CN209198942U - 一种用于智能小车循迹的电磁循迹模块 - Google Patents
一种用于智能小车循迹的电磁循迹模块 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型提供的一种用于智能小车循迹的电磁循迹模块，包括第一红外接收传感器、红外发射器、第二红外接收传感器、第一电磁检测电路、连接口、第二电磁检测电路和引导线；所述第一红外接收传感器、第二红外接收传感器、红外发射器、第一电磁检测电路、第二电磁检测电路均与所述连接口电性连接；所述电磁循迹模块通过连接口与智能小车的控制电路电信号连接；所述引导线设置在交通仿真道路中轴线上，由外部电源供电。本实用新型提供的用于智能小车循迹的电磁循迹模块，模块结构简洁，引导线采用通电导线，在引导线周边产生稳定的交变磁场，循迹方式稳定可靠；电磁循迹采用非接触式循迹方式，不存在部件磨损的情况，提升了循迹模块的使用寿命。
Description
技术领域
本实用新型涉及智能控制技术领域，更具体的，涉及一种用于智能小车循迹的电磁循迹模块。
背景技术
交通仿真实验领域的循迹模块目前有三种：光电循迹、磁铁循迹、视频循迹。
光电循迹采用红外光电循迹传感器，在黑色和白色引导线引导下进行路线循迹，这种循迹方法存在受光线影响较大的问题，在光照强度不同的情况下，循迹稳定性会不同，光照强烈的时候，可能会无法正常循迹。另外在交通仿真实验上，白线或黑色引导线不可能铺设完全，如在交叉路口中，为保证交通元素的完整性，交叉口内部不能铺设引导线，所以此类方法单独使用的时候是无法完成循迹的。
磁铁循迹是采用磁铁+铁线的循迹方法，循迹模块安装一个小磁铁，引导线为铁性材质，利用磁铁吸引铁的原理进行线路循迹。此类循迹方式磁铁和引导线是接触的，存在一定的材质磨损，随着使用时间的推移，会造成循迹磁铁和引导线的磨损进而损坏，使用寿命较短。
视频循迹采用专用CCD摄像头识别仿真实验白色车道线的方式循迹，存在技术难度较大，光照影响较大等缺点，另外要求车道线的必须一致存在，所以无法在交通交叉口循迹。
实用新型内容
本实用新型为解决以上现有循迹模块存在的技术问题，提供一种用于智能小车循迹的电磁循迹模块。
为实现以上实用新型目的，采用的技术方案是：
一种用于智能小车循迹的电磁循迹模块，包括第一红外接收传感器、红外发射器、第二红外接收传感器、第一电磁检测电路、连接口、第二电磁检测电路和引导线；
所述第一红外接收传感器、第二红外接收传感器、红外发射器、第一电磁检测电路、第二电磁检测电路均与所述连接口电性连接；
所述电磁循迹模块通过连接口与智能小车的控制电路电信号连接；
所述引导线设置在交通仿真道路中轴线上，由外部电源供电。
其中，所述第一电磁检测电路包括电感L1、电容C1、C2、C3、C4、电阻R1、R2、R3、三极管Q1和二极管D1、D2；其中：
所述电感L1与所述电容C1并联组成LC震荡电路；
所述电容C2一端与所述LC震荡电路连接，另一端与所述三极管Q1基级连接；
所述电阻R1一端与所述三极管Q1基级连接，另一端接外部电源；
所述三极管Q1发射级直接接地；
所述三极管Q1集电极与所述电阻R2一端连接，电阻R2另一端接外部电源；
所述三极管Q1集电极与所述电容C3一端连接；
所述电容C3另一端与所述二极管D1阴极连接，二极管D1阳极接地；
所述电容C3另一端与所述二极管D2阳极连接，二极管D2阴极与所述电容C4一端连接并与所述电阻R3一端连接，在连接节点引出输出电压V1；
所述电容C4另一端直接接地；
所述电阻R3另一端直接接地。
其中，所述第二电磁检测电路包括电感L2、电容C6、C7、C8、C9、电阻R4、R5、R6、三极管Q2和二极管D3、D4；其中：
所述电感L2与所述电容C6并联组成LC震荡电路；
所述电容C7一端与所述LC震荡电路连接，另一端与所述三极管Q2基级连接；
所述电阻R4一端与所述三极管Q2基级连接，另一端接外部电源；
所述三极管Q2发射级直接接地；
所述三极管Q2集电极与所述电阻R5一端连接，电阻R5另一端接外部电源；
所述三极管Q2集电极与所述电容C8一端连接；
所述电容C8另一端与所述二极管D3阴极连接，二极管D3阳极接地；
所述电容C8另一端与所述二极管D4阳极连接，二极管D4阴极与所述电容C9一端连接并与所述电阻R6一端连接，在连接节点引出输出电压V2；
所述电容C9另一端直接接地；
所述电阻R6另一端直接接地。
其中，所述第一红外接收传感器、第二红外接收传感器与或非门芯片组成或非门电路，在所述或非门芯片输出端Y引出输出电压IRDA。
其中，所述连接口输出V1、V2和IRDA三路电压。
其中，所述或非门芯片为74LVC1G芯片。
其中，所述第一电磁检测电路、第二电磁检测电路设置在电磁循迹模块左右两侧，关于电磁循迹模块中轴线对称。
上述方案中，采用分布在电磁循迹模块两侧的两路电磁检测电路，通过电感与电容组成LC震荡电路作为检测信号的输入，当引导线通交变电流时，会在导线周围产生交变磁场，LC电路在交变的磁场环境中产生的信号经过滤波电容到三极管的基极，信号经过三极管的放大后在三极管集电极输出一个电压信号，该电压信号经过由电容、二极管和电阻组成的滤波电路后变成一个线性变化的电压V1或V2，电压信号的强度变化和LC电路所处的交变电磁场强度成正比例关系。
上述方案中，因两路电磁检测电路对称分布在模块两侧，如果电磁循迹模块处于引导线的正中位置，则两路电压信号的强度会相同，如果模块相对于引导线的位置发生了偏离，则会引起两路电压信号的反向变化，因此检测两路的电压信号的变化即可判断模块相对于引导线位置的偏离，进而实现循迹。
上述方案中，由于电磁循迹模块设置在智能小车前端，故采用红外传感器实现避障功能。采用一路红外发射器不断向前发射红外线，采用分布在模块两边的第一红外接收传感器、第二红外接收传感器实时接收红外线；当模块前端有障碍物时，红外发射器发射的红外线会被障碍物反射回来，从而使或非门芯片输出端Y电平发生变化，进而控制智能小车停止，实现避障。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
本实用新型提供的一种用于智能小车循迹的电磁循迹模块，存在以下有益效果：
1、模块基于电磁检测原理，通过电路精简设计，做到两路电磁检测实现循迹行驶，模块结构简洁、外形尺寸较小，适合作为道路交通仿真实验小车的循迹方法；
2、电磁循迹的引导线采用通电导线，导线材质选用多样且铺设简单，引导线通有交变的电流，在引导线周边产生稳定的交变磁场，循迹方式稳定可靠；
3、电磁循迹采用非接触式循迹方式，不存在部件磨损的情况，提升了循迹模块的使用寿命。
附图说明
图1为电磁循迹模块结构示意图；
图2为第一红外接收传感器电路连接图；
图3为第二红外接收传感器电路连接图；
图4为红外避障检测电路连接图。
其中：1、第一红外接收传感器；2、红外发射器；3、第二红外接收传感器；4、第一电磁检测电路；5、连接口；6、第二电磁检测电路；7、引导线。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
以下结合附图和实施例对本实用新型做进一步的阐述。
实施例1
如图1所示，一种用于智能小车循迹的电磁循迹模块，包括第一红外接收传感器1、红外发射器2、第二红外接收传感器3、第一电磁检测电路4、连接口5、第二电磁检测电路6和引导线7；
所述第一红外接收传感器1、第二红外接收传感器3、红外发射器2、第一电磁检测电路4、第二电磁检测电路6均与所述连接口5电性连接；
所述电磁循迹模块通过连接口5与智能小车控制电路电信号连接；
所述引导线7设置在交通仿真道路中轴线上，由外部交流电源供电。
在具体实施过程中，将引导线7铺设在交通仿真道路中轴线上，引导线两端接上车道线专用供电电源，专用供电电源产生稳定的20KHz交变方波，使得引导线的周边产生交变的电磁场；电磁循迹模块安装在智能小车的前端正中位置，模块连接口5连接智能小车控制电路。
在具体实施过程中，通过设置在电磁循迹模块两侧的第一电磁检测电路4、第二电磁检测电路6对引导线7周围的交变磁场进行检测，将检测后的电平变化传送给智能小车，进而实现智能小车的循迹。
实施例2
如图2、图3、图4所示，所述第一电磁检测电路4包括电感L1、电容C1、C2、C3、C4、电阻R1、R2、R3、三极管Q1和二极管D1、D2；其中：
所述电感L1与所述电容C1并联组成LC震荡电路；
所述电容C2一端与所述LC震荡电路连接，另一端与所述三极管Q1基级连接；
所述电阻R1一端与所述三极管Q1基级连接，另一端接外部电源；
所述三极管Q1发射级直接接地；
所述三极管Q1集电极与所述电阻R2一端连接，电阻R2另一端接外部电源；
所述三极管Q1集电极与所述电容C3一端连接；
所述电容C3另一端与所述二极管D1阴极连接，二极管D1阳极接地；
所述电容C3另一端与所述二极管D2阳极连接，二极管D2阴极与所述电容C4一端连接并与所述电阻R3一端连接，在连接节点引出输出电压V1；
所述电容C4另一端直接接地；
所述电阻R3另一端直接接地。
更具体的，所述第二电磁检测电路6包括电感L2、电容C6、C7、C8、C9、电阻R4、R5、R6、三极管Q2和二极管D3、D4；其中：
所述电感L2与所述电容C6并联组成LC震荡电路；
所述电容C7一端与所述LC震荡电路连接，另一端与所述三极管Q2基级连接；
所述电阻R4一端与所述三极管Q2基级连接，另一端接外部电源；
所述三极管Q2发射级直接接地；
所述三极管Q2集电极与所述电阻R5一端连接，电阻R5另一端接外部电源；
所述三极管Q2集电极与所述电容C8一端连接；
所述电容C8另一端与所述二极管D3阴极连接，二极管D3阳极接地；
所述电容C8另一端与所述二极管D4阳极连接，二极管D4阴极与所述电容C9一端连接并与所述电阻R6一端连接，在连接节点引出输出电压V2；
所述电容C9另一端直接接地；
所述电阻R6另一端直接接地。
更具体的，所述第一红外接收传感器1、第二红外接收传感器3与或非门芯片组成或非门电路，在所述或非门芯片输出端Y引出输出电压IRDA。
更具体的，所述连接口5输出V1、V2和IRDA三路电压。
更具体的，所述或非门芯片为74LVC1G芯片。
更具体的，所述第一电磁检测电路4、第二电磁检测电路6设置在电磁循迹模块左右两侧，关于电磁循迹模块中轴线对称。
在具体实施过程中，采用分布在电磁循迹模块两侧的两路电磁检测电路，通过电感与电容组成LC震荡电路作为检测信号的输入，当引导线7通交变电流时，会在引导线7周围产生交变磁场，LC电路在交变的磁场环境中产生的信号经过滤波电容到三极管的基极，信号经过三极管的放大后在三极管集电极输出一个电压信号，该电压信号经过由电容、二极管和电阻组成的滤波电路后变成一个线性变化的电压V1或V2，电压信号的强度变化和LC电路所处的交变电磁场强度成正比例关系。
在具体实施过程中，智能小车通电行驶在引导线7之上时，循迹模快中第一电磁检测电路4、第二电磁检测电路6实时采集周边电磁场，引导线7的电磁场为稳定的交变磁场，循迹模快位置保持在引导线7正上方时，第一电磁检测电路4、第二电磁检测电路6应处于同等的电磁场环境，因此连接口5中的V1和V2引脚输出的电压信号为同等大小，智能小车控制电路检测到V1＝V2时，智能小车保持方向行驶；
在具体实施过程中，当智能小车行驶发生偏离时，V1不等于V2，如智能小车向右发生一定的偏离，循迹模块也会发生相应的向右偏离，则第二电磁检测电路6接近引导线7，第一电磁检测电路4远离引导线7，因此第二电磁检测电路6所处的电磁场强度大于第一电磁检测电路4所处的电磁场强度，则V1小于V2，智能小车向左调整方向，当调整之后的V1＝V2时，方向调整完毕。反之，V1大于V2，智能小车向右调整方向，当调整之后的V1＝V2时，方向调整完毕。
在具体实施过程中，循迹模快正常工作时，红外发射器2不断的发射红外线，第一红外接收传感器1、第二红外接收传感器3不断的检测是否接收到红外线。当智能小车行驶方向的正前方红外检测距离内出现障碍物时(如前面实验车辆等)，红外发射器2发射的红外线被障碍物反射回来，第一红外接收传感器1或第二红外接收传感器3接收到反射回来的红外线时，连接口5中的引脚IRDA输出高电平，智能小车控制电路检测到引脚IRDA高电平时，说明智能小车前端检测到障碍物，则停止行驶。反之继续行驶。
在具体实施过程中，当模块前端有障碍物时，红外发射器2发射的红外线会被障碍物反射回来，红外接收传感器接收到红外线后输出引脚输出低电平，或非门芯片74LVC1G根据输入引脚A、B的电平决定输出引脚Y的电平，输出逻辑如下(L代表低电平，H代表高电平)：
当有障碍物时，无论两路红外接收传感器哪一路接收到返回的红外信号，都会引起输出引脚Y输出高电平；当没有障碍物时，输入引脚由于上拉电路R22、R21保持为高电平，因此输出引脚Y保持输出低电平。输出引脚Y的电平如果是低电平，则说明前端红外传感器没有检测到障碍物，否则说明前端存在障碍物。
显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种用于智能小车循迹的电磁循迹模块，其特征在于：包括第一红外接收传感器（1）、红外发射器（2）、第二红外接收传感器（3）、第一电磁检测电路（4）、连接口（5）、第二电磁检测电路（6）和引导线（7）；
所述第一红外接收传感器（1）、第二红外接收传感器（3）、红外发射器（2）、第一电磁检测电路（4）、第二电磁检测电路（6）均与所述连接口（5）电性连接；
所述电磁循迹模块通过连接口（5）与智能小车控制电路电信号连接；
所述引导线（7）设置在交通仿真道路中轴线上，由外部交流电源供电。
2.根据权利要求1所述的一种用于智能小车循迹的电磁循迹模块，其特征在于：所述第一电磁检测电路（4）包括电感L1、电容C1、C2、C3、C4、电阻R1、R2、R3、三极管Q1和二极管D1、D2；其中：
所述电感L1与所述电容C1并联组成LC震荡电路；
所述电容C2一端与所述LC震荡电路连接，另一端与所述三极管Q1基级连接；
所述电阻R1一端与所述三极管Q1基级连接，另一端接外部电源；
所述三极管Q1发射级直接接地；
所述三极管Q1集电极与所述电阻R2一端连接，电阻R2另一端接外部电源；
所述三极管Q1集电极与所述电容C3一端连接；
所述电容C3另一端与所述二极管D1阴极连接，二极管D1阳极接地；
所述电容C3另一端与所述二极管D2阳极连接，二极管D2阴极与所述电容C4一端连接并与所述电阻R3一端连接，在连接节点引出输出电压V1；
所述电容C4另一端直接接地；
所述电阻R3另一端直接接地。
3.根据权利要求2所述的一种用于智能小车循迹的电磁循迹模块，其特征在于：所述第二电磁检测电路（6）包括电感L2、电容C6、C7、C8、C9、电阻R4、R5、R6、三极管Q2和二极管D3、D4；其中：
所述电感L2与所述电容C6并联组成LC震荡电路；
所述电容C7一端与所述LC震荡电路连接，另一端与所述三极管Q2基级连接；
所述电阻R4一端与所述三极管Q2基级连接，另一端接外部电源；
所述三极管Q2发射级直接接地；
所述三极管Q2集电极与所述电阻R5一端连接，电阻R5另一端接外部电源；
所述三极管Q2集电极与所述电容C8一端连接；
所述电容C8另一端与所述二极管D3阴极连接，二极管D3阳极接地；
所述电容C8另一端与所述二极管D4阳极连接，二极管D4阴极与所述电容C9一端连接并与所述电阻R6一端连接，在连接节点引出输出电压V2；
所述电容C9另一端直接接地；
所述电阻R6另一端直接接地。
4.根据权利要求3所述的一种用于智能小车循迹的电磁循迹模块，其特征在于：所述第一红外接收传感器（1）、第二红外接收传感器（3）与或非门芯片组成或非门电路，在所述或非门芯片输出端Y引出输出电压IRDA。
5.根据权利要求4所述的一种用于智能小车循迹的电磁循迹模块，其特征在于：所述连接口（5）输出V1、V2和IRDA三路电压。
6.根据权利要求4所述的一种用于智能小车循迹的电磁循迹模块，其特征在于：所述或非门芯片为74LVC1G芯片。
7.根据权利要求1~6任一项所述的一种用于智能小车循迹的电磁循迹模块，其特征在于：所述第一电磁检测电路（4）、第二电磁检测电路（6）设置在电磁循迹模块左右两侧，关于电磁循迹模块中轴线对称。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201822189804.7U CN209198942U (zh) | 2018-12-25 | 2018-12-25 | 一种用于智能小车循迹的电磁循迹模块 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN201822189804.7U CN209198942U (zh) | 2018-12-25 | 2018-12-25 | 一种用于智能小车循迹的电磁循迹模块 |
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|---|---|
| CN209198942U true CN209198942U (zh) | 2019-08-02 |
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| CN (1) | CN209198942U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113050628A (zh) * | 2021-03-05 | 2021-06-29 | 国网四川省电力公司技能培训中心 | 一种用于电缆巡检的自动循迹系统及方法 |
| CN114063533A (zh) * | 2021-12-02 | 2022-02-18 | 富子阳 | 一种智能循迹车控制电路及智能循迹车 |
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2018
- 2018-12-25 CN CN201822189804.7U patent/CN209198942U/zh active Active
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