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创新教育|工训案例:升级版智能循迹小车(二)避障模块

创新教育|工训案例:升级版智能循迹小车(二)避障模块

  • 分类:新闻资讯
  • 作者:
  • 来源:
  • 发布时间:2020-04-18
  • 访问量:0

【概要描述】  上期小梦主要分享了升级版智能循迹小车的系统设计方案,本期我们将完成主要功能模块之一——避障模块的电路设计、制作。
  一、光电避障模块的电路设计

  01光电避障的实现原理
  智能循迹小车采用两轮驱动,左右两边各用一个红外线光电开关,调制两个前面两个轮子的转速从而达到控制转向的目的,后轮是万向轮,起支撑的作用。在车体左右分别加装一个红外线光电开关,左边的光电开关检测到障碍物时,主控芯片控制右轮电机减速,车向右修正;右边传感器检测到障碍物时,主控芯片控制左轮电机减速,车向左修正,从而避开障碍物。知识点

  红外线光电开关工作原理

  红外线光电开关主要利用被检测物体对红外光束的遮光或反射,由同步回路选通而检测物体的有无,其物体不限于金属,对所有能反射光线的物体均可检测。

  根据检测方式的不同,红外线光电开关可分为四种:漫反射式光电开关、镜反射式光电开关、对射式光电开关、槽式光电开关。

  

  漫反射式光电开关工作原理图

  

  镜反射式开关工作原理图

  

  对射式光电开关工作原理图



  槽式开关工作原理图

  本次设计所使用的光电开关E3F-DS30C4(如下图)为常开型红外线漫反射式光电开关。

  

  E3F-DS30C4红外线漫反射式光电开关

  02光电避障的电路设计

  E3F-DS30C4光电开关包含三个引脚:1引脚为红色,接电源;2引脚为黑色,接地;3引脚为黄色,接输出端。输出端接单片机时加一个1K上拉电阻,使电路更加稳定。下图所示为E3F-DS30C4电路连接图。

   光电开关电路连接图

  由于单片机I/O口驱动能力弱,不能直接连接直流电机,故需要驱动芯片进行驱动。该设计采用的是基于L298N的电路连接方式,L298N内部包含4通道逻辑驱动电路。L298N是一种二相和四相电机的专用驱动器,即内含两个H桥的高电压大电流双全桥式驱动器,接收标准TTL逻辑电平信号,可驱动46V、2A以下的电机。

  

 光电开关避障电机驱动电路原理图

  L298N的逻辑功能如下表所示:

  光电开关避障L298N逻辑功能表

  

  二、光电避障模块的电路制作

  电路设计完成后,下面就进入实际制作过程啦~

  

  (一) 液态金属电子电路打印

  我们使用梦之墨DREAM S1液态金属电子电路打印机完成电路打印:打开软件连接软件与设备通信、载入图纸并进行调试、调试完成后放入打印基材,按下开始键,线路板立等可取✌。

  

  (二) 液态金属电子电路板工艺处理

  1热处理为使导电材料在基材上具备更佳的附着力,首先要对打印完成的线路板进行热处理,热烘箱达到指定温度后将电路板水平放入即可。

  



热处理前后示意图

  2贴合

  此次小车使用电路板为硬性板,因此需要将打印出来的基础电路贴合在硬板之上。



  3打孔避障模块电路采用背面安装元器件模式,使用打孔机,调整转速转速至40000r/min。依据电路原理图进行打孔。



  (三) 电子电路板贴片焊接

  贴片元件焊接流程依次为,加高焊盘→元件预处理→贴片→补焊,焊接时低温烙铁温度均设置为72℃。



 



  三、光电避障模块电路的测试



  1、目检电子电路线路是否短路。

  2、使用万用表检测电子电路长线路是否断路。

  3、使用万用表检测芯片相邻引脚是否短路。

  4、检验电路功能性。

  5、直插件插接到底, 且元件本体不可移动。

  功能测试完成后,避障模块就完成了~铛铛铛铛

  

  未完待续~

  还有更多精彩内容等着你!


创新教育|工训案例:升级版智能循迹小车(二)避障模块

【概要描述】  上期小梦主要分享了升级版智能循迹小车的系统设计方案,本期我们将完成主要功能模块之一——避障模块的电路设计、制作。
  一、光电避障模块的电路设计

  01光电避障的实现原理
  智能循迹小车采用两轮驱动,左右两边各用一个红外线光电开关,调制两个前面两个轮子的转速从而达到控制转向的目的,后轮是万向轮,起支撑的作用。在车体左右分别加装一个红外线光电开关,左边的光电开关检测到障碍物时,主控芯片控制右轮电机减速,车向右修正;右边传感器检测到障碍物时,主控芯片控制左轮电机减速,车向左修正,从而避开障碍物。知识点

  红外线光电开关工作原理

  红外线光电开关主要利用被检测物体对红外光束的遮光或反射,由同步回路选通而检测物体的有无,其物体不限于金属,对所有能反射光线的物体均可检测。

  根据检测方式的不同,红外线光电开关可分为四种:漫反射式光电开关、镜反射式光电开关、对射式光电开关、槽式光电开关。

  

  漫反射式光电开关工作原理图

  

  镜反射式开关工作原理图

  

  对射式光电开关工作原理图



  槽式开关工作原理图

  本次设计所使用的光电开关E3F-DS30C4(如下图)为常开型红外线漫反射式光电开关。

  

  E3F-DS30C4红外线漫反射式光电开关

  02光电避障的电路设计

  E3F-DS30C4光电开关包含三个引脚:1引脚为红色,接电源;2引脚为黑色,接地;3引脚为黄色,接输出端。输出端接单片机时加一个1K上拉电阻,使电路更加稳定。下图所示为E3F-DS30C4电路连接图。

   光电开关电路连接图

  由于单片机I/O口驱动能力弱,不能直接连接直流电机,故需要驱动芯片进行驱动。该设计采用的是基于L298N的电路连接方式,L298N内部包含4通道逻辑驱动电路。L298N是一种二相和四相电机的专用驱动器,即内含两个H桥的高电压大电流双全桥式驱动器,接收标准TTL逻辑电平信号,可驱动46V、2A以下的电机。

  

 光电开关避障电机驱动电路原理图

  L298N的逻辑功能如下表所示:

  光电开关避障L298N逻辑功能表

  

  二、光电避障模块的电路制作

  电路设计完成后,下面就进入实际制作过程啦~

  

  (一) 液态金属电子电路打印

  我们使用梦之墨DREAM S1液态金属电子电路打印机完成电路打印:打开软件连接软件与设备通信、载入图纸并进行调试、调试完成后放入打印基材,按下开始键,线路板立等可取✌。

  

  (二) 液态金属电子电路板工艺处理

  1热处理为使导电材料在基材上具备更佳的附着力,首先要对打印完成的线路板进行热处理,热烘箱达到指定温度后将电路板水平放入即可。

  



热处理前后示意图

  2贴合

  此次小车使用电路板为硬性板,因此需要将打印出来的基础电路贴合在硬板之上。



  3打孔避障模块电路采用背面安装元器件模式,使用打孔机,调整转速转速至40000r/min。依据电路原理图进行打孔。



  (三) 电子电路板贴片焊接

  贴片元件焊接流程依次为,加高焊盘→元件预处理→贴片→补焊,焊接时低温烙铁温度均设置为72℃。



 



  三、光电避障模块电路的测试



  1、目检电子电路线路是否短路。

  2、使用万用表检测电子电路长线路是否断路。

  3、使用万用表检测芯片相邻引脚是否短路。

  4、检验电路功能性。

  5、直插件插接到底, 且元件本体不可移动。

  功能测试完成后,避障模块就完成了~铛铛铛铛

  

  未完待续~

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  上期小梦主要分享了升级版智能循迹小车的系统设计方案,本期我们将完成主要功能模块之一——避障模块的电路设计、制作。

  

  一、光电避障模块的电路设计

  01光电避障的实现原理

  智能循迹小车采用两轮驱动,左右两边各用一个红外线光电开关,调制两个前面两个轮子的转速从而达到控制转向的目的,后轮是万向轮,起支撑的作用。在车体左右分别加装一个红外线光电开关,左边的光电开关检测到障碍物时,主控芯片控制右轮电机减速,车向右修正;右边传感器检测到障碍物时,主控芯片控制左轮电机减速,车向左修正,从而避开障碍物。知识点

  红外线光电开关工作原理

  红外线光电开关主要利用被检测物体对红外光束的遮光或反射,由同步回路选通而检测物体的有无,其物体不限于金属,对所有能反射光线的物体均可检测。

  根据检测方式的不同,红外线光电开关可分为四种:漫反射式光电开关、镜反射式光电开关、对射式光电开关、槽式光电开关。

  

  漫反射式光电开关工作原理图

  

  镜反射式开关工作原理图

  

  对射式光电开关工作原理图

  槽式开关工作原理图

  本次设计所使用的光电开关E3F-DS30C4(如下图)为常开型红外线漫反射式光电开关。

  

  E3F-DS30C4红外线漫反射式光电开关

  02光电避障的电路设计

  E3F-DS30C4光电开关包含三个引脚:1引脚为红色,接电源;2引脚为黑色,接地;3引脚为黄色,接输出端。输出端接单片机时加一个1K上拉电阻,使电路更加稳定。下图所示为E3F-DS30C4电路连接图。

   光电开关电路连接图

  由于单片机I/O口驱动能力弱,不能直接连接直流电机,故需要驱动芯片进行驱动。该设计采用的是基于L298N的电路连接方式,L298N内部包含4通道逻辑驱动电路。L298N是一种二相和四相电机的专用驱动器,即内含两个H桥的高电压大电流双全桥式驱动器,接收标准TTL逻辑电平信号,可驱动46V、2A以下的电机。

  

 光电开关避障电机驱动电路原理图

  L298N的逻辑功能如下表所示:

  光电开关避障L298N逻辑功能表

  

  二、光电避障模块的电路制作

  电路设计完成后,下面就进入实际制作过程啦~

  

  (一) 液态金属电子电路打印

  我们使用梦之墨DREAM S1液态金属电子电路打印机完成电路打印:打开软件连接软件与设备通信、载入图纸并进行调试、调试完成后放入打印基材,按下开始键,线路板立等可取✌。

  

  (二) 液态金属电子电路板工艺处理

  1热处理为使导电材料在基材上具备更佳的附着力,首先要对打印完成的线路板进行热处理,热烘箱达到指定温度后将电路板水平放入即可。

  

热处理前后示意图

  2贴合

  此次小车使用电路板为硬性板,因此需要将打印出来的基础电路贴合在硬板之上。

  3打孔避障模块电路采用背面安装元器件模式,使用打孔机,调整转速转速至40000r/min。依据电路原理图进行打孔。

  (三) 电子电路板贴片焊接

  贴片元件焊接流程依次为,加高焊盘→元件预处理→贴片→补焊,焊接时低温烙铁温度均设置为72℃。

 

  三、光电避障模块电路的测试

  1、目检电子电路线路是否短路。

  2、使用万用表检测电子电路长线路是否断路。

  3、使用万用表检测芯片相邻引脚是否短路。

  4、检验电路功能性。

  5、直插件插接到底, 且元件本体不可移动。

  功能测试完成后,避障模块就完成了~铛铛铛铛

  

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