基于lm393電壓比較器的循跡小車的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于LM393電壓比較器的循跡小車，包括電池盒、控制電路板、車輪組件、太陽能電池板；控制電路板包括、蓄電池BT、開關(guān)S1、開關(guān)S2、第一光敏感應(yīng)電路、第二光敏感應(yīng)電路、直流電機M1、直流電機M2、比較電路和電機驅(qū)動電路；比較電路包括均與電機驅(qū)動電路連接的第一電壓比較器和第二電壓比較器，與第一電壓比較器串聯(lián)的上拉電阻R3，以及與第二電壓比較器串聯(lián)的上拉電阻R4；第一電壓比較器分別連接第二電壓比較器、第一光敏感應(yīng)電路、第二光敏感應(yīng)電路、太陽能電池板正極；直流電機M1、M2均同時連接開關(guān)S1、S2。本實用新型解決了循跡小車控制電路復(fù)雜、行駛軌跡偏差較大的問題。
【專利說明】基于LM393電壓比較器的循跡小車

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種基于LM393電壓比較器的循跡小車。

【背景技術(shù)】
[0002]循跡小車是一種可以沿著預(yù)設(shè)的軌跡路線行駛的小車，在許多教學實驗場合均有應(yīng)用到。而在循跡小車行駛的過程中，如何讓小車能夠準確地沿著軌跡線路行駛而不出現(xiàn)較大的偏差，是應(yīng)用循跡小車的根本。然而，現(xiàn)有的循跡小車，由于其一般采用的是紅外反射方式反饋小車的行駛軌跡，控制電路結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，并且紅外反射易受影響，因而不僅成本較高，而且小車行駛軌跡容易出現(xiàn)偏差，與設(shè)計的軌跡不符。因此，需要對其進行改進。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型的目的在于提供基于LM393電壓比較器的循跡小車，主要解決循跡小車的控制電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、行駛軌跡偏差較大的問題。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案如下:
[0005]基于LM393電壓比較器的循跡小車，包括電池盒，通過雙面膠粘貼在該電池盒底部的控制電路板，以及安裝在該控制電路板兩側(cè)的車輪組件，和安裝在電池盒上方的太陽能電池板；所述控制電路板包括設(shè)置在電池盒內(nèi)并通過二極管Dl與太陽能電池板正極串聯(lián)的蓄電池BT，與太陽能電池板負極串聯(lián)的開關(guān)SI，分別與該蓄電池BT和開關(guān)SI連接的開關(guān)S2，以及均與蓄電池BT并聯(lián)的第一光敏感應(yīng)電路、第二光敏感應(yīng)電路、直流電機Ml、直流電機M2、比較電路和電機驅(qū)動電路；所述比較電路包括均與電機驅(qū)動電路連接、且型號均為LM393的第一電壓比較器和第二電壓比較器，與第一電壓比較器引腳7串聯(lián)的上拉電阻R3，以及與第二電壓比較器引腳7串聯(lián)的上拉電阻R4 ;所述第二電壓比較器引腳2接第一電壓比較器引腳3，引腳3接第一電壓比較器引腳2，引腳4同時連接開關(guān)S1、S2 ;所述第一電壓比較器引腳2連接第一光敏感應(yīng)電路，引腳3連接第二光敏感應(yīng)電路，引腳8接太陽能電池板正極；所述直流電機Ml、M2均同時連接開關(guān)S1、S2。
[0006]具體地說，所述電機驅(qū)動電路包括基極接第一電壓比較器引腳7、發(fā)射極接太陽能電池板正極、集電極接直流電機Ml的三極管Q1，以及基極接第二電壓比較器引腳7、發(fā)射極接太陽能電池板正極、集電極接直流電機M2的三極管Q2。
[0007]具體地說，所述第一光敏感應(yīng)電路包括串聯(lián)在太陽能電池板正極與第一電壓比較器引腳2之間的可變電阻R1，與該可變電阻Rl串聯(lián)的光敏電阻R14，通過電阻RlO與太陽能電池板正極串聯(lián)的發(fā)光二極管D2，以及與該發(fā)光二極管D2并聯(lián)的有極性電容Cl ;所述發(fā)光二極管D2、電容Cl、光敏電阻R14均同時連接開關(guān)S1、S2。
[0008]具體地說，所述第二光敏感應(yīng)電路包括連接在太陽能電池板正極與第一電壓比較器引腳3之間的可變電阻R2，與該可變電阻R2連接的光敏電阻R15，通過電阻Rll與太陽能電池板正極串聯(lián)的發(fā)光二極管D3，以及與該發(fā)光二極管D3并聯(lián)的有極性電容C2 ;所述發(fā)光二極管D3、電容C2、光敏電阻R15均同時連接開關(guān)S1、S2。
[0009]進一步地，所述第一電壓比較器與三極管Ql之間還接有限流電阻R6，所述第二電壓比較器與三極管Q2之間還接有限流電阻R9。
[0010]再進一步地，本實用新型還包括與直流電機Ml并聯(lián)的發(fā)光二極管D4，以及與直流電機M2并聯(lián)的發(fā)光二極管D5，該發(fā)光二極管D4、D5均同時連接開關(guān)S1、S2。
[0011]作為優(yōu)選，所述蓄電池BT為鋰電池。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下有益效果:
[0013](I)本實用新型利用太陽能電池板供電，并由比較電路控制直流電機驅(qū)動小車在預(yù)設(shè)的跑道上行駛。在小車行駛過程中，兩個光敏電阻旁的光源實時向跑道發(fā)射光源，并由跑道反射至光敏電阻，因為反射光線變化會導致兩個光敏電阻的阻值發(fā)生變化，所以會直接使比較電路的兩個輸入電壓發(fā)生變化，因而當出現(xiàn)不平衡時(例如小車偏離行駛預(yù)設(shè)跑道)，比較電路會立即控制其中一個直流電機停轉(zhuǎn)，另一個直流電機加速旋轉(zhuǎn)，從而使小車修正行駛方向，并恢復(fù)到正確的方向上。
[0014](2)本實用新型還設(shè)置了蓄電池，可在太陽能電池板供電進行充電，太陽能電池板斷電時實現(xiàn)放電，從而確保小車能夠連續(xù)正常行駛。
[0015](3)本實用新型利用光敏電阻和比較電路控制小車行駛的軌跡，具有設(shè)計合理、原理簡單、抗外界干擾性強的特點，既簡化了循跡小車控制電路的結(jié)構(gòu)、降低成本，又很好地提高了小車行駛的精度，減小實際行駛軌跡與預(yù)設(shè)軌跡之間的偏差。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型的控制電路原理圖。

【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明，本實用新型的實施方式包括但不限于下列實施例。
實施例
[0018]本實用新型提供了一種用于教學實驗方面的循跡小車，其包括電池盒，通過雙面膠粘貼在該電池盒底部的控制電路板，以及安裝在該控制電路板兩側(cè)的車輪組件，和安裝在電池盒上方的太陽能電池板。如圖1所示，控制電路板包括通過二極管Dl與太陽能電池板Solar的正極串聯(lián)的蓄電池BT，與太陽能電池板Solar的負極串聯(lián)的開關(guān)SI，分別與該蓄電池BT和開關(guān)SI連接的開關(guān)S2，以及均與蓄電池BT并聯(lián)的第一光敏感應(yīng)電路、第二光敏感應(yīng)電路、直流電機Ml、直流電機M2、比較電路和電機驅(qū)動電路。所述直流電機Ml、M2均同時連接開關(guān)S1、S2，并且，直流電機Ml并聯(lián)有相互連接的電阻R12和發(fā)光二極管D4，直流電機M2并聯(lián)有相互連接的電阻R13和發(fā)光二極管D5，該發(fā)光二極管D4、D5均同時連接開關(guān)S1、S2。太陽能電池板Solar用于向小車行駛時提供電源，并同時向電池盒中的蓄電池BT進行充電，當太陽能電池板斷電時，蓄電池BT可以為小車行駛提供電源，實現(xiàn)小車的連續(xù)行駛。本實施例中，所述蓄電池BT為鋰電池。
[0019]所述比較電路作為整個循跡電路的控制中心，在應(yīng)用于循跡小車上時，與主控芯片連接。具體地說，該比較電路包括型號均為LM393的第一電壓比較器和第二電壓比較器，與第一電壓比較器引腳I串聯(lián)的上拉電阻R3，以及與第二電壓比較器引腳7串聯(lián)的上拉電阻R4 ;所述第二電壓比較器引腳2接第一電壓比較器引腳3，引腳3接第一電壓比較器引腳2，引腳4同時連接開關(guān)S1、S2 ;所述第一電壓比較器引腳2連接第一光敏感應(yīng)電路，引腳3連接第二光敏感應(yīng)電路，引腳8接太陽能電池板正極。
[0020]所述第一和第二光敏感應(yīng)電路均用于反應(yīng)軌跡情況，以便比較電路隨時調(diào)整小車的行駛軌跡，其中，所述第一光敏感應(yīng)電路包括串聯(lián)在太陽能電池板正極與第一電壓比較器引腳2之間的可變電阻R1，通過電阻R7與該可變電阻Rl串聯(lián)的光敏電阻R14，通過電阻RlO與太陽能電池板正極串聯(lián)的發(fā)光二極管D2，以及與該發(fā)光二極管D2并聯(lián)的有極性電容Cl ;所述發(fā)光二極管D2、電容Cl、光敏電阻R14均同時連接開關(guān)S1、S2 ;而所述第二光敏感應(yīng)電路包括連接在太陽能電池板正極與第一電壓比較器引腳3之間的可變電阻R2，通過電阻R8與該可變電阻R2連接的光敏電阻R15，通過電阻Rll與太陽能電池板正極串聯(lián)的發(fā)光二極管D3，以及與該發(fā)光二極管D3并聯(lián)的有極性電容C2 ;所述發(fā)光二極管D3、電容C2、光敏電阻R15均同時連接開關(guān)S1、S2。
[0021]所述電機驅(qū)動電路則用于驅(qū)動直流電機Ml和直流電機M2行駛，其包括基極接第一電壓比較器引腳7、發(fā)射極接太陽能電池板正極、集電極接直流電機Ml的三極管Q1，以及基極接第二電壓比較器引腳7、發(fā)射極接太陽能電池板正極、集電極接直流電機M2的三極管Q2。并且第一電壓比較器與三極管Ql之間還接有限流電阻R6，第二電壓比較器與三極管Q2之間還接有限流電阻R9。
[0022]本實用新型的主要工作原理如下:
[0023]首先，將小車放在黑白跑道上(白色跑道為小車預(yù)設(shè)行駛軌跡)，并打開開關(guān)S1、S2，太陽能電池板(或蓄電池)提供電能，使電壓比較器控制兩個直流電機啟動，從而驅(qū)動小車兩側(cè)的車輪組件轉(zhuǎn)動，使小車開始沿著設(shè)計的軌跡(白色跑道)行駛。在小車行駛的過程中，發(fā)光二級管D2、D3均發(fā)出光源，兩個發(fā)光二極管位于小車的左右兩側(cè)，本實施例中，發(fā)光二極管D2和D3均采用紅色光源。由于光源照射到白色跑道和黑色跑道上時的反光率是不同的，并且光敏電阻能夠檢測外界光線強弱，外界光線越強光敏電阻阻值越小，外界光線越弱阻值越大，因此，當紅色LED光投射到白色跑道和黑色跑道時因為反光率不同，光敏電阻的阻值會發(fā)生明顯區(qū)別。如此一來，當光源通過跑道反射到光敏電阻R14和R15上時，比較器根據(jù)兩邊光敏電阻阻值的變化，便可以判斷小車是行使在白色跑道上，還是行駛在黑色跑道上，并且還可以判斷小車此時正在偏向于哪一側(cè)，當出現(xiàn)不平衡時(例如小車一側(cè)壓到黑色跑道)立即控制一側(cè)直流電機停轉(zhuǎn)，另一側(cè)直流電機則加速旋轉(zhuǎn)，從而使小車修正行駛方向，并恢復(fù)到正確的行駛方向(白色跑道)上。
[0024]上述實施例僅為本實用新型的優(yōu)選實施例，并非是對本實用新型保護范圍的限制，但凡采用本實用新型的設(shè)計原理，以及在此基礎(chǔ)上進行非創(chuàng)造性勞動而作出的變化，均應(yīng)屬于本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.基于LM393電壓比較器的循跡小車，其特征在于:包括電池盒，通過雙面膠粘貼在該電池盒底部的控制電路板，以及安裝在該控制電路板兩側(cè)的車輪組件，和安裝在電池盒上方的太陽能電池板；所述控制電路板包括設(shè)置在電池盒內(nèi)并通過二極管Dl與太陽能電池板正極串聯(lián)的蓄電池BT，與太陽能電池板負極串聯(lián)的開關(guān)SI，分別與該蓄電池BT和開關(guān)SI連接的開關(guān)S2，以及均與蓄電池BT并聯(lián)的第一光敏感應(yīng)電路、第二光敏感應(yīng)電路、直流電機Ml、直流電機M2、比較電路和電機驅(qū)動電路；所述比較電路包括均與電機驅(qū)動電路連接、且型號均為LM393的第一電壓比較器和第二電壓比較器，與第一電壓比較器引腳7串聯(lián)的上拉電阻R3，以及與第二電壓比較器引腳7串聯(lián)的上拉電阻R4 ;所述第二電壓比較器引腳2接第一電壓比較器引腳3，引腳3接第一電壓比較器引腳2，引腳4同時連接開關(guān)S1、S2 ;所述第一電壓比較器引腳2連接第一光敏感應(yīng)電路，引腳3連接第二光敏感應(yīng)電路，引腳8接太陽能電池板正極；所述直流電機Ml、M2均同時連接開關(guān)S1、S2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于LM393電壓比較器的循跡小車，其特征在于:所述電機驅(qū)動電路包括基極接第一電壓比較器引腳7、發(fā)射極接太陽能電池板正極、集電極接直流電機Ml的三極管Q1，以及基極接第二電壓比較器引腳7、發(fā)射極接太陽能電池板正極、集電極接直流電機M2的三極管Q2。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于LM393電壓比較器的循跡小車，其特征在于:所述第一光敏感應(yīng)電路包括串聯(lián)在太陽能電池板正極與第一電壓比較器引腳2之間的可變電阻R1，與該可變電阻Rl串聯(lián)的光敏電阻R14，通過電阻RlO與太陽能電池板正極串聯(lián)的發(fā)光二極管D2，以及與該發(fā)光二極管D2并聯(lián)的有極性電容Cl ;所述發(fā)光二極管D2、電容Cl、光敏電阻R14均同時連接開關(guān)S1、S2。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于LM393電壓比較器的循跡小車，其特征在于:所述第二光敏感應(yīng)電路包括連接在太陽能電池板正極與第一電壓比較器引腳3之間的可變電阻R2，與該可變電阻R2連接的光敏電阻R15，通過電阻Rll與太陽能電池板正極串聯(lián)的發(fā)光二極管D3，以及與該發(fā)光二極管D3并聯(lián)的有極性電容C2 ;所述發(fā)光二極管D3、電容C2、光敏電阻R15均同時連接開關(guān)S1、S2。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于LM393電壓比較器的循跡小車，其特征在于:所述第一電壓比較器與三極管Ql之間還接有限流電阻R6，所述第二電壓比較器與三極管Q2之間還接有限流電阻R9。
6.根據(jù)權(quán)利要求1?5任意一項所述的基于LM393電壓比較器的循跡小車，其特征在于:還包括與直流電機Ml并聯(lián)的發(fā)光二極管D4，以及與直流電機M2并聯(lián)的發(fā)光二極管D5，該發(fā)光二極管D4、D5均同時連接開關(guān)S1、S2。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于LM393電壓比較器的循跡小車，其特征在于:所述蓄電池BT為鋰電池。
【文檔編號】G05D1/02GK204256519SQ201420715035
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年11月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月25日
【發(fā)明者】張江林, 周揚, 丁正東, 廖文軍, 樊昌元, 張雪原, 莊慧敏, 劉興茂, 夏天, 劉玨銘, 左俊寧, 陳佐宇, 呂皎月 申請人:成都信息工程學院