太阳能自动循迹小车方案.docx

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1、太阳能小车设计方案物理创新实验小组成员名单2010-11-9物理创新实验-太阳能小车设计方案预案（1）设计者情况姓名班级联系方式09级汽服（1）班09级汽服（1）班09级汽服（1）班09级汽服（1）班09级汽服（2）班09级电气（5）班（2）产品介绍标题：太阳能自动循迹小车背景：2009年我国原油进口量达到2.038亿吨，石油对外依存度已超过50%，严重影响我国的石油安全。汽车是造成石油消耗和环境污染的重要原因，也是中国石油消费快速增长的最主要原因之一。2009年，我国汽车保有量突破7000万辆，产销量双双突破1300万辆，中国已经成为全球第一大汽车市场，石油消耗量达到1.2亿吨。机

2、动车在大城市中已成为中心地带空气的主要污染物来源，占70％以上。随着资源与环境双重压力的持续增大，发展新能源汽车已成为汽车工业发展的方向。太阳能发电在汽车上的应用，将能够有效降低全球环境污染，创造洁净的生活环境，随着全球经济和科学技术的飞速发展，太阳能汽车作为一个产业已经不是一个神话。。如果能尽快规模化示范应用纯电动和燃料电池汽车，将有效缓解石油短缺、显著降低环境污染。（3）目标：通过太阳能驱动小车，完成行驶，自动循迹等任务。（3）所用材料：1、太阳能电池组件部分2、小车外壳3、集成式红外探头4、……（4）工作原理：太阳能电池的工作原理太阳能电池发电的原理主要是半导体的光电效应，一般

3、的半导体主要结构如下：图中，正电荷表示硅原子，负电荷表示围绕在硅原子旁边的四个电子。当硅晶体中掺入其他的杂质，如硼、磷等，当掺入硼时，硅晶体中就会存在着一个空穴，它的形成可以参照下图：   图中，正电荷表示硅原子，负电荷表示围绕在硅原子旁边的四个电子。而黄色的表示掺入的硼原子，因为硼原子周围只有3个电子，所以就会产生入图所示的蓝色的空穴，这个空穴因为没有电子而变得很不稳定，容易吸收电子而中和，形成P（positive）型半导体。    同样，掺入磷原子以后，因为磷原子有五个电子，所以就会有一个电子变得非常活跃，形成N（negative）型半导体。黄色的为磷原子核，红色的为多余的电子。

4、如下图。         N型半导体中含有较多的空穴，而P型半导体中含有较多的电子，这样，当P型和N型半导体结合在一起时，就会在接触面形成电势差，这就是PN结。     当P型和N型半导体结合在一起时，在两种半导体的交界面区域里会形成一个特殊的薄层)，界面的P型一侧带负电，N型一侧带正电。这是由于P型半导体多空穴，N型半导体多自由电子，出现了浓度差。N区的电子会扩散到P区，P区的空穴会扩散到N区，一旦扩散就形成了一个由N指向P的“内电场”，从而阻止扩散进行。达到平衡后，就形成了这样一个特殊的薄层形成电势差，这就是PN结。当晶片受光后，PN结中，N型半导体的空穴往P型区移动，而P型区中

5、的电子往N型区移动，从而形成从N型区到P型区的电流。然后在PN结中形成电势差，这就形成了电源。(如下图所示）　　另外硅表面非常光亮，会反射掉大量的太阳光，不能被电池利用。为此，科学家们给它涂上了一层反射系数非常小的保护膜（如图），将反射损失减小到5％甚至更小。一个电池所能提供的电流和电压毕竟有限，于是人们又将很多电池（通常是36个）并联或串联起来使用，形成太阳能光电板。小车循迹的原理这里的循迹是指小车在白色地板上循黑线行走，通常采取的方法是红外探测法。（红外探测法：即利用红外线在不同颜色的物体表面具有不同的反射性质的特点，在小车行驶过程中不断地向地面发射红外光，当红外光遇到白色纸质地

6、板时发生漫反射，反射光被装在小车上的接收管接收；如果遇到黑线则红外光被吸收，小车上的接收管接收不到红外光。单片机就是否收到反射回来的红外光为依据来确定黑线的位置和小车的行走路线。红外探测器探测距离有限，一般最大不应超过15cm。对于发射和接收红外线的红外探头，可以自己制作或直接采用集成式红外探头。）（1）自制红外探头电路如图1所示，红外光的发送接收选用型号为ST168的对管。当小车在白色地面行驶时，装在车下的红外发射管发射红外线信号，经白色反射后，被接收管接收，一旦接收管接收到信号，那么图中光敏三极管将导通，比较器输出为低电平；当小车行驶到黑色引导线时，红外线信号被黑色吸收后，光敏三

7、极管截止，比较器输出高电平，从而实现了通过红外线检测信号的功能。将检测到的信号送到单片机I/O口，当I/O口检测到的信号为高电平时，表明红外光被地上的黑色引导线吸收了，表明小车处在黑色的引导线上；同理，当I/O口检测到的信号为低电平时，表明小车行驶在白色地面上。此种方法简单，价格便宜，灵敏度可调，但是容易受到周围环境的影响，特别是在图1较强的日光灯下，对检测到的信号有一定的影响。（2）集成式红外探头可以采用型号为E3F－DS10C4集成断续式光电开关探测器