利用Arduino控制板的光引导运动小车设计_崔才豪.doc

DOI:10.16086/ki.issn1000-0380.2011.09.017 利用 Arduino 控制板的光引导运动小车设计 崔才豪，等 利用 Arduino 控制板的光引导运动小车设计 Design of the Light-guided Car by Using Arduino Control Board 崔才豪1 张玉华2 杨树财2 ( 哈尔滨理工大学自动化学院1 ，黑龙江 哈尔滨 150080; 哈尔滨理工大学工程训练中心2 ，黑龙江 哈尔滨 150080) 摘 要: 为降低生产成本、提高运输的灵活性，提出了一种以 Arduino 控制板为核心的光引导小车设计方案，并给出了该方案的软硬件设计方法。该方案基于光线沿直线传播的原理，通过光敏元件设计传感器并检测小车不同方向上的光强，计算出小车和光源之间的相对位置; 然后，利用 PWM 直流电机调速技术控制小车的启动、加减速和转弯等操作; 最后，利用红外线反射式脉冲编码器对小车的转速和位移进行反馈。试验证明，光引导小车在实验室中运行稳定，设计方案切实可行。 关键词: PWM 直流电机 红外线脉冲 传感器 高精度 中图分类号: TP242 + ． 2 文献标志码: A Abstract: To reduce the production cost and enhance the flexibility of transportation，the design scheme of the light-guided car based on Arduino control board is proposed． The design procedures for hardware and software of this scheme are given． In this scheme，by adopting the principle of straight propagation of the light，through detecting the light intensity on the car from different direction，by the transducer designed with photosen-sitive element，the relative position between light source and the car is calculated． The launch，acceleration，deceleration，and turning around of the car are controlled by PWM DC motor speed modulation technology． The rotating speed and displacement are fed back by using infrared reflective pulse encoder． The experiments verify that the light-guided car is running stably in the lab，and the design scheme is feasible． Keywords: PWM DC motor Infrared pulse Transducer High accuracy  引言 在人类的生产生活中，很多货物的运输路线在短时间内是固定的。因此，若为满足这种运输要求而铺设轨道或增设传送带，就会增加相应的生产成本，降低 运输的灵活性。 传统的运输方式是依靠人驾驶装卸车运输货 ［1］ 物 。人在货物运输中的主要作用就是控制车的启动、停止、运动方向和速度，这类相对简单的劳动可以通过改进自动控制技术来实现。本文提出了利用普通光源来引导小车运动的设计方案。这种利用光信号引导小车运动的设计，节约了人力，并提高了生产效率和 工作的灵活性。 主要技术核心 1． 1 光引导技术  ［2］ 器 。这种测量方法具有结构简单、非接触、可靠性高、精度高和反应快等优点，因此，被广泛地应用于自 ［3］ 动检测系统中 。光引导技术就是基于上述原理，通过光电阻传感器检测小车在不同方向上的光强，从而判断出小车引导光源的方向，实现以光源为基准的趋 光运动。 本设计采用光电阻传感器对光信号进行采集。在 光源引导方向上，分别设置 1 号、2 号、3 号光电阻传感器，其中 2 号传感器和小车轴线平行。3 个传感器轴线所构成的夹角 ω1 和 ω2 保持相等，光源引导信号的采集如图 1所示。  光是沿直线传播的，物体接收光能的大小与受光 面积成正比，单位面积所获得的光能称为光强。光电 图 1 信号采集