一種基於傳動齒輪的智能模型車測速裝置的製作方法
2023-06-30 05:30:01
專利名稱：一種基於傳動齒輪的智能模型車測速裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及自動控制領域，特別涉及一種基於傳動齒輪的智能模型車測速裝置。
背景技術：
全國大學生「飛思卡爾」杯智能汽車比賽是以智能汽車為研究對象的創意性科技競賽，參賽隊需要在規定的模型汽車平臺上，使用飛思卡爾半導體公司的8位、16位微控制器作為核心控制模塊，通過增加道路傳感器、電機驅動電路以及編寫相應軟體，製作一個能夠自主識別道路的模型汽車，按照規定路線行進，以完成時間最短者為優勝。在模型車的設計中，通過對模型車速度的測量，將信號傳輸給單片機控制單元，達到對模型車實時速度的監測，為模型車在行進過程中速度變化控制提供準確信號，因而速度測量和控制部件是整個模型車設計過程中的至關重要的組成部分之一，其設計質量直接決定著智能模型車的速度控制和整車的性能。現在的模型車測速主要採用編碼器，但是採用編碼器測速雖然準確，但其市場價格在四五百元左右，價格比較貴。
發明內容本實用新型的目的在於，提供一種基於傳動齒輪的智能模型車測速裝置，該裝置直接利用傳動齒輪測速，結構簡單，價格低廉，測速精確，有利於推廣使用。為了實現上述任務，本實用新型`採取如下的技術解決方案:一種基於傳動齒輪的智能模型車測速裝置，包括智能模型車的差速器，以及和差速器連接的電機，其特徵在於，在差速器上安裝有光電傳感器，光電傳感器通過比較器與單片機相連接，單片機與電機相連接。本實用新型的其它特點在於:所述的光電傳感器的型號為SP1-315。所述的單片機選擇MC9S12DG128單片機。所述的比較器選擇TMS320DM642晶片。本實用新型的基於傳動齒輪的智能模型車測速裝置，基本原理是利用光電傳感器發射與接收差速器的齒輪盤上的信號，通過單片機來計算模型車的運行速度。當光電傳感器對準差速器的齒輪盤的合適位置時，其發射到齒輪盤上的光能夠反射回來並接收到，當發射光透過輪齒間隙時沒有反射信號。差速盤在驅動電機帶動下以不同速度轉動，光電傳感器根據發射和接收信號的變化情況輸送給單片機控制單元從而測量運行速度的大小。結構簡單，價格低廉，測速精確，有利於推廣使用。
圖1為本實用新型的基於傳動齒輪的智能模型車測速裝置的結構框圖[0013]圖2為本實用新型的基於傳動齒輪的智能模型車測速裝置在模型車的安裝示意圖。圖中的標記分別表示:1、模型車底盤，2、電機，3、小齒輪，4、後軸，5、測速部件，6、大齒輪，7、後輪。圖3為光電傳感器測速原理圖。圖中的標記分別表示:8、光電傳感器，9、齒輪盤，10、後軸。圖4為本實用新型的基於傳動齒輪的智能模型車測速裝置的電路圖。
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的詳細說明
具體實施方式
參見圖1和圖2，本實施例給出一種基於傳動齒輪的智能模型車測速裝置，包括智能模型車的差速器以及和差速器連接的電機，在差速器上安裝有光電傳感器，光電傳感器通過比較器與單片機相連接，單片機與電機相連接。本實施例中，光電傳感器選擇型號為SP1-315光電傳感器。單片機選擇MC9S12DG128單片機。比較器選擇TMS320DM642晶片。參照圖2，在模型車中，至少包括有模型車的底盤1，底盤I上設置有後軸4，後軸4兩端有兩個後輪7。後軸4的右側固定有差速器的大齒輪6，電機2固定在車架上，通過電機2輸出軸上的小齒輪3與差速器的大齒輪6相嚙合，用來帶動後軸4前進。測速部件5，主要包括光電傳感器、比較器、單片機等電子元件，先將這些元件布置在一塊電路板上，根據模型車車架的實際情況，將電路板在合適位置和模型車相應位置打孔固定。固定過程中要特別注意保證光電傳感器能夠準確的對準差速器的齒輪盤，以保證能夠接收正確的信號。參照圖3，將光電傳感器8安裝在後軸10上，光電傳感器8對準差速器的齒輪盤9的合適位置，保證其發射到齒輪盤9上的光能夠反射回來接收到，當發射光透過輪齒間隙時沒有反射信號。差速盤在驅動電機帶動下以不同速度轉動，光電傳感器根據發射和接收信號的變化情況輸送給單片機控制單元從而測量運行速度的大小。光電傳感器由發射管和接收管組成，其發射管和接收管並排在差速器的兩側。發射管為一二極體，能夠發射一定頻率的光波，而且在一定的距離內，此光波可以部分或全部被界面反射，同時被另一側的接收管接收並轉化為電信號輸出。光電傳感器固定在模型車車身上，而差速器作旋轉運動，光電傳感器就通過發射和接收光波，輸出一系列有規律的信號波形，此輸出為正弦波信號。由於單片機只能辨別方波信號，因此需要設計比較器晶片將光電傳感器輸出的正弦信號和比較信號進行比較得出標準波形，從而通過對標準方波計數即可得到相應的行車速度。參照圖4，測速裝置電路設計應該滿足使用功能的情況下儘量要求簡單，其中SP1-315的第I腳通過電阻Rl連接5V電壓，第2腳接地，第3腳直接接5V電壓，第4腳經電阻R2接地。信號處理單元由比較器LM324和單片機組成。可調變阻器R3輸出比較電壓到比較器LM324的第5腳，光電傳感器的第4腳連接比較器的第6腳，比較器的第7腳連接單片機，單片機接收計數脈衝，即可計算出模型車即時速度。
權利要求1.一種基於傳動齒輪的智能模型車測速裝置，包括智能模型車的差速器，差速器連接有電機，其特徵在於，在差速器上安裝有光電傳感器，光電傳感器通過比較器與單片機相連接，單片機與電機相連接。
2.如權利要求1所述的基於傳動齒輪的智能模型車測速裝置，其特徵在於，所述的光電傳感器的型號為SP1-315。
3.如權利要求1所述的基於傳動齒輪的智能模型車測速裝置，其特徵在於，所述的單片機選擇MC9S12DG128單片機。
4.如權利要求1所述的基於傳動齒輪的智能模型車測速裝置，其特徵在於，所述的比較器選擇TMS320DM642晶片。
專利摘要本實用新型公開了一種基於傳動齒輪的智能模型車測速裝置，包括智能模型車的差速器，差速器連接有電機，在差速器上安裝有光電傳感器，光電傳感器通過比較器與單片機相連接，單片機與電機相連接。該裝置是利用光電傳感器發射信號與接收信號的情況通過單片機來計算模型車的運行速度。當光電傳感器對準差速器差速齒輪盤合適的位置時，其發射到齒輪盤上的光能夠反射回來並接收到，當發射光透過輪齒間隙時沒有反射信號。差速盤在驅動電機帶動下以不同速度轉動，光電傳感器根據發射和接收信號的變化情況輸送給單片機控制單元從而測量運行速度的大小。
文檔編號G01P3/36GK203037661SQ201220617789
公開日2013年7月3日 申請日期2012年11月20日 優先權日2012年11月20日
發明者王鵬, 喬潔, 閆娟, 周曉桐, 任帥, 沈明輝, 白新龍 申請人:長安大學