传感器课设 智能车电磁导线路径检测.docx

课程设计说明书课程名称传感器综合项目实践题目智能车电磁导线路径检测学院（系）电气工程学院年级专业学生姓名指导教师教师职称《传感器综合项目实践》课程设计任务书院（系）： 基层教学单位： 学 号学生姓名专业（班级）设计题目智能车电磁导线路径检测设计技术参数交变磁场频率20KHz，导线通有50mA交变电流；放大后的信号幅值可在0V-5V范围内变化，不失真；电感接近中心线时，直流电压变化明显；设计要求电磁赛道检测原理是利用电磁感应原理将检测磁场信号问题转变为检测电场信号的问题，进而获得赛道准确信息。车模需要通过自动识别赛道中心线位置处通有交变电流的导线所产生的电磁场进行路径检测。赛道检测原理理论分析及论证；水平方向线圈或竖直方向线圈结构设计、理论分析、参数计算，可以通过改变线圈高度、线圈之间距离调整位置检测范围以及感应电动势的大小，绘出传感器的结构示意图；信号放大电路、整流电路等调理电路的设计、参数计算、仿真分析，绘出电路图；完成传感模块的实验调试，初步具备提取赛道信息的功能；可根据复杂赛道情况，提出改进方案，如：弥补因赛道信息提取不完整而使舵机误动作或转向延迟等等。工作计划第一周：周1～周2：收集消化资料及拟定设计方案；周3～周5：传感单元设计、转换电路设计；第二周：周1～周3：安装调试、实验验证或演示；周4～周5：完善设计、撰写设计说明书，准备答辩。参考资料传感器原理、接口电路、设计手册类参考书；有关智能车循迹方面的期刊文献等；指导教师签字基层教学单位主任签字说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。2016年 11月 20 日摘要为了实现车模能够通过自动识别赛道中心线位置处通有交变电流的导线所产生的电磁场进行路径检测，设计一个智能车电磁导线路径检测系统。该系统主要利用电磁感应原理将检测磁场信号问题转变为检测电场信号的问题，进而获得赛道准确信息。采用三个互相正交的电感线圈，检测其感应电动势，得到装置与载流导线的偏移量和偏航角。实验结果表明，该系统能够初步具备提取赛道信息的功能，达到预期效果。第1章 设计总体规划1.1 设计要求分解(1)信号采集：估算电磁信号强度，确定采集方案。(2)信号放大：测量采集部分输出信号，确定信号放大所需增益，设计放大电路。(3)信号整形：设计检波电路。(4)电源：确定供电方案，完成电源设计。1.2设计规划及团队分工(1)设计规划采用三个互相正交的电感线圈，分别为线圈1、线圈2、线圈3。线圈1和线圈2的轴线垂直载流导线，线圈3与载流导线平行，通过检测线圈1、线圈2的感应电动势，可得装置与载流导线的偏移量。将线圈3所得信号以线圈1、2的共模信号为参考进行相敏检波，再经低通滤波后所得信号可反映装置与载流导线间的偏航角。(2)团队分工1.3 时间节点安排表1-2 时间节点安排表时间工作安排2016年12月19日8点-11点、14点-17点根据设计要求，查找相关资料2016年12月20日8点-11点、14点-17点确定设计方案，分析技术指标，计算关键参数2016年12月21日8点-11点、14点-17点确定参数的数值，设计传感器的结构和电路2016年12月22日8点-11点、14点-17点设计电路，构建模型，进行仿真2016年12月23日8点-11点、14点-17点仿真无误后进行电路的制作2016年12月26日8点-11点、14点-17点调试电路，测量电路的实际输出2016年12月27日8点-11点、14点-17点调整电路，分析出错的原因，进行修改2016年12月28日8点-11点、14点-17点测量电路无误后进行安装实验2016年12月29日8点-11点、14点-17点撰写设计说明书2016年12月30日8点-11点、14点-17点准备答辩的ppt第2章 理论设计2.1 文献调研及方案选择（1）文献调研根据设计的要求我们查找了各种资料，通过查阅电磁导引智能小车的设计与实现_刘晋泽、飞思卡尔智能车电磁导线的宽压检测方案_虞苏璞、智能车电磁检测及控制算法的研究_王靖宇以及全国大学生“飞思卡尔”杯智能车竞赛组委员会，电磁组竞赛车模路径检测设计参考方案等一些资料。了解到电磁导线的检测原理，采集的原始信号需要经过选频、放大、整流等几部分才能得到稳定信号。根据要求我们选择了以下方案。（2）方案选择采用三个互相正交的电感线圈，分别为线圈1、线圈2、线圈3。线圈2和线圈3的轴线垂直载流导线，线圈1与载流导线平行，通过检测线圈2、线圈3的感应电动势，可得装置与载流导线的偏移量。将线圈1所得信号以线圈2、3的共模信号为参考进行相敏检波，再经低通滤波后所得信号可反映装置与载流导线间的偏航角。2.2 设计原理检测原理根据电磁学理论，交变电流会在周围产生交变的电磁场。智能汽车竞赛