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有趣好玩的智能循迹小车制作 带底盘减速电机

来源:未知 编辑:晚一步 时间:2016-10-01

随着素质教育的越来越被重视,很多学校都把制作智能小车作为首选课题,智能小车生动有趣还牵涉到机械结构、电子基础、传感器原理、自动控制甚至单片机编程等诸多学科知识,学生通过动手实践能大大提高解决实际问题的能力,而且智能小车还是一个很好的硬件平台,只要增加一些控制电路就能完成循迹小车、救火机器人、足球机器人、避障机器人、遥控汽车等课题。

    本着从简到繁的原则,我们首先来制作一款由数字电路来控制的智能循迹小车,在组装过程中我们不但能熟悉机械原理还能逐步学习到:光电传感器、电压比较器、电机驱动电路等相关电子知识。

 

    在白色的场地上有一条38毫米宽的黑色跑道,我们的循迹小车能沿着黑色跑道自动行驶,不管是跑道如何弯曲小车都能自动行驶真是太神奇了!大家知道当光源射到白色物体和黑色物体上时的反光率是不同的,我们这里用红色的LED作为光源,光线通过地面反射到光敏电阻上通过检测光敏电阻阻值变化能判断小车是否行驶在白色区域上,如果检测到是黑色跑道,说明小车跑偏,这一侧的电机就会减速甚至停转这一侧的绿色的LED熄灭,驱动小车向相反方向行驶,这样小车就能始终沿着跑道行驶了。




  采用数字电路的循迹小车   

有趣好玩的智能循迹小车制作 带底盘减速电机 附视频

下面我们先来熟悉一下三个主要器件:

光敏电阻器件

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    这就是光敏电阻,它能够检测外界光线的强弱,外界光线越强光敏电阻的阻值越小,外界光线越弱阻值越大,当红色LED光投射到白色区域和黑色跑道时因为反光率的不同,光敏电阻的阻值会发生明显区别,便于后续电路进行控制。

LM393比较器集成电路

    LM393是双路电压比较器集成电路,由两个独立的精密电压比较器构成。它的作用是比较两个输入电压,根据两路输入电压的高低改变输出电压的高低。输出有两种状态:接近开路或者下拉接近低电平,LM393采用集电极开路输出,所以必须加上拉电阻才能输出高电平。

带减速齿轮的直流电机

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    直流电机驱动小车的话必须要减速,否则转速过高小车跑得太快根本也来不及控制,而且未经减速电机的转矩太小甚至跑不起来,我们专门定做的这种电机已经集成了减速齿轮大大降低了制作难度,这种电机直径12毫米长43毫米,电压3V空载电流约50毫安,转速每分钟30转,断电能自动锁止,驱动力很大非常适合我们使用。

组装步骤:

    首先我们来熟悉一下整机的工作原理图,LM393随时比较着两路光敏电阻的大小,当出现不平衡时(例如一侧压黑色跑道)立即控制一侧电机停转,另一侧电机加速旋转,从而使小车修正方向,恢复到正确的方向上,整个过程是一个闭环控制,因此能快速灵敏地控制。

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安装过程主要分电路焊接和机械组装两部分:

    电路焊接部分比较简单,首先焊接电阻,焊接时务必用万用表确认阻值是否正确,接下来焊接有极性的元件,尽量参考我们图片的元件方向焊接,焊接电容时引脚长的是正极,焊接绿色LED时注意引脚长的是正极,并且焊接时间不能太长容易焊坏,D1 D2 RG1 RG2 可以暂时不焊,安装集成电路芯片时注意缺口的方向,初步焊接完成后请务必细心核对,防止粗心大意。

    机械部分组装需要一定的动手经验,首先安装白色的尼龙车轮,将电机的轴对准车轮中心孔确保垂直慢慢塞入,为了保证结合紧密我们预留的间隙很小,因为尼龙有一定的柔韧性,应该可以进去的,如果实在阻力很大不要过于用力,可以用小锉刀将孔略微修整成喇叭口,这样就容易安装了,如果配合过松可以用热溶胶或强力胶一类加固,注意不能用502胶水因为流动性太强很容易流入齿轮中造成报废。

    电机是通过专用螺丝固定在电路板上的,专用螺丝的安装有一定的步骤:首先不要紧固两个螺母,将电机塞入抱箍后顺时针旋紧螺栓,注意力度确保电机安装牢固,再依次紧固两个螺母,这样螺丝就能牢牢固定在电路板上了,最后装上黑色橡胶轮胎,这时可以将电机接通3V直流电压试运行一下,看看轮子运行是否平稳,高度是否合适。

    PCB圆弧处的长螺丝主要起支撑点的作用,可以调节合适的高度,确保PCB处于水平状态,电池盒通过双面胶贴在PCB上,红线接3V正电源,黄线接地。

    光敏电阻和发光二极管(注意极性)是反向安装在PCB上的,和地面间距约5毫米左右,光敏电阻和发光二极管之间距离也在5毫米左右。最后可以通电测试,如果小车后退行驶可以同时交换两个电机的接线,如果一侧正常另一侧后退,只要交换后退一侧电机接线即可。

有趣好玩的智能循迹小车制作 带底盘减速电机 附视频

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    循迹小车的跑道采用八张A4纸打印后拼接而成,客户点击这里可以下载WORD的跑道文件,客户也可以自己设计其他形状的跑道。

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