采用獨立光伏供電系統(tǒng)的智能導航小車(編輯修改稿)
2024-10-05 08:06 本頁面
【文章內容簡介】 每個電機的功耗為 8W左右，所以，整個電路的功耗為 20W左右。我們選用的 太陽能電池板的標稱功率為 25W，但是實際測量中，在太陽光的照射下，太陽能電池板的功率為 23W左右，并不能達到標稱功率，但是，這種太陽能電池板的功率足以驅動整部小車工作。 避障電路采用紅外漫反射光電探測器對被探測物進行檢測。光電開關是將光的強度變化轉化為電信號的變化來實現(xiàn)控制的。光電開關是集發(fā)射頭和接收頭于一體的檢測開關，它的工作原理是傳感器紅外發(fā)射管發(fā)射出紅外光，接收管根據(jù)反射回來的紅外光強度大小來計數(shù)的，故被檢測的工件或物體表面必須有黑白相間的部位用于吸收和 反射紅外光，這樣接收管才能有效的截止和飽和達到探測是否有障礙物的目的。當接收頭接收到光線的時候，輸出低電平，反之，則輸出高電平。單片機根據(jù)接收頭電平的高低來做出相應的控制，實現(xiàn)小車避障的功能。 光電開關的工作原理圖： 圖 3 光電開關工作原理圖 我們所選用的紅外線漫反射光電開關的具體參數(shù)如下表所示： 型號 E3F3DS50N1 輸出方式 NPN三線常開 外形 NPN三線常開 工作電壓 直流 636VDC以內 檢測距離 50厘米（ CM) 輸出電流 300毫安 (MA) 檢測物體 不透明體 外殼材料 塑料 ABS 表 1 通過以上表格的參數(shù)可以看出，光電開關的工作電壓范圍為 6~36V，范圍比較寬，可以保證其工作過程比較穩(wěn)定，提高了對障礙物檢測的準確性和可靠性。 光電開關的最佳檢測距離為 50 厘米，符合我們的要求。當然，這個檢測距離也可以根據(jù)實際情況來調節(jié)，我們通過多次實驗發(fā)現(xiàn)，在比較理想的情況下，檢測距離最遠可達到120厘米。不過，如果距離太遠的話，光電開關的檢測靈敏度明顯下降了很多，而且受外界的干擾比較大。另外，對于不同反射率的不透明物體，光電開關的檢測距離和靈敏度也會有所不同。 總之，選擇這種光電開關，一方面符合我們的要求，另外其性價比也比較高。 智能小車行駛的過程中，在單片機的控制下，當檢測到左中右都有障礙物 的時候，規(guī)定小車向右轉；當檢測到左邊有障礙物的時候，小車向右轉；當檢測到右邊有障礙物的時候，小車向左轉；當檢測到左右兩邊沒有障礙物，而中間有的時候，規(guī)定小車向左轉。當檢測到左中右都沒有障礙物，或者左右兩邊有障礙物，中間沒有的時候，小車前進。 綜合以上分析，小車的避障電路功能表為： 避障電路功能表 傳感器 避障電路輸出 待執(zhí)行命令 左 中 右 左轉信號 右轉信號 0 0 0 √ 右轉 0 0 1 √ 右轉 0 1 0 前進 0 1 1 √ 右轉 1 0 0 √ 左轉 1 0 1 √ 左轉 1 1 0 √ 左轉 1 1 1 前進 （注：“ 0”表示有障礙物，“ 1”表示無障礙物。） 表 2 EA/VPP31X119X218RESET9RD/P3717WR/P3616P32/INT012P33/INT113P34/T014P35/T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/PRDG30P31/TXD11P30/RXD10U1AT89C5112Y12MHz123E3F_DS30C4 VCC30pFC130pFC21KR122uFC3220R2RESETVCCVCC123P1E3F_DS304123P2E3F_DS304123P3E3F_DS304123456JP2 （注：“Ｐ３”表示左邊探測器，“Ｐ２”表示中間探測器，“Ｐ１”表示右邊探測器） 圖 4 避障電路圖 ： P25 P26 P27 電機 P1 電機 P2 電機 P3 0 0 1 工作 不工作 不工作 0 1 0 不工作 工作 不工作 1 0 0 不工作 不工作 工作 表 3 “時分復用”技術。由于單片機輸出 接口的輸出電壓為 ，所以可以通過單片機的輸出接口為左中右三個紅外探測器供電。單片機通過對相應程序的處理，可以分時來控制三個紅外探測器的工作與否，保證在相同的時間間隔內有且只有其中一個探測器在工作，這樣可以有效地避免探測器之間信號的相互干擾。 ，并且走“八字形”的路線，我們在場地適當?shù)奈恢貌贾昧藢Ш轿?，場地布置圖如圖所示： （注：圖中紅色圓弧為所設置的導航物，上面設有黑白相間的條紋。） 圖 5 場地布置圖 ，所以對直流電機的要求比較高，我們選用了扭矩為 20 KG?CM 的直流電機。為了使電機能夠穩(wěn)定工作，直流電機通過特定的驅動模塊來驅動，因此不需要穩(wěn)壓電路，降低了電路的復雜性，易于實現(xiàn)。 直流電機的扭矩為 20KG?CM=2N?M 小車輪子半徑為 即 一個直流電機的驅動力為 2/= 所以 m=即最大可承載 。 ，電機的最 大可承載物重量為 4千克左右，由于各方面的原因，雖然沒有達到理論值，但是這種電機已經符合比賽的要求了。 3 實物測試結果與分析 我們根據(jù)實際情況，在不同的環(huán)境下測得了太陽能電池板的輸出電壓，如下表所示： 環(huán)境 室內 室外 自然光 自然光 太陽光 陰天 電壓（ V） ~17 20~25 表 4 在太陽光的照射下，我們測得太陽能電池板的輸出電流大約為 ，也就是說太陽能的輸出功率大約為 23W，由于小車工作時的功耗為 20W左右，所以
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