看了《電子制作》2010年第8期每期一做欄目的作品《非編程尋跡小車(chē)》，巧妙的制作，讓我感觸頗深，產(chǎn)生了一點(diǎn)自己的想法，并設(shè)計(jì)制作了自己的一款尋跡車(chē)——智能尋跡小車(chē)。本車(chē)除一般非編程尋跡車(chē)具有的尋跡功能外，還增加了遇障停車(chē)、報(bào)警，轉(zhuǎn)彎時(shí)轉(zhuǎn)向燈提示功能。同時(shí)在電路原理上作了較大改變，是車(chē)尋跡靈敏度更高，實(shí)現(xiàn)較小的轉(zhuǎn)彎半徑。

設(shè)計(jì)方案

根據(jù)不同的顏色(黑、白)對(duì)光的反射強(qiáng)度不同，光敏電阻受不同強(qiáng)度光感應(yīng)阻值不同的特性。分別將兩電位器與兩固定電阻分壓后的電壓作為電壓比較器的基準(zhǔn)電壓，兩光敏電阻與兩固定電阻分壓后電壓作為電壓比較器的比較電壓，電壓比較器的輸出電流經(jīng)三極管放大后分別控制兩個(gè)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。以達(dá)到轉(zhuǎn)向的目的，從而實(shí)現(xiàn)智能車(chē)按既定軌道行走。通過(guò)紅外傳感器檢測(cè)障礙實(shí)現(xiàn)避障報(bào)警功能(見(jiàn)圖1)。電路原理圖見(jiàn)圖2。

控制原理

①如圖2中電位器R12、R13、R17與R5、R6、R15組成分壓電路為電壓比較器提供基準(zhǔn)電壓，光敏電阻R1、R2、紅外接收器VD5與電R3、R4、R18組成比較電壓，發(fā)光二極管LED1、LED2與三極管T1、T2及電阻R9、R10組成轉(zhuǎn)向燈。發(fā)光二極管LED3、LED4與R7、R8組成光敏電阻的補(bǔ)光燈，紅外發(fā)射二極管VD6及電阻R16組成紅外發(fā)射源。R14、三極管VT5及蜂鳴器組成報(bào)警裝置。三極管VT3、VT4與電動(dòng)機(jī)及電容組成動(dòng)力部分。

②當(dāng)前方無(wú)障礙時(shí)。紅外接收器不能接收到紅外線呈高阻態(tài)，電壓比較器IC3輸出低電平，三極管VT5不導(dǎo)通。光敏電阻輸入電壓較高，電壓比較器ICl、IC2正常工作，蜂嗚器不響。當(dāng)前方有障礙時(shí)，紅外接收器接收到紅外線呈低阻態(tài)，電壓比較器IC3輸出高電平，三極管VT5導(dǎo)通，光敏電阻輸入電壓被拉低，電壓比較器lC1、IC2通向輸入端收入電壓較低，三極管VT3、VT4不導(dǎo)通，故小車(chē)不前進(jìn)同時(shí)蜂鳴器報(bào)警。

③正常行走時(shí)兩光敏電阻R1、R2都在強(qiáng)光區(qū)，阻值較小，電壓比較器IC1、IC2輸出高電平，兩個(gè)電動(dòng)機(jī)都轉(zhuǎn)動(dòng)，小車(chē)直線前進(jìn)，兩個(gè)轉(zhuǎn)向燈都不發(fā)光。當(dāng)小車(chē)

偏向軌道右側(cè)時(shí)，左邊的光敏電阻R1轉(zhuǎn)向弱光區(qū)，其阻值變大，相應(yīng)電壓比較器IC1輸出低電平，左邊電動(dòng)機(jī)M1停止轉(zhuǎn)動(dòng)，小車(chē)向左轉(zhuǎn)彎，同時(shí)左邊轉(zhuǎn)向燈LED1發(fā)光。當(dāng)小車(chē)偏向軌道左側(cè)時(shí)，右邊的光敏電阻R2轉(zhuǎn)向弱光區(qū)，其阻值變大，相應(yīng)電壓比較器IC2輸出低電平，右邊電動(dòng)機(jī)M2停止轉(zhuǎn)動(dòng)，小車(chē)向右轉(zhuǎn)彎，同時(shí)右邊轉(zhuǎn)向燈LED2發(fā)光。

④其中R17用來(lái)調(diào)節(jié)紅外線感應(yīng)距離，R12用來(lái)調(diào)節(jié)比較電壓大小，以實(shí)現(xiàn)感光靈敏度的調(diào)節(jié)。R13用來(lái)調(diào)節(jié)左右比較電壓的比值，使左右靈敏度一致，R11用來(lái)調(diào)節(jié)通過(guò)兩電動(dòng)機(jī)的電流比值，使兩電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速一致。LED3、LED4用來(lái)補(bǔ)償光敏電阻所需光源，防止外界光照不均勻造成左右電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不一致，這樣即使在黑暗中小車(chē)也能正常行走。電容C1、C2用來(lái)穩(wěn)定電壓，防止電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)和停止時(shí)過(guò)大的電流對(duì)其他元器件的干擾。

1.電路板焊接

由于電路板還是車(chē)架的一部份，所以電路板的焊接要做好電子元件的布置：兩個(gè)光敏電阻R1、R2和兩個(gè)補(bǔ)光燈LED3、LED4安裝在小車(chē)前面的兩側(cè)，并向下離地面5mm左右。兩個(gè)轉(zhuǎn)向燈LED1、LED2安裝在小車(chē)前面的兩側(cè)指向前方。紅外收發(fā)器VD5、VD6最好用成對(duì)反射型的，裝在前側(cè)面水平指向前方。電池最好裝在車(chē)體偏前側(cè)以增大小車(chē)驅(qū)動(dòng)輪的摩擦力。其它元件要偏后一點(diǎn)以便安裝電池盒和驅(qū)動(dòng)輪。注意后側(cè)中間還要裝萬(wàn)向輪。

2.結(jié)構(gòu)部分制作

用通用電路板充當(dāng)車(chē)架，為了轉(zhuǎn)向更靈活最好使用前輪驅(qū)動(dòng)，后輪只在中間裝一個(gè)萬(wàn)向輪。電動(dòng)機(jī)可以買(mǎi)帶有減速器的，也可以用廢舊玩具車(chē)的減速器自己安裝。為有效利用空間電池盒可分兩部分固定在電路板上下兩面。然后用導(dǎo)線串聯(lián)起來(lái)。其他結(jié)構(gòu)件制作和安裝可以充分發(fā)揮自己的想象創(chuàng)造自己的風(fēng)格。最后可以給小車(chē)制作一個(gè)漂亮的外殼。

如圖4，將玩具車(chē)減速器的輸入軸拔掉，將電動(dòng)機(jī)的輸出軸插入原減速器輸入軸位置，然后將電動(dòng)機(jī)與減速器外殼固定好(可用強(qiáng)力膠粘接)。選擇并截取適當(dāng)長(zhǎng)度的筆芯，將其一端與玩具車(chē)減速器的輸出軸配合安裝，另一端與車(chē)輪配合安裝。然后將兩組組裝好的驅(qū)動(dòng)輪對(duì)稱(chēng)地粘接在車(chē)架上。小車(chē)底部結(jié)構(gòu)布置見(jiàn)圖5。

萬(wàn)向輪裝在小車(chē)尾部的中間,小車(chē)外売采用仿真木制模型的廢料做成,將廢掉的木片裁成適當(dāng)長(zhǎng)度材料,然后用白乳膠粘接而成。制作前最好先大概畫(huà)個(gè)圖,然后一邊粘接一邊修剪木料,以便得到適合的長(zhǎng)度。小車(chē)外売完工圖見(jiàn)圖6。成品見(jiàn)圖7。

調(diào)試

1將小車(chē)放在空白的紙上,打開(kāi)電源并調(diào)節(jié)電位器17使蜂鳴器不鳴。

2.調(diào)節(jié)電位器12使小車(chē)正常前進(jìn),轉(zhuǎn)向燈不亮。

3.調(diào)節(jié)電位器11使小車(chē)能1;fi直線行走。

4.將小車(chē)放在印有黑線的紙上,反復(fù)調(diào)節(jié)電位器12使小車(chē)在空白處正常前進(jìn)且轉(zhuǎn)向燈不亮,遇到黑線停止且轉(zhuǎn)向燈亮。

5.將小車(chē)放在空白的紙上的障礙物前,反復(fù)調(diào)節(jié)電位器17使小車(chē)在沒(méi)遇到障礙時(shí)正常行走且蜂鳴器不鳴叫,遇到障礙時(shí)停止且峰鳴器鳴叫。

6.重復(fù)3、4、5步壊直到小車(chē)能在固定軌道正常行走:能:沿既定軌道行走,轉(zhuǎn)彎處相應(yīng)轉(zhuǎn)向燈亮,通到障礙時(shí)停止且蜂鳴器報(bào)警,障礙消除后又能正常行走。