智能车测速模块设计.pdf

《智能车测速模块设计.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、测速模块设计2.2速度检测方案小车的实际行驶速度是小车速度控制的控制输入量，准确实时的测量小车的速度才能实现小车的速度控制，即纵向控制。常用的测速方案有以下几种：方案一：光电测速传感器原理是传感器开孔圆盘的转轴与转轴相连接，光源的光通过开孔盘的孔和缝隙反射到光敏元件上，开孔盘随旋转体转一周，光敏元件上照到光的次数等于盘上的开孔数，从而测出旋转体旋转速度。灵敏度较高，但容易受外界光源影响。方案二：测速发电机原理是将旋转机械能转化成电信号，适合于测量速度较高的旋转物体的速度。采用电磁感应的原理。但市场上测速发电机应用于低压市场的比较少，而且都比较重，不适用于模型车，并且要将侧速发电机安装到

2、电动车上需要对电动车模型进行较大改动，由于其质量较重，可能会严重影响电动车的机动性能，除非自制。优点是测速准确、稳定、快速，可以直接由AD转换器读入单片机测得当前速度值。图2-3测速发电机方案三：霍尔传感器其工作原理是：利用霍尔开关元件测转速，内部具有稳压电路、霍尔电势发生器、放大器、施密特触发器和输出电路，其输出电平和TTL电平兼容。在待测旋转体的转轴上装上一个圆盘，在圆盘上装上若干对小磁钢，小磁钢愈多分辨率越高。霍尔开关固定在小磁钢附近，当旋转体以角速度M旋转时，每当一个小磁钢转过霍尔开关，霍尔开关便输出一个脉冲，计算出单位时间的脉冲数，即可确定旋转体的速度。方案选择论证：光电测速

3、传感器受外界光源影响很大，不适合运动性物体的测速；测速发电机体积重量较大，不便于小车上安装；集成化霍尔开关传感器具有灵敏可靠、体积小巧、无触点、无磨损、使用寿命长、功耗低以及不怕尘土、油污、湿热等优点，综合小车运动环境和重量轻的要求，我们使用了霍尔传感器来进行速度检测。我们在后轮上贴了N个磁铁，轮子每转1/N圈，霍尔元件就会输出一个脉冲，只要测量每两个脉冲之间的时间就可以知道当前车速。要提高测速的速度可以适当增加N值，但相应测到速度的精度就会下降，但考虑到实际运行系统对速度精度要求不高，所以在调试阶段可以根据情况增减N值。图4-5霍尔开关型传感器CS1018内部结构图4.3.3基于霍尔

4、开关的测速电路霍尔开关的电路非常简单，并且易于在车上安装，其电路图如图4-6：图4-6霍尔元件测速电路我们根据电动车的实际情况，在车模上一共安装了2个磁铁，装在车轮的轴上，如图3-4所示，当电动车的车轮转动一周，霍尔开关将输入2个脉冲到单片机。单片机通过定时器，计数器捕获这些脉冲，从而计算出电动车当前的速度值。2.3速度检测模块--速度传感器速度检测电路的基本原理为：在很短的时间内，通过光电传感器来测量固定在后轮的轴上的码盘通过的孔数，输送到单片机的脉冲累加器外部引脚，经过换算计算出智能车的实际速度，为速度PID控制环节提供可靠的数据。光电传感器是经过改造制成的。以智能车原来所携带的安

5、装在后轮的轴上的齿轮作为码盘，齿轮本身具有76个齿，即相当于光电码盘上有76个孔，具有相当的精确度。另外自己制作基本的支架，通过光电传感器来实现对后轮电机的速度采集。光电传感器的供电电压为5V，外加1K的上拉电阻，输出信号的是0~5V高低电平。具有齿槽结构的圆盘固定在后轮驱动电机输出轴上，采用直射式红外光传感器读取齿槽圆盘转动脉冲，再通过PT7返回给单片机。2.2.3车速检测模块车速检测模块方案很多，而且各方案在性能上区别不大，有基于遮光盘的红外对射式速度传感器、霍尔效应传感器、差速器侧面卡盘的红外反射式速度传感器、专用光电编码器。我们认为对于速度传感器最重要的是简单稳定，而大多数队伍

6、自行设计码盘，费时费力，而且线度往往不够。本队就地取材，拆了一个坏了的机械鼠标，得到了三个码盘和光电对射管，在初期线度也达到了速度检测的要求，省时省力。当校内赛出现后，我们的车速越来越高，鼠标码盘已经不能满足我们的要求，于是我们换上了500线的码盘，如图2.5。从根本上解决了速度检测的精度问题。图2.5专业码盘实物图速度传感器为了使车模在跑道上平稳地运行，并以最快的时间完成比赛，这就要求车模能以高速通过直道，并以恰当的速度平稳地转弯，这就要求车模要有较好的调速性能。直流电机调速通常使用PWM调速来完成，通过改变驱动器输出PWM波的占空比，就可以调节加在电机上的平均电压，达到调速的目的。

7、但是，采用开环调节时电机特性比较软，转速收到供电电压、负载变化等因素变化影响较大，所以需要设置速度传感器，对车速进行实时检测进行闭环控制。检测车速的办法有很多种，例如测速电机、旋转编码器、反射式光电检测、对射式光栅检测、霍尔测速等等方法。鉴于测速的可靠性，我们采用工业用的增量式旋转编码器进行测速。受安装条件的制约，我们选用了一款2.0cm直径256线的小型编码器，编码器安装如图3.5所示。编码器安装示意图速度传感器图2.9速度传感器参赛车模的速