CN204256519U - 基于lm393电压比较器的循迹小车 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于LM393电压比较器的循迹小车，包括电池盒、控制电路板、车轮组件、太阳能电池板；控制电路板包括、蓄电池BT、开关S1、开关S2、第一光敏感应电路、第二光敏感应电路、直流电机M1、直流电机M2、比较电路和电机驱动电路；比较电路包括均与电机驱动电路连接的第一电压比较器和第二电压比较器，与第一电压比较器串联的上拉电阻R3，以及与第二电压比较器串联的上拉电阻R4；第一电压比较器分别连接第二电压比较器、第一光敏感应电路、第二光敏感应电路、太阳能电池板正极；直流电机M1、M2均同时连接开关S1、S2。本实用新型解决了循迹小车控制电路复杂、行驶轨迹偏差较大的问题。

Description

基于LM393电压比较器的循迹小车

技术领域

    本实用新型涉及一种基于LM393电压比较器的循迹小车。

背景技术

循迹小车是一种可以沿着预设的轨迹路线行驶的小车，在许多教学实验场合均有应用到。而在循迹小车行驶的过程中，如何让小车能够准确地沿着轨迹线路行驶而不出现较大的偏差，是应用循迹小车的根本。然而，现有的循迹小车，由于其一般采用的是红外反射方式反馈小车的行驶轨迹，控制电路结构较为复杂，并且红外反射易受影响，因而不仅成本较高，而且小车行驶轨迹容易出现偏差，与设计的轨迹不符。因此，需要对其进行改进。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供基于LM393电压比较器的循迹小车，主要解决循迹小车的控制电路结构复杂、行驶轨迹偏差较大的问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

基于LM393电压比较器的循迹小车，包括电池盒，通过双面胶粘贴在该电池盒底部的控制电路板，以及安装在该控制电路板两侧的车轮组件，和安装在电池盒上方的太阳能电池板；所述控制电路板包括设置在电池盒内并通过二极管D1与太阳能电池板正极串联的蓄电池BT，与太阳能电池板负极串联的开关S1，分别与该蓄电池BT和开关S1连接的开关S2，以及均与蓄电池BT并联的第一光敏感应电路、第二光敏感应电路、直流电机M1、直流电机M2、比较电路和电机驱动电路；所述比较电路包括均与电机驱动电路连接、且型号均为LM393的第一电压比较器和第二电压比较器，与第一电压比较器引脚7串联的上拉电阻R3，以及与第二电压比较器引脚7串联的上拉电阻R4；所述第二电压比较器引脚2接第一电压比较器引脚3，引脚3接第一电压比较器引脚2，引脚4同时连接开关S1、S2；所述第一电压比较器引脚2连接第一光敏感应电路，引脚3连接第二光敏感应电路，引脚8接太阳能电池板正极；所述直流电机M1、M2均同时连接开关S1、S2。

具体地说，所述电机驱动电路包括基极接第一电压比较器引脚7、发射极接太阳能电池板正极、集电极接直流电机M1的三极管Q1，以及基极接第二电压比较器引脚7、发射极接太阳能电池板正极、集电极接直流电机M2的三极管Q2。

具体地说，所述第一光敏感应电路包括串联在太阳能电池板正极与第一电压比较器引脚2之间的可变电阻R1，与该可变电阻R1串联的光敏电阻R14，通过电阻R10与太阳能电池板正极串联的发光二极管D2，以及与该发光二极管D2并联的有极性电容C1；所述发光二极管D2、电容C1、光敏电阻R14均同时连接开关S1、S2。

具体地说，所述第二光敏感应电路包括连接在太阳能电池板正极与第一电压比较器引脚3之间的可变电阻R2，与该可变电阻R2连接的光敏电阻R15，通过电阻R11与太阳能电池板正极串联的发光二极管D3，以及与该发光二极管D3并联的有极性电容C2；所述发光二极管D3、电容C2、光敏电阻R15均同时连接开关S1、S2。

进一步地，所述第一电压比较器与三极管Q1之间还接有限流电阻R6，所述第二电压比较器与三极管Q2之间还接有限流电阻R9。

再进一步地，本实用新型还包括与直流电机M1并联的发光二极管D4，以及与直流电机M2并联的发光二极管D5，该发光二极管D4、D5均同时连接开关S1、S2。

作为优选，所述蓄电池BT为锂电池。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

（1）本实用新型利用太阳能电池板供电，并由比较电路控制直流电机驱动小车在预设的跑道上行驶。在小车行驶过程中，两个光敏电阻旁的光源实时向跑道发射光源，并由跑道反射至光敏电阻，因为反射光线变化会导致两个光敏电阻的阻值发生变化，所以会直接使比较电路的两个输入电压发生变化，因而当出现不平衡时（例如小车偏离行驶预设跑道），比较电路会立即控制其中一个直流电机停转，另一个直流电机加速旋转，从而使小车修正行驶方向，并恢复到正确的方向上。

（2）本实用新型还设置了蓄电池，可在太阳能电池板供电进行充电，太阳能电池板断电时实现放电，从而确保小车能够连续正常行驶。

（3）本实用新型利用光敏电阻和比较电路控制小车行驶的轨迹，具有设计合理、原理简单、抗外界干扰性强的特点，既简化了循迹小车控制电路的结构、降低成本，又很好地提高了小车行驶的精度，减小实际行驶轨迹与预设轨迹之间的偏差。

附图说明

图1为本实用新型的控制电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明，本实用新型的实施方式包括但不限于下列实施例。

实施例

本实用新型提供了一种用于教学实验方面的循迹小车，其包括电池盒，通过双面胶粘贴在该电池盒底部的控制电路板，以及安装在该控制电路板两侧的车轮组件，和安装在电池盒上方的太阳能电池板。如图1所示，控制电路板包括通过二极管D1与太阳能电池板Solar的正极串联的蓄电池BT，与太阳能电池板Solar的负极串联的开关S1，分别与该蓄电池BT和开关S1连接的开关S2，以及均与蓄电池BT并联的第一光敏感应电路、第二光敏感应电路、直流电机M1、直流电机M2、比较电路和电机驱动电路。所述直流电机M1、M2均同时连接开关S1、S2，并且，直流电机M1并联有相互连接的电阻R12和发光二极管D4，直流电机M2并联有相互连接的电阻R13和发光二极管D5，该发光二极管D4、D5均同时连接开关S1、S2。太阳能电池板Solar用于向小车行驶时提供电源，并同时向电池盒中的蓄电池BT进行充电，当太阳能电池板断电时，蓄电池BT可以为小车行驶提供电源，实现小车的连续行驶。本实施例中，所述蓄电池BT为锂电池。

所述比较电路作为整个循迹电路的控制中心，在应用于循迹小车上时，与主控芯片连接。具体地说，该比较电路包括型号均为LM393的第一电压比较器和第二电压比较器，与第一电压比较器引脚7串联的上拉电阻R3，以及与第二电压比较器引脚7串联的上拉电阻R4；所述第二电压比较器引脚2接第一电压比较器引脚3，引脚3接第一电压比较器引脚2，引脚4同时连接开关S1、S2；所述第一电压比较器引脚2连接第一光敏感应电路，引脚3连接第二光敏感应电路，引脚8接太阳能电池板正极。

所述第一和第二光敏感应电路均用于反应轨迹情况，以便比较电路随时调整小车的行驶轨迹，其中，所述第一光敏感应电路包括串联在太阳能电池板正极与第一电压比较器引脚2之间的可变电阻R1，通过电阻R7与该可变电阻R1串联的光敏电阻R14，通过电阻R10与太阳能电池板正极串联的发光二极管D2，以及与该发光二极管D2并联的有极性电容C1；所述发光二极管D2、电容C1、光敏电阻R14均同时连接开关S1、S2；而所述第二光敏感应电路包括连接在太阳能电池板正极与第一电压比较器引脚3之间的可变电阻R2，通过电阻R8与该可变电阻R2连接的光敏电阻R15，通过电阻R11与太阳能电池板正极串联的发光二极管D3，以及与该发光二极管D3并联的有极性电容C2；所述发光二极管D3、电容C2、光敏电阻R15均同时连接开关S1、S2。

所述电机驱动电路则用于驱动直流电机M1和直流电机M2行驶，其包括基极接第一电压比较器引脚7、发射极接太阳能电池板正极、集电极接直流电机M1的三极管Q1，以及基极接第二电压比较器引脚7、发射极接太阳能电池板正极、集电极接直流电机M2的三极管Q2。并且第一电压比较器与三极管Q1之间还接有限流电阻R6，第二电压比较器与三极管Q2之间还接有限流电阻R9。

本实用新型的主要工作原理如下：

首先，将小车放在黑白跑道上（白色跑道为小车预设行驶轨迹），并打开开关S1、S2，太阳能电池板（或蓄电池）提供电能，使电压比较器控制两个直流电机启动，从而驱动小车两侧的车轮组件转动，使小车开始沿着设计的轨迹（白色跑道）行驶。在小车行驶的过程中，发光二级管D2、D3均发出光源，两个发光二极管位于小车的左右两侧，本实施例中，发光二极管D2和D3均采用红色光源。由于光源照射到白色跑道和黑色跑道上时的反光率是不同的，并且光敏电阻能够检测外界光线强弱，外界光线越强光敏电阻阻值越小，外界光线越弱阻值越大，因此，当红色LED光投射到白色跑道和黑色跑道时因为反光率不同，光敏电阻的阻值会发生明显区别。如此一来，当光源通过跑道反射到光敏电阻R14和R15上时，比较器根据两边光敏电阻阻值的变化，便可以判断小车是行使在白色跑道上，还是行驶在黑色跑道上，并且还可以判断小车此时正在偏向于哪一侧，当出现不平衡时（例如小车一侧压到黑色跑道）立即控制一侧直流电机停转，另一侧直流电机则加速旋转，从而使小车修正行驶方向，并恢复到正确的行驶方向（白色跑道）上。

上述实施例仅为本实用新型的优选实施例，并非是对本实用新型保护范围的限制，但凡采用本实用新型的设计原理，以及在此基础上进行非创造性劳动而作出的变化，均应属于本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.基于LM393电压比较器的循迹小车，其特征在于：包括电池盒，通过双面胶粘贴在该电池盒底部的控制电路板，以及安装在该控制电路板两侧的车轮组件，和安装在电池盒上方的太阳能电池板；所述控制电路板包括设置在电池盒内并通过二极管D1与太阳能电池板正极串联的蓄电池BT，与太阳能电池板负极串联的开关S1，分别与该蓄电池BT和开关S1连接的开关S2，以及均与蓄电池BT并联的第一光敏感应电路、第二光敏感应电路、直流电机M1、直流电机M2、比较电路和电机驱动电路；所述比较电路包括均与电机驱动电路连接、且型号均为LM393的第一电压比较器和第二电压比较器，与第一电压比较器引脚7串联的上拉电阻R3，以及与第二电压比较器引脚7串联的上拉电阻R4；所述第二电压比较器引脚2接第一电压比较器引脚3，引脚3接第一电压比较器引脚2，引脚4同时连接开关S1、S2；所述第一电压比较器引脚2连接第一光敏感应电路，引脚3连接第二光敏感应电路，引脚8接太阳能电池板正极；所述直流电机M1、M2均同时连接开关S1、S2。

2.根据权利要求1所述的基于LM393电压比较器的循迹小车，其特征在于：所述电机驱动电路包括基极接第一电压比较器引脚7、发射极接太阳能电池板正极、集电极接直流电机M1的三极管Q1，以及基极接第二电压比较器引脚7、发射极接太阳能电池板正极、集电极接直流电机M2的三极管Q2。

3.根据权利要求2所述的基于LM393电压比较器的循迹小车，其特征在于：所述第一光敏感应电路包括串联在太阳能电池板正极与第一电压比较器引脚2之间的可变电阻R1，与该可变电阻R1串联的光敏电阻R14，通过电阻R10与太阳能电池板正极串联的发光二极管D2，以及与该发光二极管D2并联的有极性电容C1；所述发光二极管D2、电容C1、光敏电阻R14均同时连接开关S1、S2。

4.根据权利要求3所述的基于LM393电压比较器的循迹小车，其特征在于：所述第二光敏感应电路包括连接在太阳能电池板正极与第一电压比较器引脚3之间的可变电阻R2，与该可变电阻R2连接的光敏电阻R15，通过电阻R11与太阳能电池板正极串联的发光二极管D3，以及与该发光二极管D3并联的有极性电容C2；所述发光二极管D3、电容C2、光敏电阻R15均同时连接开关S1、S2。

5.根据权利要求4所述的基于LM393电压比较器的循迹小车，其特征在于：所述第一电压比较器与三极管Q1之间还接有限流电阻R6，所述第二电压比较器与三极管Q2之间还接有限流电阻R9。

6.根据权利要求1～5任意一项所述的基于LM393电压比较器的循迹小车，其特征在于：还包括与直流电机M1并联的发光二极管D4，以及与直流电机M2并联的发光二极管D5，该发光二极管D4、D5均同时连接开关S1、S2。

7.根据权利要求6所述的基于LM393电压比较器的循迹小车，其特征在于：所述蓄电池BT为锂电池。