电磁感应行驶智能车传感器

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  一、系统总体设计
  电磁感应智能车以检测电磁场信号为基础,通过单片机处理信号实现控制车体准确沿着预设路径寻迹。
  系统电路包括单片机控制单元、电机驱动电路、电磁传感器电路等部分,此外系统还需要一些外部设备,如编码器测速、伺服器控制转向、直流电机驱动车体等。系统结构如图1所示。
  二、传感器的设计与实现
  此信号可直接输入单片机A/D接口采样。使用12位A/D进行采样,数值变化范围为44~3539。
  不同位置最终直流输出信号的图形如图3所示。纵坐标Y为直流电压值,单位是mV,横坐标X是偏移位置,单位是cm。对左右两个传感器数值进行差值线性化处理可得到图4。该曲线展示了一个位置所对应的不同电压数值,利用该曲线可辨别出车体偏离漆包线的位置。
  三、单片机的设计与实现
  脉冲捕捉模块配置为上升沿、下降沿检测方式,用于捕捉编码器输入脉冲数,通过测量输入脉冲得到智能车运动速率。
  A/D模块用于对传感器输入电压采样,获得传感器电压数值。采用12位精度采样,时钟配置为2M/s,配置为4路通道循环采样,关闭中断采用查询方式获取转换数值。
  使用SCI模块与无线模块通讯,发送数据至电脑端,其波特率配置为9600bit/s,大约一秒能发送1200字节数据。SPI模块用于读写TF卡,速率配置为2M/s,能实现高速读写TF卡,记录智能车的重要数据。
  四、传感器架设方案
  由于电磁传感器靠被动检测电磁信号感知道路信息,所以传感器所在位置感应的信号为此位置的信号。为提高车速,必须在小车入弯前感知弯道,并且感知距离(称为前瞻)越大越好。
  电磁传感器只能通过前移传感器提高前瞻距离,架设越靠前则前瞻越大,但过于靠前会影响车体重心,降低车体的机械性能。最终本系统采用铝制支架以大约40°倾角伸出,如图5。
  最初,采用4个传感器架设方案。但4个传感器在入弯和出弯时切换会有复杂的耦合过程。采用3个传感器时直接对最外面两个传感器进行差值即可得到偏移量,从而消除不同组传感器切换时带来的不连续变化过程。
  实验证明,本方案效果很好,在第九届全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛中获得39秒的好成绩。(指导老师:焦 畅)
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