对其零部件进行组合,最后小车的实物图如图3-4所示。
1、小车车体结构
(五)小车车体与驱动电路
图3-3 避障检测电路图
车体驱动方式已经在确定,在购买电机、车轮、底板之后,
图3-4 小车车体实物图
该小车为三轮结构,车的结构示意图如图3-5所示,前面有一万向轮,后面有两轮用于驱动和控制方向。小车运动时后两轮既是驱动轮,又是方向的控制轮,转向的细节是由小车结构算出其内轮和外轮的比值,在进行差分控制,就可实现转向。
MCU模块电源模块按钮电机驱动模块底板万向轮电池电机车轮
图3-5 车体示意图
2、电机驱动电路
对电机驱动电路部分电路的设计规则和性能、控制方法的分析。经分析,小车在行驶过程中内侧两轮走过的距离肯定是一样的,同样外侧两轮也是一样的。所以采用的都是全桥驱动电路,采用差分控制方法对其控制,同时电机转动过程中可能会产生反向电流,最后灌入单片机,从而烧坏单片机,所以此
减速
电路在设计时还加入了光耦(TLP521_4GB),对其控制电路和驱动电路进行有效隔离,还有由于电机工作的额定电流大,电势变化幅度大,最后产生纹波比较大,影响电路的性能,再设计电路时对数字地和模拟地采用0Ω电阻进行了有效地隔离,从而确保了电路的稳定性、安全性。其光耦电路如图3-6所示,电机驱动电路见附录一。
图3-6 光耦电路图
现对三轮的工作方式做详细的介绍。同时管脚号对应为:IOA7-J14D1、IOA6-J14D2、IOA5-J14D3、IOA4-J14D4,驱动电路的工作原理,当IOA7输出低电平,IOA6输出高电平,从而驱动电路OUT1输出9V,OUT2输出0V,这时电机两端有电压差,即此时左电机正转,相反左电机反转,如果IOA7和IOA6同时输出高电平或低电平,则左电机不转。右电机同理。
表3-1 输入与小车运动状态对照表
IOA7 IOA6 IOA5 IOA4 左右转数比(左、右) 左电机 停止 正转 反转 正转 正转 右电机 停止 正转 反转 正转 正转 小车 0/0 1 0 1 1 0/1 0 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 1 0 0 1:1 1:1 2:3 2:3 3:2 停止 前进 后退 左转 右转 结合以上对左轮和右轮的状态分析,得到小车的运行状态与输入的对照表,如表3-1所示。
(六)小车总体硬件实物图
对各个模块的汇集和整理以后,绘制了总体电路图见附录一,然后进行硬件的组装,组装好的小车如图3-7所示。
图3-7 硬件完成后的小车总体图
(七)PCB的设计
一个系统的设计不仅包括软件的设计,同样有着其为重要的硬件电路设计和PCB制作,在设计好整体电路图之后,自己也完成整体的PCB[11]的设计,PCB的设计有特殊性,在PCB的绘制过程中,EMS[12]的设计好坏,直接影响电路的成败。自己在系统的学了PCB的制作之后,终于完成了PCB的设计,图见附录二。