CN206235887U - 一种新型自动循迹小车 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型自动循迹小车，以单片机模块为主控制器，单片机模块通过无线或蓝牙接收信号发射模块发出的运行指令，驱动小车运行及完成不同动作，电感数字传感器模块通过感应线圈实时对小车进行整个运行轨迹中的金属检测，测速模块内的霍尔传感器实时感应减速电机模块的电机转度并通过比较器向单片机模块输出实时脉冲信号，单片机模块通过光耦隔离电机驱动模块驱动减速电机模块实时调整小车的车速和转向，利用定时器模块精确定时，并计算小车的实时车速和行驶距离，将小车的运行时间、车速和行驶距离通过显示模块实时显示，控制小车完成循迹行驶，结构简单，自动化水平较高且功能强大，在家用和工业生产等领域具有巨大的应用价值。

Description

一种新型自动循迹小车

技术领域

本实用新型属于智能控制技术领域，具体涉及一种新型自动循迹小车。

背景技术

随着单片机的不断普及，其与传感器的结合也在不同领域得到越来越广泛的应用，尤其智能控制技术领域。智能循迹小车是一种集道路识别、自动行驶和自动变速功能于一体的综合系统，常见的智能循迹小车通常包括四个车轮、安装在四个车轮上方的车架、设置在车架前端且用于安装各类传感器的传感器检测板，以及安装在车架上方的主控制板、电机控制板、无线通信模块和电源模块，其中电机控制板、无线通信模块和电源模块分别与主控制板电连接，安装在检测板上的传感器设置在一条直线上且相邻两个传感器的间距相同，这种结构导致现有智能小车存在循迹电路的循迹速度慢、控制灵活性差、循迹电路采用路数多、性价比低、电路板路数间隔布局不合理等缺陷，而且传感结构过于庞大，功能单一，无法实现测速测距、检测金属以及远程遥控等功能。

实用新型内容

为解决现有技术中循迹小车传感结构庞大而功能单一的缺陷问题，本实用新型提供一种新型自动循迹小车。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种新型自动循迹小车，包括由前后四轮驱动的小车本体和电池模块，小车本体内设有用于轨迹探测的电感数字传感器模块、测速模块、单片机模块、光耦隔离电机驱动模块、减速电机模块、声音提示模块、显示模块和电池模块，单片机模块的输入端连接信号发射模块、电感数字传感器模块和测速模块，单片机模块的输出端连接用于驱动减速电机模块和信号隔离的光耦隔离电机驱动模块、声音提示模块和显示模块，电池模块与上述各模块相连，单片机模块内设有信号处理与驱动模块和定时器模块，测速模块内设有霍尔传感器和用于输出实时脉冲信号的比较器。

进一步的，所述单片机模块通过无线或蓝牙与信号发射模块相连并通过信号处理与驱动模块接收信号发射模块发出的运行指令。

进一步的，所述信号发射模块为手机、电脑的任一种。

进一步的，所述单片机模块为MSP430F169单片机。

进一步的，所述电感数字传感器模块为LDC1314电感数字传感器，包括信号转换模块、石英晶体谐振器、上拉电阻和滤波调理电路并由数据线SDA和时钟信号线SCL构成串行总线。

进一步的，所述电感数字传感器模块通过设置在小车本体上的感应线圈对小车的运行轨迹进行金属检测。

进一步的，所述光耦隔离电机驱动模块包括L298N电机驱动芯片、光耦隔离模块和6AMOS管，单片机模块通过L298N电机驱动芯片驱动减速电机模块，光耦隔离模块用于对其传输信号进行信号隔离，6AMOS管用于对光耦隔离电机驱动模块及与其相连的减速电机模块提供过流保护。

进一步的，所述声音提示模块为蜂鸣器，所述显示模块为LCD液晶显示屏，所述电池模块为若干组蓄电池。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

本实用新型提供的一种新型自动循迹小车，以单片机模块为主控制器，信号发射模块通过无线或蓝牙发出运行指令，单片机模块内的信号处理与驱动模块接收该指令并驱动小车的前后四轮运行并完成不同动作，电感数字传感器模块通过感应线圈实时对小车进行整个运行轨迹中的金属检测，测速模块内的霍尔传感器实时感应减速电机模块的电机转动并通过比较器向单片机模块输出实时脉冲信号，单片机模块驱动减速电机模块实时调整小车的车速和转向，并计算小车的实时车速和行驶距离，利用定时器模块精确定时，将小车的运行时间、车速和行驶距离通过显示模块实时显示，控制小车完成循迹行驶，设计结构简单，自动化水平较高且功能强大，在家用和工业生产等领域具有巨大的应用价值。

附图说明

图1是本实用新型的工作原理图；

图2是本实用新型的系统运行流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型作更进一步的说明。

名词解释：

LCD液晶显示屏：英文全称为Liquid Crystal Display，为平面超薄的显示设备，它由一定数量的彩色或黑白像素组成，以电流刺激液晶分子产生点、线、面配合背部灯管构成画面；

SDA是I2C总线的数据信号线，I2C总线由数据线SDA和时钟信号线SCL构成串行总线，可发送和接收数据。

如图1-2所示，一种新型自动循迹小车，包括信号发射模块和由前后四轮驱动的小车本体，小车本体内设有电连接的用于轨迹探测的电感数字传感器模块、测速模块、单片机模块、光耦隔离电机驱动模块、减速电机模块、声音提示模块、显示模块和电池模块，单片机模块的输入端连接信号发射模块、电感数字传感器模块和测速模块，单片机模块的输出端电连接用于驱动减速电机模块和信号隔离的光耦隔离电机驱动模块、声音提示模块和显示模块，电池模块与上述各模块相连，单片机模块内设有信号处理与驱动模块和定时器模块，测速模块内设有用于感应电机转速的霍尔传感器和用于输出实时脉冲信号的比较器。

光耦隔离电机驱动模块包括L298N电机驱动芯片、光耦隔离模块和6AMOS管，单片机模块通过L298N电机驱动芯片驱动减速电机模块，光耦隔离模块用于对上述各模块的传输信号进行信号隔离，避免信号干扰，6AMOS管用于对光耦隔离电机驱动模块及与其相连的减速电机模块提供过流保护，防止出现因堵转电流过大而烧毁减速电机模块，提高小车整体运行的安全性和可靠性。

电感数字传感器模块为LDC1314电感数字传感器，包括信号转换模块、石英晶体谐振器、上拉电阻和滤波调理电路并由数据线SDA和时钟信号线SCL构成串行总线，实现电感数字传感器模块的正确转接驱动。小车本体的前后四轮的轮轴底部分别设有感应线圈，小车本体车身底部设有两个平行排列的感应线圈，根据电磁感应的原理，金属经过感应线圈时会引起电感变化，金属物引起感应线圈产生电感的变化比金属线产生的变化大，从而用以探测运行轨迹中的金属线或金属物，电感数字传感器模块通过车身底部的感应线圈和四个通道即前后四轮的感应线圈实时对小车进行整个运行轨迹中的金属检测，并通过其内的信号转换模块将检测信号转换成单片机模块可识别和接收的检测数据并传送至单片机模块。

测速模块包括霍尔传感器和比较器，霍尔传感器用于实时感应减速电机模块电机的转动速度并通过比较器向单片机模块输出实时脉冲信号，测速模块采用编码器测速电路实时测量小车在整个运行过程中单位时间内的车轮转速。

单片机模块为MSP430F169单片机，单片机模块作为主控制器，单片机模块通过无线或蓝牙与信号发射模块相连并通过单片机模块内的信号处理与驱动模块接收信号发射模块发出的运行指令，驱动小车开始运行或完成不同的运行动作，信号处理与驱动模块还用于接收电感数字传感器模块传送的检测数据和测速模块输出的实时脉冲信号并根据小车车速及其行驶距离计算补偿算法对小车车轮转弯空转时的行驶速度和行驶距离进行计算补偿，获得小车的实时车速和行驶距离，单片机模块内还设有用于实现精确、实时定时的定时器模块，通过单片机模块输出端连接的显示模块实时显示小车的运行时间、车速和行驶距离。

金属线引起感应线圈产生电感的变化较小，经电感数字传感器模块内的信号转换模块转换后数据变化只有1，但金属物能够使感应线圈的电感数据产生更大的变化且经转换后得到的电感数据变化为3-5，根据该原则若判断为检测到金属线，则单片机模块输出可变周期性脉冲信号通过光耦隔离电机驱动模块驱动减速电机模块调整小车的车速和转向，控制小车完成循迹动作，若判断为检测到金属物，则单片机模块通过信号处理与驱动模块驱动声音提示模块发出声音提示。

信号发射模块为手机、电脑的任一种，声音提示模块为蜂鸣器，显示模块为LCD液晶显示屏，电池模块为若干组蓄电池，用于为各模块供电。

本实用新型的工作原理：

各模块初始化，信号发射模块通过无线或蓝牙向循迹小车发出发车指令，单片机模块内的信号处理与驱动模块接收发车指令驱动小车的前后四轮开始运行，电感数字传感器模块通过前后四轮轮轴底部和车身底部的感应线圈实时对小车进行整个运行轨迹中的金属检测，其内的信号转换模块可将探测到金属线获得的检测信号转化成数据变化并显示为1，将探测到金属物获得的检测信号转化成数据的变化并显示数据为高于1或3-5，单片机内的信号处理与驱动模块接收电感数字传感器模块传送的上述检测数据并对其进行判断，若单片机接收的检测数据显示为1，则判断为检测到金属线，单片机模块输出可变周期性脉冲信号通过光耦隔离电机驱动模块驱动减速电机模块调整小车的车速和转向，若单片机接收的检测数据显示为高于1或数据变化为3-5，则判断为检测到金属物，单片机模块内的信号处理与驱动模块驱动声音提示模块发出声音提示，用于提示用户实时调整小车的车速和转向，单片机模块接收信号发射模块发出的动作指令驱动小车完成前进、后退、向左、向右和停止等动作，测速模块内的霍尔传感器实时感应减速电机模块的电机转动速度并通过比较器向单片机模块输出实时脉冲信号，单片机模块内的信号处理与驱动模块接收该脉冲信号后，根据算法补偿计算小车的实时车速和行驶距离，并利用单片机模块内的定时器模块进行精确定时，通过显示模块实时显示小车的运行时间、车速和行驶距离，当单片机内的定时器模块中断或溢出到来时，单片机模块能实时检测电感数字传感器模块传送的数据是否变化并对其进行判断是否探测到金属线或金属物，若不变化则为探测到金属线，若存在数据变化则实时调整小车的车速和行驶方向，循环往复，控制小车完成循迹动作。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种新型自动循迹小车，包括由前后四轮驱动的小车本体和电池模块，其特征在于，所述小车本体内设有用于轨迹探测的电感数字传感器模块、测速模块、单片机模块、光耦隔离电机驱动模块、减速电机模块、声音提示模块、显示模块和电池模块，单片机模块的输入端连接信号发射模块、电感数字传感器模块和测速模块，单片机模块的输出端连接用于驱动减速电机模块和信号隔离的光耦隔离电机驱动模块、声音提示模块和显示模块，电池模块与上述各模块相连，单片机模块内设有信号处理与驱动模块和定时器模块，测速模块内设有霍尔传感器和用于输出实时脉冲信号的比较器。

2.根据权利要求1所述的一种新型自动循迹小车，其特征在于，所述单片机模块通过无线或蓝牙与信号发射模块相连并通过信号处理与驱动模块接收信号发射模块发出的运行指令。

3.根据权利要求1所述的一种新型自动循迹小车，其特征在于，所述信号发射模块为手机、电脑的任一种。

4.根据权利要求1所述的一种新型自动循迹小车，其特征在于，所述单片机模块为MSP430F169单片机。

5.根据权利要求1所述的一种新型自动循迹小车，其特征在于，所述电感数字传感器模块为LDC1314电感数字传感器，包括信号转换模块、石英晶体谐振器、上拉电阻和滤波调理电路并由数据线SDA和时钟信号线SCL构成串行总线。

6.根据权利要求1所述的一种新型自动循迹小车，其特征在于，所述电感数字传感器模块通过设置在小车本体上的感应线圈对小车的运行轨迹进行金属检测。

7.根据权利要求1所述的一种新型自动循迹小车，其特征在于，所述光耦隔离电机驱动模块包括L298N电机驱动芯片、光耦隔离模块和6AMOS管，单片机模块通过L298N电机驱动芯片驱动减速电机模块，光耦隔离模块用于对其传输信号进行信号隔离，6AMOS管用于对光耦隔离电机驱动模块及与其相连的减速电机模块提供过流保护。

8.根据权利要求1所述的一种新型自动循迹小车，其特征在于，所述声音提示模块为蜂鸣器，所述显示模块为LCD液晶显示屏，所述电池模块为若干组蓄电池。