采用独立光伏供电系统的智能导航小车(编辑修改稿)

采用独立光伏供电系统的智能导航小车(编辑修改稿)内容摘要：

每个电机的功耗为 8W左右，所以，整个电路的功耗为 20W左右。 我们选用的 太阳能电池板的标称功率为 25W，但是实际测量中，在太阳光的照射下，太阳能电池板的功率为 23W左右，并不能达到标称功率，但是，这种太阳能电池板的功率足以驱动整部小车工作。 避障电路采用红外漫反射光电探测器对被探测物进行检测。 光电开关是将光的强度变化转化为电信号的变化来实现控制的。 光电开关是集发射头和接收头于一体的检测开关，它的工作原理是传感器红外发射管发射出红外光，接收管根据反射回来的红外光强度大小来计数的，故被检测的工件或物体表面必须有黑白相间的部位用于吸收和 反射红外光，这样接收管才能有效的截止和饱和达到探测是否有障碍物的目的。 当接收头接收到光线的时候，输出低电平，反之，则输出高电平。 单片机根据接收头电平的高低来做出相应的控制，实现小车避障的功能。 光电开关的工作原理图： 图 3 光电开关工作原理图 我们所选用的红外线漫反射光电开关的具体参数如下表所示： 型号 E3F3DS50N1 输出方式 NPN三线常开 外形 NPN三线常开 工作电压 直流 636VDC以内 检测距离 50厘米（ CM) 输出电流 300毫安 (MA) 检测物体 不透明体 外壳材料 塑料 ABS 表 1 通过以上表格的参数可以看出，光电开关的工作电压范围为 6~36V，范围比较宽，可以保证其工作过程比较稳定，提高了对障碍物检测的准确性和可靠性。 光电开关的最佳检测距离为 50 厘米，符合我们的要求。 当然，这个检测距离也可以根据实际情况来调节，我们通过多次实验发现，在比较理想的情况下，检测距离最远可达到120厘米。 不过，如果距离太远的话，光电开关的检测灵敏度明显下降了很多，而且受外界的干扰比较大。 另外，对于不同反射率的不透明物体，光电开关的检测距离和灵敏度也会有所不同。 总之，选择这种光电开关，一方面符合我们的要求，另外其性价比也比较高。 智能小车行驶的过程中，在单片机的控制下，当检测到左中右都有障碍物 的时候，规定小车向右转；当检测到左边有障碍物的时候，小车向右转；当检测到右边有障碍物的时候，小车向左转；当检测到左右两边没有障碍物，而中间有的时候，规定小车向左转。 当检测到左中右都没有障碍物，或者左右两边有障碍物，中间没有的时候，小车前进。 综合以上分析，小车的避障电路功能表为： 避障电路功能表 传感器 避障电路输出 待执行命令 左 中 右 左转信号 右转信号 0 0 0 √ 右转 0 0 1 √ 右转 0 1 0 前进 0 1 1 √ 右转 1 0 0 √ 左转 1 0 1 √ 左转 1 1 0 √ 左转 1 1 1 前进 （注：“ 0”表示有障碍物，“ 1”表示无障碍物。 ） 表 2 EA/VPP31X119X218RESET9RD/P3717WR/P3616P32/INT012P33/INT113P34/T014P35/T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/PRDG30P31/TXD11P30/RXD10U1AT89C5112Y12MHz123E3F_DS30C4 VCC30pFC130pFC21KR122uFC3220R2RESETVCCVCC123P1E3F_DS304123P2E3F_DS304123P3E3F_DS304123456JP2 （注：“Ｐ３”表示左边探测器，“Ｐ２”表示中间探测器，“Ｐ１”表示右边探测器） 图 4 避障电路图 ： P25 P26 P27 电机 P1 电机 P2 电机 P3 0 0 1 工作 不工作 不工作 0 1 0 不工作 工作 不工作 1 0 0 不工作 不工作 工作 表 3 “时分复用”技术。 由于单片机输出 接口的输出电压为 ，所以可以通过单片机的输出接口为左中右三个红外探测器供电。 单片机通过对相应程序的处理，可以分时来控制三个红外探测器的工作与否，保证在相同的时间间隔内有且只有其中一个探测器在工作，这样可以有效地避免探测器之间信号的相互干扰。 ，并且走“八字形”的路线，我们在场地适当的位置布置了导航物，场地布置图如图所示： （注：图中红色圆弧为所设置的导航物，上面设有黑白相间的条纹。 ） 图 5 场地布置图 ，所以对直流电机的要求比较高，我们选用了扭矩为 20 KG•CM 的直流电机。 为了使电机能够稳定工作，直流电机通过特定的驱动模块来驱动，因此不需要稳压电路，降低了电路的复杂性，易于实现。 直流电机的扭矩为 20KG•CM=2N•M 小车轮子半径为 即 一个直流电机的驱动力为 2/= 所以 m=即最大可承载。 ，电机的最 大可承载物重量为 4千克左右，由于各方面的原因，虽然没有达到理论值，但是这种电机已经符合比赛的要求了。 3 实物测试结果与分析 我们根据实际情况，在不同的环境下测得了太阳能电池板的输出电压，如下表所示： 环境 室内 室外 自然光 自然光 太阳光 阴天 电压（ V） ~17 20~25 表 4 在太阳光的照射下，我们测得太阳能电池板的输出电流大约为 ，也就是说太阳能的输出功率大约为 23W，由于小车工作时的功耗为 20W左右，所以。