【电磁循迹】从0到1

电磁循迹日记

  • 一、智能车电磁循迹基础条件
    • 1-1、电磁引导线
  • 二、电磁循迹基础原理
    • 2-1、 电磁感应效应
    • 2-2、带宽
    • 2-2、电感安装
        • 电感安装讲究
    • 2-3运算放大器电源滤波
      • 2-3-1去耦电容的位置
      • 2-3-2去耦电容的选型![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/e971a53de61e45ea9c9c634f398970f3.png)
      • 2-3-5运算放大器单电源供电
  • 三、器件选购
  • 四、电磁循迹软件设计
    • 4-1、滤波
      • 4-1-2、平均值滤波
      • 4-1-2、冒泡排序法(中值)滤波
      • 结合![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/d336ae571f5e4cfb89f0012ca19a2901.png#pic_center =x200)
    • 4-2、归一化
      • 赛道扫描
    • 谐振选频
  • 六、参考资料和书籍

一、智能车电磁循迹基础条件

1-1、电磁引导线

  • 赛道铺设有中心电磁引导线。引导线为一条铺设在赛道中心线上,直径为0.1~1.0mm的漆包线,其中通有20kHz、100mA的交变电流。频率范围20k±1kHz,电流范围100±20mA。

  • 参赛队伍可以使用自行制作的信号源。信号源通过单通道耳机插头直接插入现场信号源的插座中,即可替代缺省的信号源,为场地内的电磁导线提供信号激励了。

  • 选手自带信号源所使用的信号频率、波形和幅度没有任何限制,只要能够满足当前铺设的电缆和插座中允许的最大电压、电流和频率范围即可。
    【电磁循迹】从0到1_第1张图片

二、电磁循迹基础原理

【电磁循迹】从0到1_第2张图片

电感是电磁车的眼睛,赛道中漆包线流过的微弱的电流与电感产生电磁感应,产生的感应电流经过运放放大,最后传给单片机的AD采集口,即可获取赛道信息。

选频–>放大–>倍压检波–>输出直流量

2-1、 电磁感应效应

【电磁循迹】从0到1_第3张图片

  • 闭合电路中的导体在磁场中做切割磁感线的运动 ,产生感应电流
  • 漆包线产生磁场,电感感应磁场
  • 电感与漆包线平行时感应电流最小
  • 电感与漆包线垂直时感应电流最大

根据电磁学相关知识,我们知道在导线中通人变化的电流(如按正弦规律变化的电流).则导线周围会产生变化的磁场,且磁场与电流的变化规律具有一致性。如果在此磁场中置个电感,则该电感上会产生感应电动势,且该感应电动势的大小和通过线圈回路的磁通量的变化率成正比。由于在导线周围不同位置,磁感应强度的大小和方向不同,所以不同位警上的电感产生的感应电动势也应该不同。据此,则可以确定电感的大致位置

2-2、带宽

为将信号的频率失真限制在容许的范围之内,就要求在设计放大电路时,正确估计信号的有效带宽(即包含信号主要能量或信息的频谱宽度),以使放大电路带宽与信号带宽相匹配。

  • 若放大电路带宽不够.则会带来明显的频率失真;
  • 而带宽过宽,往往造成噪声电平升高或使电路成本增加。
  • 在有些情况下,特别是对信号的波形形状有严格要求的场合,确定放大电路的带宽还须兼顾其相频响应特性。

2-2、电感安装

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  • T字形和八字形
  • T 字形面对拐弯反应更迅速,八字形更平滑
电感安装讲究
  • 两个电感安装距离必须大于两厘米以上,不然会产生互感
  • 循迹圆环需要6个电感,直角4个
  • 在电源输入端接入104滤波电容,滤除电源波动影响AD值

2-3运算放大器电源滤波

【运放大师讲运放1:运放的供电,去耦与PCB设计】https://www.bilibili.com/video/BV12T4y1M7us?vd_source=a5058e7a9022325237e9d20af2d2a2de

2-3-1去耦电容的位置

【电磁循迹】从0到1_第5张图片【电磁循迹】从0到1_第6张图片
【电磁循迹】从0到1_第7张图片

2-3-2去耦电容的选型【电磁循迹】从0到1_第8张图片

【电磁循迹】从0到1_第9张图片【电磁循迹】从0到1_第10张图片

【电磁循迹】从0到1_第11张图片【电磁循迹】从0到1_第12张图片

2-3-5运算放大器单电源供电

  • 大多数运算放大器支持单电源供电,如果信号不超过100KHZ可以用单电源

三、器件选购

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四、电磁循迹软件设计

4-1、滤波

  • 由于环境突变,比如电池电压突变,造成采集到的信号突变(不正确)
  • 目的是为了消除降低误差

4-1-2、平均值滤波

4-1-2、冒泡排序法(中值)滤波

  • 采集10个数据,排序,取中间两个计算差值,作用到输出PWM

结合【电磁循迹】从0到1_第14张图片

4-2、归一化

  • 作用:提高对赛道的适应性----->不同的赛道相同的位置,电感测到的数据是不一定相同的,但是比值反应位置是相同的
  • 归一化就是差值占比

通过赛道扫描,得到每一个电感的检测到数据的最大值和最小值,对每一个电感进行处理,最后反馈到PWM的信号是一个比例值,这样就不会收到环境的影响影响PWM输出的大小

赛道扫描

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谐振选频

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六、参考资料和书籍

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