CN217821331U - 一种plc控制的智能小车 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种PLC控制的智能小车，包括由电路板形成的车体、设置在所述车体两侧的车轮及设置在所述车体前端的万向轮，所述电路板集成PLC控制器，所述PLC控制器通过无线传输模组连接设置在所述车体两侧的光电传感器，所述PLC控制器连接并控制与所述车轮连接的电机，所述电机带动所述车轮运动。本实用新型将PLC控制所学的结构缩减，令其集成于一辆智能小车上，满足PLC操作的各项硬件要求，并利用PLC控制器满足学生编程搭建的需求，减少了高校的教学成本，提高了教学效率，让学生可以亲自实践，不必纠结于书本原理和电脑仿真，不但能够提高了学生对PLC课程的直观认知，而且能大大提高学生的学习热情和学习效率。

Description

一种PLC控制的智能小车

技术领域

本实用新型涉及智能小车技术领域，更具体地说，是涉及一种PLC控制的智能小车。

背景技术

PLC控制是通过一种可编程的存储器，在内部存储过程中执行各种操作的指令，通过数字方式或模拟方式控制机械设备的一种控制方式。智能小车则一种现代智能设备，能够按照预先设置的运动模式在一定的环境中工作，不需要认为管理，逐渐在各行业中推广应用。上述二者具有一定的相似性与关联性，且无论是PLC控制还是近年流行的智能小车，均在自动化生产与自动化管理中具有一定的地位，因此为培养相关职业人才的教育机构，如大学、职业学校等，均将PLC控制与智能小车纳入专业教育的一部分。

然而，目前国内使用PLC控制的教具基本为工业设备淘汰产品，设备体积较大，使用灵活性低，自主创造设计难度高，导致学生学习时无从下手，不知所措，非常不利于学生进行完善的系统性学习。

以上不足，有待改进。

发明内容

为了克服现有的技术的不足，本实用新型提供一种PLC控制的智能小车。

本实用新型技术方案如下所述：

一种PLC控制的智能小车，包括由电路板形成的车体、设置在所述车体两侧的车轮及设置在所述车体前端的万向轮，所述电路板集成PLC控制器，所述PLC控制器通过无线传输模组连接设置在所述车体两侧的光电传感器，所述PLC控制器连接并控制电机，所述电机与所述车轮连接，所述电机带动所述车轮运动。

上述的一种PLC控制的智能小车，所述车体的两侧弯曲并形成框槽结构，所述车轮置于所述框槽内部，所述车轮与所述万向轮呈三角分布在所述车体的下部，所述车轮的驱动板固定于所述电路板的下部，所述驱动板分别与所述电机、所述PLC控制器连接。

进一步的，所述车轮通过多个齿轮连接所述电机，所述电机通过凸字形固定扣件设置在下层所述电路板的下表面。

上述的一种PLC控制的智能小车，所述光电传感器为光电对管，所述光电对管的发射器为红外发光二极管，所述光电对管的接收器为硅平面光电三极管。

上述的一种PLC控制的智能小车，所述光电传感器集成可见光过滤器。

上述的一种PLC控制的智能小车，所述车体上设置蜂鸣器，所述蜂鸣器与所述PLC控制器连接。

上述的一种PLC控制的智能小车，所述车轮内侧设置有可拆卸的光电码盘，所述光电码盘的输出信号经所述无线传输模组连接所述PLC控制器。

上述的一种PLC控制的智能小车，所述电路板集成电机电路，所述电机电路包括驱动板芯片，所述驱动板芯片的第八脚分别连接电源芯片的第一脚与电源开关的第二端口，所述电源芯片的第一脚分别连接所述电源开关的第二端口与所述驱动板芯片的第八脚，所述电源芯片的第二脚接地，所述电源芯片的第三脚连接供电端口。

进一步的，所述供电端口分别经过经第一电容与第二电容接地，所述供电端口还经过第三电阻与光电二极管接地。

上述的一种PLC控制的智能小车，所述电路板集成光电传感电路，所述光电传感电路包括黑线感应电路，所述黑线感应电路包括第一光电传感器，所述第一光电传感器的第一端连接第十四电阻的另一端，所述第一光电传感器的第二端分别连接第十五电阻的另一端与第一运算器的正相输入端，所述第一光电传感器的第三端与所述第一光电传感器的第四端连接且二者均连接第一可调电阻的第二固定端、第二连接端及电源负极。

进一步的，所述第一可调电阻的第一固定端分别连接所述第十四电阻的一端、所述第十五电阻的一端、第一连接端、第十六电阻的一端及电源正极，所述第一可调电阻的第二固定端分别连接所述第一光电传感器的第三脚、所述第一光电传感器的第四脚、第四连接端及所述电源负极，所述第一可调电阻的活动端连接所述第一运算器的反相输入端。

上述的一种PLC控制的智能小车，所述电路板集成光电传感电路，所述光电传感电路包括测速电路，所述测速电路包括第二光电传感器，所述第二光电传感器的第一端连接第十七电阻的另一端，所述第二光电传感器的第二端分别连接第十八电阻的另一端与第二运算器的正相输入端，所述第二光电传感器的第三端与所述第二光电传感器的第四端连接且二者均连接第二可调电阻的第二固定端、第四连接端及电源负极。

进一步的，所述第二可调电阻的第一固定端分别连接所述第十七电阻的一端、所述第十八电阻的一端、第三连接端、第十九电阻的一端及电源正极，所述第二可调电阻的第二固定端分别连接所述第二光电传感器的第三脚、所述第二光电传感器的第四脚、所述第四连接端及所述电源负极，所述第二可调电阻的活动端连接所述第二运算器的反向输入端。

根据上述方案的本实用新型，其有益效果在于，本实用新型将PLC控制所学的结构缩减，令其集成于一辆智能小车上，满足PLC操作的各项硬件要求，并利用PLC控制器满足学生编程搭建的需求，减少了高校的教学成本，提高了教学效率，让学生可以亲自实践，不必纠结于书本原理和电脑仿真，不但能够提高了学生对PLC课程的直观认知，而且能大大提高学生的学习热情和学习效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，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实用新型的一些实施例，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他的附图。

图1为本实用新型的模块结构示意图。

图2为本实用新型的电机电路。

图3为本实用新型的光电传感电路。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，当部件被称为“固定”或“设置”或“连接”另一个部件，它可以直接或者间接位于该另一个部件上。术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置为基于附图所示的方位或位置，仅是为了便于描述，不能理解为对本技术方案的限制。术语“第一”、“第二”等仅用于便于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明技术特征的数量。“若干”的含义是一或一以上，除非另有明确具体的限定。

一种PLC控制的智能小车，如图1所示，包括由电路板形成的车体、设置在车体两侧的车轮及设置在车体前端的万向轮，电路板集成PLC控制器，PLC控制器通过无线传输模组连接设置在车体两侧的光电传感器，PLC控制器连接并控制与车轮连接的电机，电机带动车轮运动。

本实用新型直接使用PLC存储器所需的电路板形成车身，所有的控制器件与电子元件均暴露在空气中，一方面能够减少外壳等制作，节省制作成本，简化学生在不关键的部分浪费过多的时间，另一方面，减少外壳能够提高各种感应器的感应灵敏度，有利于智能小车的反馈控制，将实验影响因素缩减，直接体现学生自助创造控制的成果。为节省车体占有面积，令车体在运动过程更为灵活，更适应校内较小的实验空间，将电路板叠放形成多层结构，电路板之间设置铜制的螺柱形成三角支撑结构，连接螺柱的两端分别与上下两层电路板通过螺钉连接。

智能小车的运动通过设置在两侧的车轮与设置在前端的球形万向轮控制，车轮与球形万向轮形成三角结构支撑智能小车电路板，在运动过程中，前端的球形万向轮起到引导方向的作用。两侧的车轮通过细小的齿轮组合连接直流电机，直流电机通过凸字形固定扣件设置在下层电路板的下表面，从而将车轮与车轮的驱动源固定在电路板上。而球形万向轮则通过螺栓连接固定在电路板的下部。出于缩小车体的整体占用面积、保护车轮等考虑，将电路板做成带蝠翼的形状，两侧端弯曲形成框槽，将车轮置于该框槽内部。

智能小车PLC存储器集成详细的运动模式控制指令，通过与驱动板芯片连接，直接控制与车轮连接的电机，从而带动智能小车实现设定的运动模式。如此，仅需向PLC控制器内提供控制触发的感应信号即可，包括感应信号的触发与信号通讯。

本实用新型是通过设置在智能小车边缘的光电传感器触发感应信号，在一种实施例中，光电传感器共四个，分别设置在智能小车前端的左右两个方向，每个方向各两个。在实验过程，智能小车需要沿着预先设置的黑线轨道运动，并能够实现避障功能，最终在规定位置停车。光电传感器为RPR220型光电对管，该光电对管能够感应到设置在地表的黑线，能够感应黑线的所在位置，从而触发对应的感应信号，且由于RPR220型光电对管集成可见光过滤器，能够减少离散光的影响，使得光电对管的调理电路简单，工作性能稳定。光电对管的发射器为红外发光二极管，接收器是高灵敏度的硅平面光电三极管。在实验前对智能小车进行测速，在车轮内侧设置光电码盘，使用光电对管对码盘进行检测，光电对管照射到码盘黑白色交接处输出信号会产生跳变，该跳变的输出信号通过无线传输模组传递至PLC控制器，PLC控制器根据事先设定的运动模式改变电机转速，即车轮转速，从而改变智能小车的运动速度。同理，当智能小车经过黑线时，接收器输出高电平信号，PLC控制器通过无线传输模组接收高电平信号，控制智能小车直线运动。

智能小车的电路板上还设置有若干个按键，分别用于起跑后的读取的行驶时间与行驶距离，由于光电传感器的输出信号为高电平有效，因此，按键按下时为低电平输出。

如图2、图3所示，智能小车的电机电路包括驱动板芯片，驱动板芯片的第一脚经第一电阻连接第三端子的第三端口，驱动板芯片的第二脚连接第三端子的第五脚，驱动板芯片的第三脚连接红外第一输出端，驱动板芯片的第四脚与驱动板芯片的第五脚连接且二者均接地，驱动板芯片的第六脚连接红外第二输出端，驱动板芯片的第七脚连接第三端子的第六端口，驱动板芯片的第八脚分别连接电源芯片的第一脚与电源开关的第二端口，驱动板芯片的第九脚经第二电阻连接第三端子的第四端口，驱动板芯片的第十脚连接第三端子的第二端口，驱动板芯片的第十一脚连接红外第三输出端，驱动板芯片的第十二脚与驱动板芯片的十三脚连接且二者均接地，驱动板芯片的第十四脚连接红外第四输出端，驱动板芯片的第十五脚连接第三端子的第一端口，驱动板芯片的第十六脚连接供电端口。

电源芯片的第一脚分别连接电源开关的第二端口与驱动板芯片的第八脚，电源芯片的第二脚接地，电源芯片的第三脚连接供电端口。

电源开关的第一脚连接第一端子的第二端口，电源开关的第二脚连接电源芯片的第一脚与驱动板芯片的第八脚，电源开关的第三脚悬空。

第一端子的第一端口连接供电端口，第一端子的第二端口接地，第一端子的第三端口连接电源开关的第三脚。

第二端子的第一端口、第二端子的第三端口、第二端子的第五端口及第二端子的第七端口均连接供电端口，第二端子的第二端口、第二端子的第四端口、第二端子的第六端口及第二端子的第八端口均接地。

第三端子的第一端口连接驱动板芯片的第十六脚，第三端子的第二端口连接驱动板芯片的第十脚，第三端子的第三端口经第一电阻连接驱动板芯片的第一脚，第三端子的第四端口经第二电阻连接驱动板芯片的第九脚，第三端子的第五端口连接驱动板芯片的第二脚，第三端子的第六端口连接驱动板芯片的第七脚。

第四端子的第一端口连接红外第二输出端，第四端子的第二端口连接红外第一输出端。

第五端子的第一端口连接红外第四输出端，第五端子的第二端口连接红外第三输出端。

第六端子的第一端口与第二端口连接且二者均与供电端口连接。

供电端口分别经过经第一电容与第二电容接地，供电端口还经过第三电阻与光电二极管接地。

智能小车的光电传感电路包括第一光电传感器与第二光电传感器。

第一光电传感器的第一端连接第十四电阻的另一端，第一光电传感器的第二端分别连接第十五电阻的另一端与第一运算器的正相输入端，第一光电传感器的第三端与第一光电传感器的第四端连接，且二者均连接第一可调电阻的第二固定端、第二连接端及电源负极。

第二光电传感器的第一端连接第十七电阻的另一端，第二光电传感器的第二端分别连接第十八电阻的另一端与第二运算器的正相输入端，第二光电传感器的第三端与第二光电传感器的第四端连接，且二者均连接第二可调电阻的第二固定端、第四连接端及电源负极。

第十四电阻的一端分别连接第十五电阻的一端、第一可调电阻的第一固定端、第一连接端、第十六电阻的一端及电源正极，第十四电阻的另一端连接第一光电传感器的第一端。

第十五电阻的一端分别连接第十四电阻的一端、第一可调电阻的第一固定端、第一连接端、第十六电阻的一端及电源正极，第十五电阻的另一端分别连接第一光电传感器的第二端及第一运算器的正相输入端。

第十六电阻的一端分别连接第十四电阻的一端、第十五电阻的一端、第一可调电阻的第一固定端、第一连接端及电源正极，第十六电阻的另一端分别连接第一运算器的输出端与信号输出电路。

第十七电阻的一端分别连接第十八电阻的一端、第二可调电阻的第一固定端、第三连接端、第十九电阻的一端及电源正极，第十七电阻的另一端连接第二光电传感器的第一端。

第十八电阻的一端分别连接第十七电阻的一端、第二可调电阻的第一固定端、第三连接端、第十九电阻的一端及电源正极，第十八电阻的另一端分别连接第二光电传感器的第二端与第二运算器的正相输入端。

第十九电阻的一端分别连接第十七电阻的一端、第十八电阻的一端、第二可调电阻的第一固定端、第三连接端及电源正极，第十九电阻的另一端分别连接第二运算端的输出端与信号输出电路。

第一可调电阻的第一固定端分别连接第十四电阻的一端、第十五电阻的一端、第一连接端、第十六电阻的一端及电源正极，第一可调电阻的第二固定端分别连接第一光电传感器的第三脚、第一光电传感器的第四脚、第四连接端及电源负极，第一可调电阻的活动端连接第一运算器的反相输入端。

第二可调电阻的第一固定端分别连接第十七电阻的一端、第十八电阻的一端、第三连接端、第十九电阻的一端及电源正极，第二可调电阻的第二固定端分别连接第二光电传感器的第三脚、第二光电传感器的第四脚、第四连接端及电源负极，第二可调电阻的活动端连接第二运算器的反向输入端。

第一连接端与第二连接端连接，第三连接端与第四连接端连接。

第一运算器的正相输入端分别连接第一光电传感器的第二端和第十五电阻的另一端，第一运算器的反向输入端连接第一可调电阻的活动端，第一运算器的输出端分别连接第十六电阻的另一端与信号输出电路。

第二运算器的正相输入端分别连接第二光电传感器的第二端与第十八电阻的另一端，第二运算器的反相输入端连接第二可调电阻的活动端，第二运算器的输出端分别连接第十九电阻的另一端与信号输出电路。

在一种实施例中，智能小车设置有用于报警作用的蜂鸣器，对智能小车的各运动状态进行提示。

在一种实施例中，智能小车设置有提示工作状态的LED灯。

在一种实施例中，电机驱动芯片为L293D，该芯片为高电压大电流的全桥驱动芯片，响应频率高，能够分别控制两个直流电机，且带有控制使能端，操作方便，稳定性好，性能优良。

在一种实施例中，电源芯片型号为LM2596S,将外部电压降为5V供应电路使用。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，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的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种PLC控制的智能小车，其特征在于，包括由电路板形成的车体、设置在所述车体两侧的车轮及设置在所述车体前端的万向轮，所述电路板集成PLC控制器，所述PLC控制器通过无线传输模组连接设置在所述车体两侧的光电传感器，所述PLC控制器连接并控制电机，所述电机与所述车轮连接，所述电机带动所述车轮运动。

2.根据权利要求1中所述的一种PLC控制的智能小车，其特征在于，所述车体的两侧弯曲并形成框槽，所述车轮置于所述框槽内部，所述车轮与所述万向轮呈三角分布在所述车体的下部，所述车轮的驱动板固定于所述电路板的下部，所述驱动板分别与所述电机、所述PLC控制器连接。

3.根据权利要求1中所述的一种PLC控制的智能小车，其特征在于，所述车轮通过多个齿轮连接所述电机，所述电机通过凸字形固定扣件设置在下层所述电路板的下表面。

4.根据权利要求1中所述的一种PLC控制的智能小车，其特征在于，所述光电传感器为光电对管，所述光电对管的发射器为红外发光二极管，所述光电对管的接收器为硅平面光电三极管。

5.根据权利要求1中所述的一种PLC控制的智能小车，其特征在于，所述光电传感器集成可见光过滤器。

6.根据权利要求1中所述的一种PLC控制的智能小车，其特征在于，所述电路板集成电机电路，所述电机电路包括驱动板芯片，所述驱动板芯片的第八脚分别连接电源芯片的第一脚与电源开关的第二端口，所述电源芯片的第一脚分别连接所述电源开关的第二端口与所述驱动板芯片的第八脚，所述电源芯片的第二脚接地，所述电源芯片的第三脚连接供电端口。

7.根据权利要求6中所述的一种PLC控制的智能小车，其特征在于，所述供电端口分别经过经第一电容与第二电容接地，所述供电端口还经过第三电阻与光电二极管接地。

8.根据权利要求1中所述的一种PLC控制的智能小车，其特征在于，所述电路板集成光电传感电路，所述光电传感电路包括黑线感应电路，所述黑线感应电路包括第一光电传感器，所述第一光电传感器的第一端连接第十四电阻的另一端，所述第一光电传感器的第二端分别连接第十五电阻的另一端与第一运算器的正相输入端，所述第一光电传感器的第三端与所述第一光电传感器的第四端连接且二者均连接第一可调电阻的第二固定端、第二连接端及电源负极。

9.根据权利要求7中所述的一种PLC控制的智能小车，其特征在于，所述车体上设置蜂鸣器，所述蜂鸣器与所述PLC控制器连接。

10.根据权利要求1中所述的一种PLC控制的智能小车，其特征在于，所述车轮内侧设置有可拆卸的光电码盘，所述光电码盘的输出信号经所述无线传输模组连接所述PLC控制器。

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