CN110091734A - 一种智能无线充电小车系统及其充电方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开一种智能无线充电小车系统及其充电方法,涉及无线充电技术应用领域可以提高充电自动化程度。包括无线充电小车及充电站;小车包括车体,车体上设有第一主控制器模块、循迹检测模块、避障模块、第一GPS定位模块、第一无线传输模块、驱动电源模块、DS2438电源监测模块及L298N电机驱动模块;所述车体底盘上设有所述无线充电接收模块,所述无线接收模块通过整流滤波电路与所述驱动电源模块连接;所述充电站设有充电平台、门禁电动升降杆及第二主控制器模块,所述充电平台上设有第二GPS定位模块及与所述无线充电接收模块配合充电的无线充电发射模块。本发明适用于玩具电动小车及自动搬运小车,或智能交通工具科研中。

Description

一种智能无线充电小车系统及其充电方法
技术领域
本发明涉及无线充电技术应用领域,尤其涉及一种智能无线充电小车系统及其充电方法。
背景技术
无线充电技术作为一种没有线缆连接的新一代智能充电方式,开始在涉及蓄电池作为动力源的各种设备中推广应用,其实现充电的方式一般有两种,电磁感应式与谐振式,谐振式常用于大功率无线充电设备上,例如电动汽车。而在一些小功率充电应用场景中,例如,儿童玩具小车、工厂自动搬运小车等设备一般是通过电磁感应原理实现无线充电。
发明人在实现本发明的过程中发现:目前在小功率应用场景中,一些具有无线充电功能的各种小车,在沿既定轨迹运行过程中需要充电时,大多需要人工干预,将其送往预定的充电区域以进行充电,小车充电自动化程度较低。
发明内容
有鉴于此,本发明实施例提供一种智能无线充电小车系统及其充电方法,可以提高充电自动化程度。
为达到上述目的,本发明的实施例采用如下技术方案:
第一方面,本发明实施例一种智能无线充电小车系统,包括无线充电小车及充电站;
所述小车包括车体,所述车体上设有第一主控制器模块、循迹检测模块、避障模块、第一GPS(Global Position System,全球定位系统)定位模块、第一无线传输模块、驱动电源模块、DS2438电源监测模块及L298N电机驱动模块,所述循迹检测模块、避障模块及第一GPS定位模块分别与所述第一主控制器模块输入端连接,所述第一主控制器模块的输出端与所述L298N电机驱动模块连接,用于驱动小车行走,所述驱动电源模块为小车提供动力能源,所述第一无线传输模块内置或连接于所述第一主控制器模块,所述DS2438电源监测模块分别与所述驱动电源模块及第一主控制器模块连接;
所述车体底盘上设有所述无线充电接收模块,所述无线接收模块通过整流滤波电路与所述驱动电源模块连接;
所述充电站设有充电平台、门禁电动升降杆及第二主控制器模块,所述充电平台上设有第二GPS定位模块及与所述无线充电接收模块配合充电的无线充电发射模块,所述第二主控制器模块的输出端通过第一继电器模块与所述无线充电发射模块连接,所述第二主控制器模块输入端连接有第二GPS定位模块及VD108B车辆检测器模块,所述VD108B车辆检测器模块设置于所述门禁电动升降杆上,所述第二主控制器模块输出端还与所述门禁电动升降杆的驱动电机通过第二继电器模块连接,所述第二主控制器模块还内置或连接有第二无线传输模块;
所述第一主控制器模块与第二主控制器模块分别为STC89C52单片机控制模块;
所述第一主控制器模块还连接有人机交互模块。
优选地,所述车体上还设有光敏电阻模块、PCF8951AD/DA转换模块、舵机及太阳能电池板,所述光敏电阻模块通过所述PCF8951AD/DA转换模块与所述第一主控制器模块的输入端连接,所述舵机与所述第一主控制器模块的输出端连接,所述太阳能电池板连接与所述舵机的输出轴上。
优选地,所述车体上还设有DHT11温湿度传感器模块、DS1302时钟模块及LCD12864液晶显示模块,所述温湿度传感器模块及DS1302时钟模块分别与所述第一主控制器模块输入端连接,所述LCD12864液晶显示模块与所述第一主控制器模块输出端连接。
优选地,所述车体上还设有光敏电阻传感器模块、第三继电器模块及照明模块,所述光敏电阻传感器模块与所述第一主控制器模块输入端连接,所述第一主控制器模块输出端通过所述第三继电器模块与照明模块连接。
优选地,所述第一主控制器模块输出端分别还设有蜂鸣器报警模块及语音播报模块。
优选地,所述小车包括四个车轮,每个车轮上设有驱动电机,所述驱动电机与所述L298N电机驱动模块分别连接。
优选地,所述小车到充电站之间的轨道或路径两侧设黑线标识,所述循迹检测模块包括至少两组红外光电传感器,在车体的底盘两侧前后各设有一组,所述红外光电传感器包括发射器与接收器,所述发射器与接收器朝向路面设置。
优选地,所述充电平台包括转盘,所述转盘连接有第一驱动电机,所述驱动电机与所述第二主控制器模块连接,所述转盘包括多个充电区,每个充电区上设有所述无线充电发射模块,在转盘上、位于充电区底部设有水平伸缩导轨,所述水平伸缩导轨上设有第二驱动电机,第二驱动电机与所述第二主控制器模块连接,在所述充电区底部还设有称重传感器模块,所述称重传感器模块与所述第二主控制器模块连接;
所述门禁电动升降杆上还设有朝向充电区的超声波测距模块,所述超声波测距模块与所述第二主控制器模块连接。
第二方面,本发明还实施例提供一种智能无线充电小车系统自动充电的方法,包括步骤:通过DS2438电源监测模块实时监测小车驱动电源模块的剩余电量,并将剩余电量信息发送至第一主控制器模块;
第一主控制器模块根据反馈的剩余电量信息判定小车是否需要充电;
若判定小车需要充电,则通过第一无线传输模块向充电站的第二主控制器模块发送位置请求信号;
所述第二控制器模块接收到所述位置请求信号后,从第二GPS定位模块上获取充电站的位置信息并发送给第一主控制器模块;
同时,第一主控器模块获取第一GPS定位模块发送的小车当前的位置信息;
第一主控制器模块根据获取的充电站及小车当前的位置信息生成导航路径,控制L298N电机驱动模块驱动小车按所述导航路径行走;
通过所述循迹检测模块实时检测所述小车运行轨迹并发送给第一主控器模块进行及时调整,以保证所述小车不偏离运行轨道路线;同时通过所述避障模块对行驶路线上的障碍物进行躲避;
VD108B车辆检测器模块实时检测是否有目标物体靠近充电站的门禁杆;
当小车到达充电站门禁杆时,VD108B车辆检测器模块检测到门禁杆目标范围内的小车,输出脉冲信号至第二主控制器模块;
所述第二主控制器模块基于所述脉冲信号控制第二继电器模块驱动升降杆电机转动,将升降杆升起;
控制第一继电器模块打开无线充电发射模块,当小车驶入充电平台上的无线充电发射模块的地感线圈感应范围内时,第一主控制器模块控制L298N电机驱动模块关闭以停车,并打开所述无线接收模块与所述无线充电发射模块配合产生电流;
所述无线接收模块通过整流滤波电路对所述电流进行处理后为所述驱动电源模块充电。
优选地,在所述第二主控制器模块基于所述脉冲信号控制第二继电器模块驱动升降杆电机转动,将升降杆升起之后,还包括;第二主控制器模块控制第一驱动电机驱动转盘转动,以使第一充电区对准第一小车驶入方向,并控制第二驱动电机驱动第一水平伸缩导轨伸出;
第一小车驶入所述第一充电区上,设置于所述第一充电区底部的称重传感器模块将监测到的第一充电区上的重量变化信息发送至第二主控制器模块;
第二主控制器模块根据所述重量变化信息确定第一充电区的状态是否为占用状态;
当确定第一充电区的状态为占用,则控制第一驱动电机驱动转盘旋转至第二充电区对准来车方向;所述第二充电区为空闲状态
当VD108B车辆检测器模块检测到有第二小车驶入时,控制第二驱动电机驱动第二水平伸缩机构伸出,以使第二小车驶入第二充电区。
所述方法还包括:当第一小车充电结束后,转盘旋转至第一充电区对准小车驶入方向,通过所述门禁电动升降杆上设置的超声波测距模块测量第一小车到门禁电动升降杆的距离;
当检测到第一小车到门禁电动升降杆的距离小于预定距离时,发送驱动信号给第二主控制器模块,以使第二主控制器模块驱动门禁电动升降杆的驱动电机将门禁电动升降杆拉升;
第一小车离开充电站。
本发明实施例一种智能无线充电小车系统及其充电方法,包括无线充电小车及充电站,所述小车包括车体,所述车体上设有第一主控制器模块、循迹检测模块、避障模块、第一GPS定位模块、第一无线传输模块、驱动电源模块、DS2438电源监测模块及L298N电机驱动模块,所述车体底盘上设有所述无线充电接收模块;所述充电站设有充电平台,所述充电平台上设有第二GPS定位模块及与所述无线充电接收模块配合充电的无线充电发射模块。通过DS2438电源监测模块实时监测小车驱动电源模块的剩余电量,并发送至第一主控制器模块;第一主控制器模块根据反馈判定小车需要充电时,通过第一无线传输模块向充电站的第二主控制器模块发送位置请求信号,所述第二控制器模块接收到位置请求信号后,从第二GPS定位模块上获取充电站的位置信息并发送给第一主控制器模块,同时第一主控器模块获取第一GPS定位模块发送的小车当前的位置信息,根据获取的充电站及小车当前的位置信息生成导航路径,并通过L298N电机驱动模块驱动小车按所述导航路径行走,通过所述循迹检测模块实时检测所述小车运行轨迹并发送给第一主控器模块进行及时调整,以保证所述小车不偏离运行轨道路线,在小车运行过程中,通过所述避障模块对行驶路线上的障碍物进行躲避,当小车到达充电站门禁杆时,VD108B车辆检测器模块检测到门禁杆目标范围内的小车,输出脉冲信号至第二主控制器模块,所述第二主控制器模块通过第二继电器模块驱动升降杆电机转动,从而将升降杆升起,同时控制第一继电器模块打开无线充电发射模块,小车驶入充电平台上无线充电发射模块的地感线圈感应范围内时,第一主控制器模块控制L298N电机驱动模块关闭以停车,并打开所述无线接收模块与所述无线充电发射模块配合产生电流,所述无线接收模块通过整流滤波电路对所述电流进行处理后为所述驱动电源模块充电,这样充电全过程基本无需人工干预,通过小车自身即可完成。由此,本实施例的智能无线充电小车系统相比于现有的小车,可以提高充电自动化程度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明智能无线充电小车系统一实施例结构框图;
图2为本发明智能无线充电小车系统一实施例结构示意图;
图3为本发明智能无线充电小车系统另一实施例初始状态结构示意图;
图4为图3中的智能无线充电小车系统在检测到小车驶入充电站状态下的一实施例结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
应当明确,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例一
参看图1及图2所示,本发明实施例一种智能无线充电小车系统,包括无线充电小车1及充电站2;所述小车包括车体11,所述车体上设有第一主控制器模块12、循迹检测模块、避障模块、第一GPS定位模块、第一无线传输模块、驱动电源模块16、DS2438电源监测模块及L298N电机驱动模块,所述循迹检测模块、避障模块及第一GPS定位模块分别与所述第一主控制器模块输入端连接,所述循迹检测模块用于检测小车的行驶轨迹,第一GPS定位模块用于获取小车当前位置信息,并在第一主控制器模块需要获知的时候,可以发送给第一主控制器模块,或者第一主控制器模块根据需要主动获取,二者之间为双向通信;所述第一主控制器模块的输出端与所述L298N电机驱动模块连接,具体地,所述L298N电机驱动模块连接有驱动电机,以用于驱动小车行走;所述驱动电源模块为小车提供动力能源,所述驱动电源模块为蓄电池,优选地,为超级法拉电容;所述第一无线传输模块内置或连接于所述第一主控制器模块,用于实现小车与充电站的远程通信,还可以与其他安装无线传输模块的设备进行通信;所述DS2438电源监测模块分别与所述驱动电源模块及第一主控制器模块连接,DS2438电源监测模块用于监测电源的电量、电压、电流等指标信息,并将监测到的信息结果反馈给第一主控制器模块;所述第一主控制器模块为STC89C52单片机控制模块,STC89C52单片机是一个低功耗、高性能的单片机,其所具有的I/O接口足够满足与外部设备的检测和连接,所述单片机控制模块包括专门为其供电的电源。
所述车体底盘上设有所述无线充电接收模块10,所述无线接收模块通过整流滤波电路与所述驱动电源模块连接,所述无线充电接收模块包括感应线圈,所述无线充电接收模块可以设置开关,当设置开关时,第一主控制器模块输出端通过继电器模块控制所述无线接收模块的打开与关闭。
所述充电站设有充电平台21、门禁电动升降杆22及控制系统,所述控制系统包括第二主控制器模块23,第二主控制器模块为STC89C52单片机控制模块;所述充电平台上设有第二GPS定位模块24及与所述无线充电接收模块配合充电的无线充电发射模块25,第二GPS定位模块用于获取充电站的位置信息,与第二主控制器模块之间为双向通信;所述第二主控制器模块的输出端通过第一继电器模块与所述无线充电发射模块连接,所述第二主控制器模块输入端连接有第二GPS定位模块及VD108B车辆检测器模块26,所述VD108B车辆检测器模块设置于所述门禁电动升降杆上,VD108B车辆检测器模块用于检测小车是否处于门禁升降杆处,并作为第二主控制器模块升起门禁升降杆及开启无线充电发射模块的触发信号,可以理解的是,无线充电接收模块与无线充电发射模块也可以不设置开关,此时,VD108B车辆检测器模块仅作为触发第二主控制器模块升起门禁升降杆的触发信号;当二者上下对应时,即可自动产生电流以对小车充电;所述第二主控制器模块输出端还与所述门禁电动升降杆的驱动电机通过第二继电器模块连接,所述第二主控制器模块还内置或连接有第二无线传输模块;第二无线传输模块用于实现充电站的控制系统与小车或其他具有无线传输模块的设备之间进行通信;充电时,所述小车停靠于所述充电站的充电平台上,通过所述无线充电接收模块与充电平台的无线充电发射模块配合为小车的驱动电源模块充电。所述驱动电源模块还设有多功能USB充、放电接口,当无线充电效率达不到要求或距离充电站太远时,可以通过USB充电接口对其充电,也可以作为移动电源供人们为其他设备充电,例如手机。
本实施例中,所述第一主控制器模块也可以预存小车所处的场景及其周边一定范围内的地图数据,所示场景及其周边一定范围内设有所述充电站。由于充电站的位置是固定的,仅需要获取小车的位置信息,根据所述地图数据规划导航路径;第一主控制器模块具有内存扩展接口,可以根据需要扩展内存,以存储更多的数据。
所述避障模块使用漫反射光电开关以对障碍物识别,在实际应用过程中,所述漫反射光电开关设有至少五个,其中三个设置与所述车体的前端,用于发现前方的障碍物,另外两个设置于所述车体的后端,用于当第一主控制器模块根据所述避障模块反馈的信息确定前方有路障,并对小车作出调整状态过程中进行倒车操作时,检测车后方是否存在障碍物。所述漫反射光电开关的发射管发出红外光束后,接收头根据有无光线返回进行障碍物是否存在的判断,并将判断结果发送给第一主控制器模块。
本实施例中,小车在行进时,当漫反射光电开关发现前方存在障碍物时,小车的主控器模块会通过是哪个方向上的漫反射光电开关反馈的信息判断障碍物的位置并以此为根据调整小车的运动方向。当车前方位于右侧的漫反射开关检测到有障碍物存在时小车向左调整改变运动轨迹;当车前方位于左侧的漫反射光电开关检测到有障碍物存在时小车会向右侧调整改变运动轨迹;当在中间检测到障碍物时小车会倒车并重新选择路线行驶。
本发明实施例一种智能无线充电小车系统,包括无线充电小车及充电站,所述小车包括车体,所述车体上设有第一主控制器模块、循迹检测模块、避障模块、第一GPS定位模块、第一无线传输模块、驱动电源模块、DS2438电源监测模块及L298N电机驱动模块,所述车体底盘上设有所述无线充电接收模块;所述充电站设有充电平台,所述充电平台上设有第二GPS定位模块及与所述无线充电接收模块配合充电的无线充电发射模块。通过DS2438电源监测模块实时监测小车驱动电源模块的剩余电量,并发送至第一主控制器模块;第一主控制器模块根据反馈判定小车需要充电时,通过第一无线传输模块向充电站的第二主控制器模块发送位置请求信号,所述第二控制器模块接收到位置请求信号后,从第二GPS定位模块上获取充电站的位置信息并发送给第一主控制器模块,同时第一主控器模块获取第一GPS定位模块发送的小车当前的位置信息,根据获取的充电站及小车当前的位置信息生成导航路径,并通过L298N电机驱动模块驱动小车按所述导航路径行走,通过所述循迹检测模块实时检测所述小车运行轨迹并发送给第一主控器模块进行及时调整,以保证所述小车不偏离运行轨道路线,在小车运行过程中,通过所述避障模块对行驶路线上的障碍物进行躲避,当小车到达充电站门禁杆时,VD108B车辆检测器模块检测到门禁杆目标范围内的小车,输出脉冲信号至第二主控制器模块,所述第二主控制器模块通过第二继电器模块驱动升降杆电机转动,从而将升降杆升起,同时控制第一继电器模块打开无线充电发射模块,小车驶入充电平台上无线充电发射模块的地感线圈感应范围内时,第一主控制器模块控制L298N电机驱动模块关闭以停车,并打开所述无线充电接收模块(这里是当无线充电接收模块设置开关时)与所述无线充电发射模块配合产生电流,所述无线接收模块通过整流滤波电路对所述电流进行处理后为所述驱动电源模块充电,这样充电全过程基本无需人工干预,通过小车自身即可完成。由此,本实施例的智能无线充电小车系统相比于现有的小车,可以提高充电自动化程度。
参看图1所示,可以理解的是,所示无线充电接收模块与无线充电发射模块包括感应线圈,当无线充电接收模块未设置开关时,当小车停靠在传充电平台上时,无线充电发射模块开启后即可自动与无线充电接收模块配合产生电流以充电。
本实施例中,具体地,所述第一主控制器模块连接有人机交互模块,例如为按键或触摸屏,以在需要的时候对第一主控制器模块中设定的程序进行编辑,例如设定小车的充电时间的长短,示例性地,可以设置为5分钟、10分钟等
本实施例中,作为一可选实施例,所述车体上还设有光敏电阻模块、PCF8951AD/DA转换模块、舵机13及太阳能电池板14,所述光敏电阻模块通过所述PCF8951AD/DA转换模块与所述第一主控制器模块的输入端连接,所述舵机与所述第一主控制器模块的输出端连接,所述太阳能电池板连接与所述舵机的输出轴上。
本实施例中,利用光敏电阻模块采集室外的光照强度,并通过PCF8951AD/DA转换模块对采集的信号量进行数模转换,将采集的光照强度信号发送给第一主控制器模块,第一主控制器模块通过与预设的光敏阈值相比较,若低于预设的光敏阈值,驱动所述舵机进行顺时针转动,以带动太阳能电池板跟随太阳光的照射角度的变化而变化,提高太阳能的利用率;若高于预设的光敏阈值可以使单片机驱动舵机模块进行逆时针转动,以带动太阳能电池板跟随太阳光的照射角度的变化而变化,相应提高太阳能的利用率。其中,预设的光敏阈值可以根据周围环境的变化,通过人机交互模块进行调节设置。
本实施例通过在车体上设置太阳能电池板,采用多方式供电,可以提高小车的续航能力。
本实施例中,作为一可选实施例,所述车体上还设有DHT11温湿度传感器模块、DS1302时钟模块及LCD12864液晶显示模块,所述温湿度传感器模块及DS1302时钟模块分别与所述第一主控制器模块输入端连接,所述LCD12864液晶显示模块与所述第一主控制器模块输出端连接。
所述DHT11温湿度传感器模块检测周围环境的温度和湿度,发送给所述第一主控制器模块,所述第一主控制器模块输出到LCD12864液晶显示模块实时显示;DS1302时钟模块用于获取当前时间信息,同样通过LCD12864液晶显示模块实时显示出年、月、日、时、分、秒等时间信息;另外还可以通过人机交互模块调节设置时间信息。
所述光照强度检测模块,用于实时检测室内光照强度,包括光敏电阻及模数转换元件,所述模数转换元件型号为ADC0809,所述光敏电阻将光通量转换成电阻,电阻对应的电压经过所述模数转换元件转化成数字信号输送至所述微处理器。
具体地,所述车体上还设有光敏电阻传感器模块、第三继电器模块及照明模块15,所述光敏电阻传感器模块与所述第一主控制器模块输入端连接,所述第一主控制器模块输出端通过所述第三继电器模块与照明模块连接。其中,光敏电阻传感器模块用于感应周围环境的光线强度,通过与预设的光敏阈值相比较,若低于预设的光敏阈值则发送信号给第一主控制器模块,以驱动第三继电器模块控制LED灯照明装置打开,从而自动在夜晚或昏暗环境时为行人提供照明;若高于预设的光敏阈值,则发送信号给单片机以驱动第三继电器模块控制LED灯照明装置关闭,以自动节省电源能耗;所述预设的光敏阈值可以根据周围环境的变化,通过光敏电阻传感器模块自带的灵敏度调节电位器进行设置。
在另一实施例中,所述第一主控制器模块输出端分别还设有蜂鸣器报警模块及语音播报模块。用于在监测到充电时间到达后,由单片机驱动蜂鸣器报警模块进行报警提醒充电已完成;同时由单片机驱动MP3语音播放模块进行语音播报充电已完成。
本实施例中,作为一可选实施例,所述小车包括四个车轮17,每个车轮上设有驱动电机,所述驱动电机与所述L298N电机驱动模块分别连接。
具体的,所述小车到充电站之间的轨道或路径两侧设黑线标识,所述循迹检测模块包括至少两组红外光电传感器,在车体的底盘两侧前后各设有一组,所述红外光电传感器包括发射器与接收器,所述发射器与接收器朝向路面设置。这样,在实际运行时通过设置于车体底盘两侧的红外光电传感器对运行轨迹上的黑线进行检测,接收器根据有无有收到从发射器发出的光会输出不同的电平(高、低电平)信号给第一主控制器模块,第一主控制器模块根据收到的高低电平信号判断小车是否偏离运行轨迹。例如,当接收器没有收到返回的光线,表示红外线被运行轨迹上的黑线吸收了,其发送高电平信号给第一主控制器模块,说明所述智能小车没有偏离运行轨迹黑线;当接收器收到返回的光线,发送低电平信号给第一主控制器模块,表示小车偏离了运行轨迹上的黑线;第一主控器模块根据高低电平信号分析判断后,向L298N电机驱动模块发出是否进行路线调整的指令,以确保使小车沿着既定的路径向充电站行进,还可以在行进过程中通过液晶显示器进行实时监测显示其行进轨迹线路。
本实施例中,作为另一可选实施例,所述车体上还设有稳压模块,所述稳压模块与驱动电源模块连接,以用于稳定电压。
参看图3及图4所示,在本发明的另一个实施例中,所述充电平台21包括转盘27,所述转盘中心设有转轴271,所述转盘27通过转轴271连接有第一驱动电机(图中未示出),所述驱动电机与所述第二主控制器模块23连接,转盘27包括多个充电区28,每个充电区28上设有所述无线充电发射模块25,在转盘上、位于充电区底部设有水平伸缩导轨29(图中示出的是处于伸长状态下的结构),充电区28通过滑块安装在所述水平伸缩导轨上,当小车驶入水平伸缩导轨上时,通过所述滑块还可以调整充电区在水平伸缩导轨上的位置,可以自动适应小车底部的无线接收模块的位置;所述滑块上设有第二驱动电机(图中未示出),在充电区28底部还设有称重传感器模块29,所述称重传感器模块与所述第二主控制器模块连接;
所述门禁电动升降杆上还设有朝向充电区的超声波测距模块30,所述超声波测距模块与所述第二主控制器模块连接。
为了清楚说明本发明实施例技术方案及有益效果,现结合具体应用场景对其自动充电过程予以详细说明如下:
小车在运行过程中,通过DS2438电源监测模块实时监测小车驱动电源模块的剩余电量,并将剩余电量信息发送至第一主控制器模块;
第一主控制器模块根据反馈的剩余电量信息判定小车是否需要充电;
若判定小车需要充电,则通过第一无线传输模块向充电站的第二主控制器模块发送位置请求信号;
所述第二控制器模块接收到所述位置请求信号后,从第二GPS定位模块上获取充电站的位置信息并发送给第一主控制器模块;
同时,第一主控器模块获取第一GPS定位模块发送的小车当前的位置信息;
第一主控制器模块根据获取的充电站及小车当前的位置信息生成导航路径,控制L298N电机驱动模块驱动小车按所述导航路径行走;
通过所述循迹检测模块实时检测所述小车运行轨迹并发送给第一主控器模块进行及时调整,以保证所述小车不偏离运行轨道路线;同时通过所述避障模块对行驶路线上的障碍物进行躲避;
VD108B车辆检测器模块实时检测是否有目标物体靠近充电站的门禁杆;
当小车到达充电站门禁杆时,VD108B车辆检测器模块检测到门禁杆目标范围内的小车,输出脉冲信号至第二主控制器模块;
所述第二主控制器模块基于所述脉冲信号控制第二继电器模块驱动升降杆电机转动,将升降杆升起;
控制第一继电器模块打开无线充电发射模块,当小车驶入充电平台上的无线充电发射模块的地感线圈感应范围内时,第一主控制器模块控制L298N电机驱动模块关闭以停车,并打开所述无线接收模块与所述无线充电发射模块配合产生电流;
所述无线接收模块通过整流滤波电路对所述电流进行处理后为所述驱动电源模块充电。这样就实现了充电全过程基本无需人工干预,通过小车自身即可完成。
另外,当本实施例的中的小车为多个时,为了实现对多个小车可同时充电,及提高充电站的利用率;参看图3及图4所示,其中,图中箭头为小车行进方向,图4中驶入升降杆内的小车仅仅是示意,可以理解的是,其与虚线表示的小车结构一致,图4的示意只是为了表达小车在驶入升降杆内时的系统结构示意图;在本发明的一个实施例中,在所述第二主控制器模块基于所述脉冲信号控制第二继电器模块驱动升降杆电机转动,将升降杆升起之后,还包括;第二主控制器模块控制第一驱动电机驱动转盘转动,以使第一充电区对准第一小车驶入方向,并控制第二驱动电机驱动第一水平伸缩导轨伸出;
第一小车驶入所述第一充电区上,设置于所述第一充电区底部的称重传感器模块将监测到的第一充电区上的重量变化信息发送至第二主控制器模块。
第二主控制器模块根据所述重量变化信息确定第一充电区的状态是否为占用状态。
当确定第一充电区的状态为占用,则控制第一驱动电机驱动转盘旋转至第二充电区对准来车方向;所述第二充电区为空闲状态。
当VD108B车辆检测器模块检测到有第二小车驶入时,控制第二驱动电机驱动第二水平伸缩机构伸出,以使第二小车驶入第二充电区。这样,通过称重传感器检测充电区是否为空闲或占用状态,并发送至第二主控器模块,第二主控制器模块可以根据反馈的信息实现对充电区进行调度,以在有多辆小车需要充电时,可以提高充电站的利用率。
在本发明的另一个实施例中,当第一小车充电结束后,转盘旋转至第一充电区对准小车驶入方向,通过所述门禁电动升降杆上设置的超声波测距模块测量第一小车到门禁电动升降杆的距离;
当检测到第一小车到门禁电动升降杆的距离小于预定距离时,发送驱动信号给第二主控制器模块,以使第二主控制器模块驱动门禁电动升降杆的驱动电机将门禁电动升降杆拉升;
第一小车离开充电站。
本发明实施例一种智能无线充电小车系统,包括小车与充电站,实现了电动小车应用及充电的一体化、自动化、智能化控制,不仅可以应用于玩具电动小车及工厂用自动搬运车中,还可以作为智能交通出行工具科学实验研究的模型。本发明适用范围广,可行性高,使用方便快捷,具有成本低、效率高的特点,市场前景广阔,科学实验应用价值高,例如作为智能交通工具的科研模型,具有良好的社会效益和经济效益。
需要说明的是,在本文中,各个实施例之间描述的方案的侧重点不同,但是各个实施例又存在某种相互关联的关系,在理解本发明方案时,各个实施例之间可相互参照;另外,本申请实施例中在表述当技术特征要素与另一技术特征要素连接时,可以是直接与另一技术特征要素连接,也可以是存在居中的另外的技术特征要素,即间接连接。此外,诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种智能无线充电小车系统,包括无线充电小车及充电站;
所述小车包括车体,所述车体上设有第一主控制器模块、循迹检测模块、避障模块、第一GPS定位模块、第一无线传输模块、驱动电源模块、DS2438电源监测模块及L298N电机驱动模块,所述循迹检测模块、避障模块及第一GPS定位模块分别与所述第一主控制器模块输入端连接,所述第一主控制器模块的输出端与所述L298N电机驱动模块连接,用于驱动小车行走,所述驱动电源模块为小车提供动力能源,所述第一无线传输模块内置或连接于所述第一主控制器模块,所述DS2438电源监测模块分别与所述驱动电源模块及第一主控制器模块连接;
所述车体底盘上设有所述无线充电接收模块,所述无线接收模块通过整流滤波电路与所述驱动电源模块连接;
所述充电站设有充电平台、门禁电动升降杆及第二主控制器模块,所述充电平台上设有第二GPS定位模块及与所述无线充电接收模块配合充电的无线充电发射模块,所述第二主控制器模块的输出端通过第一继电器模块与所述无线充电发射模块连接,所述第二主控制器模块输入端连接有第二GPS定位模块及VD108B车辆检测器模块,所述VD108B车辆检测器模块设置于所述门禁电动升降杆上,所述第二主控制器模块输出端还与所述门禁电动升降杆的驱动电机通过第二继电器模块连接,所述第二主控制器模块还内置或连接有第二无线传输模块;
所述第一主控制器模块与第二主控制器模块分别为STC89C52单片机控制模块;
所述第一主控制器模块还连接有人机交互模块。
2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述车体上还设有光敏电阻模块、PCF8951AD/DA转换模块、舵机及太阳能电池板,所述光敏电阻模块通过所述PCF8951 AD/DA转换模块与所述第一主控制器模块的输入端连接,所述舵机与所述第一主控制器模块的输出端连接,所述太阳能电池板连接与所述舵机的输出轴上。
3.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述车体上还设有DHT11温湿度传感器模块、DS1302时钟模块及LCD12864液晶显示模块,所述温湿度传感器模块及DS1302时钟模块分别与所述第一主控制器模块输入端连接,所述LCD12864液晶显示模块与所述第一主控制器模块输出端连接。
4.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述车体上还设有光敏电阻传感器模块、第三继电器模块及照明模块,所述光敏电阻传感器模块与所述第一主控制器模块输入端连接,所述第一主控制器模块输出端通过所述第三继电器模块与照明模块连接。
5.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述第一主控制器模块输出端分别还设有蜂鸣器报警模块及语音播报模块。
6.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述小车包括四个车轮,每个车轮上设有驱动电机,所述驱动电机与所述L298N电机驱动模块分别连接。
7.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述小车到充电站之间的轨道或路径两侧设黑线标识,所述循迹检测模块包括至少两组红外光电传感器,在车体的底盘两侧前后各设有一组,所述红外光电传感器包括发射器与接收器,所述发射器与接收器朝向路面设置。
8.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述充电平台包括转盘,所述转盘连接有第一驱动电机,所述驱动电机与所述第二主控制器模块连接,所述转盘包括多个充电区,每个充电区上设有所述无线充电发射模块,在转盘上、位于充电区底部设有水平伸缩导轨,所述充电区通过滑块安装在所述水平伸缩导轨上,所述滑块上设有第二驱动电机,在所述充电区底部还设有称重传感器模块,所述称重传感器模块与所述第二主控制器模块连接;
所述门禁电动升降杆上还设有朝向充电区的超声波测距模块,所述超声波测距模块与所述第二主控制器模块连接。
9.一种智能无线充电小车系统自动充电的方法,其特征在于,包括步骤:通过DS2438电源监测模块实时监测小车驱动电源模块的剩余电量,并将剩余电量信息发送至第一主控制器模块;
第一主控制器模块根据反馈的剩余电量信息判定小车是否需要充电;
若判定小车需要充电,则通过第一无线传输模块向充电站的第二主控制器模块发送位置请求信号;
所述第二控制器模块接收到所述位置请求信号后,从第二GPS定位模块上获取充电站的位置信息并发送给第一主控制器模块;
同时,第一主控器模块获取第一GPS定位模块发送的小车当前的位置信息;
第一主控制器模块根据获取的充电站及小车当前的位置信息生成导航路径,控制L298N电机驱动模块驱动小车按所述导航路径行走;
通过所述循迹检测模块实时检测所述小车运行轨迹并发送给第一主控器模块进行及时调整,以保证所述小车不偏离运行轨道路线;同时通过所述避障模块对行驶路线上的障碍物进行躲避;
VD108B车辆检测器模块实时检测是否有目标物体靠近充电站的门禁杆;
当小车到达充电站门禁杆时,VD108B车辆检测器模块检测到门禁杆目标范围内的小车,输出脉冲信号至第二主控制器模块;
所述第二主控制器模块基于所述脉冲信号控制第二继电器模块驱动升降杆电机转动,将升降杆升起;
控制第一继电器模块打开无线充电发射模块,当小车驶入充电平台上的无线充电发射模块的地感线圈感应范围内时,第一主控制器模块控制L298N电机驱动模块关闭以停车,并打开所述无线接收模块与所述无线充电发射模块配合产生电流;
所述无线接收模块通过整流滤波电路对所述电流进行处理后为所述驱动电源模块充电。
10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,在所述第二主控制器模块基于所述脉冲信号控制第二继电器模块驱动升降杆电机转动,将升降杆升起之后,还包括;第二主控制器模块控制第一驱动电机驱动转盘转动,以使第一充电区对准第一小车驶入方向,并控制第二驱动电机驱动第一水平伸缩导轨伸出;
第一小车驶入所述第一充电区上,设置于所述第一充电区底部的称重传感器模块将监测到的第一充电区上的重量变化信息发送至第二主控制器模块;
第二主控制器模块根据所述重量变化信息确定第一充电区的状态是否为占用状态;
当确定第一充电区的状态为占用,则控制第一驱动电机驱动转盘旋转至第二充电区对准来车方向;所述第二充电区为空闲状态
当VD108B车辆检测器模块检测到有第二小车驶入时,控制第二驱动电机驱动第二水平伸缩机构伸出,以使第二小车驶入第二充电区。
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