工业大学工大幻影1队34.2619山东大学启程35.37410乐山师范学院乐师 6队36.11311国防科技大学电磁铁军 二师36.15812河北大学工商学院风鸣37.33913河海大学云风队37.55614湖北汽车工业学院惠捷二号37.81115陕西理工学院陕理工电磁2队38.15516华北科技学院华科电磁队38.73817中南民族大学小炫枫1队38.92418中国矿业 大学徐海学院徐海电磁一队40.54419阜阳师范学院闪电 幽魂40.84120浙江师范大学先驱音速6021西南交通大学神马浮云6021浙江师范大学先驱音速6022上海交通大学CyberX6023长安大学风驰6024华中科技大学华中科技大学五队6025河海大学常州校区睿翼队60总纲 选择电磁1 往届成绩2 模块简介3 方案设计4 方案确定5模块中山大学鹰之队电磁传感器的选择 方案一：采用霍尔传感器如果采用开关型霍尔传感器，则无法处理赛道信息，并且霍尔传感器对于100mA的电流产生的磁场并不敏感，几乎检测不到；如果采用模拟型霍尔传感器，则传感器对几百高斯的磁场才会有比较大的反应，待检测磁场在距离导线10cm的地方强度不足1高斯。

对于这么小的磁场强度霍尔传感器几乎检测不到就算可以检测得到，由于磁场是交变的，并且频率很高，处理起来难度也很大 电磁传感器的选择 方案二：采用电感 根据法拉第电磁感应原理：交变的磁场通过线圈可以感应出交变的电场虽然磁场的强度很小，但是只要是线圈的匝数够多，面积够大，就可以感应出足够大的电动势电感可以自己绕制，这样灵活性比较大，可以绕出非常合适的线圈，但是坏处就是由于要制作多个传感器，自己绕制的电感参数很难统一，就会影响到传感器的精确度；市场上也有很多固定电感值的电感，其参数虽然可能与我们的要求有所差别，但是只要合理地设置其外围电路的参数，就可以达到很好的效果 传感器的布局 方案一：采用多个传感器，在车前形成一字型 各个传感器距离导线的距离不同，感应出来的大小不同距离导线越近，则感应出来的电动势就越大根据各个传感器感应的电动势的大小，可以判断导线的位置，从而确定舵机的转向，实现小车沿导线行走采用这种方法，当电流的大小，频率即使在较大范围内变化时，检测都不会受到太大影响，但是这种方法只能判断导线位于某两个传感器之间，由于传感器个数的限制，检测精度不会很高传感器的布局 方案二：采用多个传感器，每排两个，形成一定的空间结构 每排的两个传感器在理论上都可以测出距离，根据他们的空间关系，推测当前的路况。

由于使用了位置不同的传感器，各个组的传感器之间很难协调，并且在一定程度上牺牲了前瞻再加之，由于传感器的检测精度并不高，判断很不准确，容易误判，因此这种方法受到了一定的限制 传感器的布局 方案三：采用两个传感器，前瞻最大 采用两个传感器，水平垂直导线放置即双水平检测方案速度传感器 采用光电编码器（通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量）通过脉冲计数的方法来实现对小车速度的检测：在靠近小车右轮的轴上装光电编码器，这样当小车前进，车轮转动时，光电编码器跟随车轮同步转动，当一个黑色脉冲被摄像头检测到时，速度传感器的输出就变为高电平，产生脉冲，送给单片机的ECT 模块，ECT 模块捕捉脉冲信号并对其进行计数，同样的，当白色被检测到时，也产生一脉冲，送以单片机计数，在一特定时间内（5ms，即摄像头采集一帧图像的时间）读出脉冲总数由于单位时间内的脉冲数和速度成正比关系，我们并没有根据编码器和车轮的参数进行计算，而是利用让车行走一定的脉冲数，测出车所行走的距离，这样就会更接近实际情况停车检测传感器 将干簧管紧贴在车的底盘上，采用多个干簧管拍不在不同的位置，并联接入一个输入捕捉口电子科技大学spyker传感器选择初步选择较为常用的线圈传感器、霍尔传感器。

霍尔传感器测量范围大，对外界干扰磁场不明显，但分辩力比较低；线圈磁传感器除了可以测量磁场强度外，还可以测量车辆的速度，但传感器体积大，且一般只用来测量一个方向的磁场强度 传感器排布方案一绕制传感器一字型排列：这样的传感器布局参数线性度很好但在转弯时会有角度而造成的感应值的减小导致弯道路线靠外，不利于过弯 传感器排布方案二绕制传感器八字型排列：利用传感器对角度的变化的反应使得传感器在直道上变化较小，减小直道抖动进弯道时角度和位置同时起作用，利于转弯，在采用这种排布后车走内道，效果明显传感器排布方案三绕制传感器竖直倾斜混合排列 ：由于竖的探头对弯道 X轴分量的磁场的感应较强，可以用来做一定的前瞻，但处理困难传感器排布方案四电感混合排列：由于电感较小，引脚为插针，容易放置且方向易变所以最后采用横纵竖三个方向的传感器，测量信号更加全面，更好的掌握了磁场的分布利于解决其他传感器产生的问题倾斜的传感器来利用其弯道敏感的优势作为主要的转向传感器，但在十字道时有Y 轴分量的影响会有抖动甚至出线的可能，于是采用横向探头来辅助转向，竖直探头用来做少量前瞻和十字的辅助判断，速度控制中有所应用北京科技大学天津学院飞虎一 采用八个水平电感定偏移距离，两个竖直电感进行辅助检测。

传感器由三部份构成，一部份为滤波部份，一部分为放大部份，一部分为检波部分滤波部分选用LC并联来实现选频，经过试验，电感值选取10mH，电容值为6.8nf时，效果最好放大部分采用运放放大，并且放大倍数可调检波部分采用组委会提供的方案，运用肖特基二极管，因为这类二极管的开启电压一般在0.10.3V左右，小于普通的硅二极管（0.7V），可以增加输出信号的动态范围和增加整体电路的灵敏度 总纲 选择电磁1 往届成绩2 模块简介3 方案设计4 方案确定5方案确定 传感器选择：线圈传感器 传感器排布方案：主要参考电子科技的方案三、四，传感器数量改为7个或9个 可行性：器材的获取方便，在检测和实验上有一定难度，需要时间和工具。