模拟电路控制的循线机器人制作教程_电路_制作教程

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模拟电路控制的循线机器人制作教程

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2013/9/27 13:56:36

　　把减速电机稍微靠前，固定在一片洞洞板上。这里电机是用铁丝缠绕并焊接固定的，简单点也可以用热熔胶固定，或者用薄铁皮做一对箍子，配合螺丝固定好电机。如下图D。
　　

　　尾轮靠后用螺丝固定在电路板下方。电池仓直接用双面胶贴在洞洞板下面。如下图E。　　

　　我是用的是5X7厘米的预制洞洞板，四角有安装孔，借助铜螺丝可以很方便的一片片叠加起来。把电机和电源都单独引出接头，方便将来和上面控制板的连接。如下图F。　　

　　这样，一个基础小车的底盘就做好了。5X7厘米的洞洞板上有足够数量的焊盘，将来还可以用它做单片机小车，换不同的控制板，实现不同的用途。很方便吧？
　　二，制作循线控制板　　这台循线小车是由模拟计算机控制的。模拟计算机是用电流、电压等连续变化的物理量直接进行运算的计算机，由运算放大器构成核心器件，运算过程不存在模数-数模转换和编程算法的问题。　　线路图：　　

　　芯片接线图：　　

元件清单：

型号数量　　

ITR20001-T红外线光电开关 2　　

74HC240配插座 1　　

5V小型继电器 2　　

4.3K电阻 2　　

10K电阻 1　　

100欧姆电阻 2　　

网线芯若干　　

洞洞板若干　　

LED 1　　

细导线若干

　　小车每侧的车轮由两只反相器组成的比例器控制，通过继电器带动减速电机运转。这里使用的是一片八路反相驱动芯片74HC240作为模拟计算机的核心。读者也可以使用通用运算放大器接成反相器来替代，控制效果是一样的。

　　以下是小车运行状态的分析：

　　1，当比例器输入端的红外线光电开关检测到黑线的时候，红外线接收管接收到的反射光减小，接收管呈高阻状态，比例器输入和输出都是高电平，驱动继电器吸合，与之相应的减速电机带动车轮转动。

　　2，当左右两只光电开关都检测到黑线，两只继电器同时吸合，小车全速直行。当黑线终止的时候，两个光电开关发射管发出的光线经地面反射至接收管，接收管接收到的入射光增加，比例器输入电平降低，输出电平跟着降低，两只继电器释放，小车停驶。

　　3，由此不难分析出小车拐弯时的状态：以小车为第一视角，行驶中遇到顺时针弯道，左侧光电开关首先脱离黑线，继电器J1释放，右轮停转;左轮带动小车做顺时针转动，直至左侧光电开关回复到黑线上方。

　　4，逆时针弯道的转向状态与上面相反。

　　5，避障控制是利用74HC240的使能端来实现的。当小车前方没有障碍物的时候，74HC240的1脚，11脚因为10K下拉电阻的作用，保持在低电平，对应的四只反相器U1，U2，U3，U4为使能状态。9脚为高电平，LED灯亮，小车按设计运转。当遇到障碍物的时候，1脚和11脚为高电平，四组反相器为关断状态，LED灯灭，小车静默。避障开关的优先级高于光电开关，无论小车在那种运行状态，只要避障开关动作，都会强制小车进入静默状态。

　　总结起来如下表所示：

　　状态避障开关右光电开关左光电开关继电器J1 继电器J2 右轮左轮小车

　　1 断黑黑吸和吸和转转前进

　　2 断黑线白释放吸和停转顺时针

　　3 断白黑线吸和释放转停逆时针

　　4 断白白释放释放停停停

　　5 通任意任意释放释放停停停

　　下图是光电开关的安装示意。两只红外线光电开关焊接在一片裁剪成条形的洞洞板上，要求模块间距略小于路面黑线的宽度。也就是当小车直线行驶的时候，两只模块同时位于黑线上方。