光电设计大赛
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swust well 团队
电机驱动模块 开关降压模块
swust well 团队
• 根据PDF可知，Mega16在1 MHz, 3V, 25°C 时，其工作电压为4.5v~5.5v，正常 模式下电流为1.1mA。故需要用降压型开 关稳压电路。 • 综合考虑功耗，效率，散热等因素后，采 用DC/DC变换器即集成芯片TPS63020， 来实现控制电路部分的供电转换。
红外线避障 光电导航系统 光源导航部分
swust well 团队
红外线避障：
红外线避障模块我们主要是采用能在强阳光 正常工作红外线传感器检测40至50cm距离的障 碍物，并将障碍物的信息传给控制中心。
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普通光源导航：
本组考虑到导航的有效性与稳定性，故采用 较为灵敏的光敏电阻作为导航传感器。 1.光敏电阻：
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控制系统：
• 出于对控制中心的端口输出和易于控制要 求的考虑，该小车的控制中心我们选择 ATmega16单片机。ATmega16单片机外 接电源电路、路线导航之避障模块、路线 导航之光引导模块、电机驱动模块等。
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光电导航
光电导航的整体思路： 能精确避开障碍物，所走的路程要最短，准确 到达规定的装卸载区域。 故导航系统我们分为两部分，既红外线避障和 普通光源光源导航。
小车方向。
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光电导航
小车从D区出发，当在红 外感应器的工作下避开障 碍物时，我们选择打开A 或E灯，让其照射在光敏 电阻上，从而引导其从1 号障碍区和2号障碍区穿 过，当绕过第二个障碍物 时，我们再打开装（卸） 载区的光源，让其引导小 车顺利进入装（卸）载区， 另外一个单程亦然。
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光敏电阻的应用：
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光源导航部分算法：
控制器将多路传感器通道分别赋予相应的数字yi ( i =-n，-（n+1）…（n+1）,n) ,并将接收的2n+1 路数据Ui 分别与预先设定的门限值U 比较,得出相应 的ai 为 如果Ui > U ，则 ai =1； 如果Ui ≤U ，则 ai=0 。 然后根据以上算出横向偏移Δy，并用PID算法调节
swust well 团队
• 采用两电机（直流无刷电机）驱动电路， 电机的驱动电路主要通过两电机的正转与 反转实现的小车的前后或左右的方向选择。 • 对于电机控制电路我们采用晶体管组成的 直流电机H桥控制电路。
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• 电机的运转就只需要用三个信号控制：两 个方向信号和一个使能信号。如果DIR－L 信号为0，DIR－R信号为1，并且使能信号 是1，那么三极管Q1和Q4导通，电流从左 至右流经电机（如图4.16所示）；如果DIR －L信号变为1，而DIR－R信号变为0，那 么Q2和Q3将导通，电流则反向流过电机。
swust well 团队
• 整个小车以三角形铝板作为载体。 • 一共三个轮子：前面一个万向轮，后面两 个驱动轮。 • 板子上分别放置控制电路板，红外线传感 器，光电管，开关电源板，光伏电池板。 • 其中光伏板与车体采用两个自由度的机械 连杆相连接。
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The end thank you
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整个方案，我们主要考虑并致 力于解决以下几个方面的问题：
一、场地分析 二、光电池 三、控制系统 四、光电导航 五、稳压电路 六、机械结构
suwst well 团队
基于太阳能的光电导航搬运车总体框架 ：
swust well 团队
场地分析
根据主办方提供的场地信 息，我们主要考虑了一下 几点，一，小车不能冲出 15*6平方米这个区域；二， 小Βιβλιοθήκη Baidu不能撞到区域内的两 个障碍物；三，晴朗、高 温天气下水泥场地势必有 很强的热辐射，也会对光 电搬运小车造成一定的影 响。故，保证小车能在区 域内行驶且又能比较精确 的采集场内的障碍物信息 是保证比赛取得好成绩 的关键。鉴于场地的特殊性，所以我们采取了导航和避障既互相 独立又有机的结合，综合运用两种方式的优点来达到让小车精确 swust well 团队 行进目的。
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光电池部分
光电池部分，我们能够影响的因素比较小，因 为很多技术上的东西都是由生产厂家决定的， 所以我们只能在购买的产品上做一些改进，在 我们的方案中，我们采取80cm*25cm,总面积为 0.2平方米的太阳能电池板，其开路电压在15V 附近，短路电流在1.7A左右，总功率大概在 25W，太阳能电池板所得能量一部分经过降压 到4.5---5V后提供给单片机及导航电路，另一部 分经过升压或稳压提供给两个直流电机，以作 驱动。考虑到光电池在强光下温度升高后会影 响其光电转换效率，故在小车搬运重物期间， 我们将会向光电池上泼撒工业酒精来降温。
电机驱动模块 开关降压模块
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• 根据PDF可知，Mega16在1 MHz, 3V, 25°C 时，其工作电压为4.5v~5.5v，正常 模式下电流为1.1mA。故需要用降压型开 关稳压电路。 • 综合考虑功耗，效率，散热等因素后，采 用DC/DC变换器即集成芯片TPS63020， 来实现控制电路部分的供电转换。
红外线避障 光电导航系统 光源导航部分
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红外线避障：
红外线避障模块我们主要是采用能在强阳光 正常工作红外线传感器检测40至50cm距离的障 碍物，并将障碍物的信息传给控制中心。
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普通光源导航：
本组考虑到导航的有效性与稳定性，故采用 较为灵敏的光敏电阻作为导航传感器。 1.光敏电阻：
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控制系统：
• 出于对控制中心的端口输出和易于控制要 求的考虑，该小车的控制中心我们选择 ATmega16单片机。ATmega16单片机外 接电源电路、路线导航之避障模块、路线 导航之光引导模块、电机驱动模块等。
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光电导航
光电导航的整体思路： 能精确避开障碍物，所走的路程要最短，准确 到达规定的装卸载区域。 故导航系统我们分为两部分，既红外线避障和 普通光源光源导航。
小车方向。
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光电导航
小车从D区出发，当在红 外感应器的工作下避开障 碍物时，我们选择打开A 或E灯，让其照射在光敏 电阻上，从而引导其从1 号障碍区和2号障碍区穿 过，当绕过第二个障碍物 时，我们再打开装（卸） 载区的光源，让其引导小 车顺利进入装（卸）载区， 另外一个单程亦然。
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光敏电阻的应用：
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光源导航部分算法：
控制器将多路传感器通道分别赋予相应的数字yi ( i =-n，-（n+1）…（n+1）,n) ,并将接收的2n+1 路数据Ui 分别与预先设定的门限值U 比较,得出相应 的ai 为 如果Ui > U ，则 ai =1； 如果Ui ≤U ，则 ai=0 。 然后根据以上算出横向偏移Δy，并用PID算法调节
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• 采用两电机（直流无刷电机）驱动电路， 电机的驱动电路主要通过两电机的正转与 反转实现的小车的前后或左右的方向选择。 • 对于电机控制电路我们采用晶体管组成的 直流电机H桥控制电路。
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• 电机的运转就只需要用三个信号控制：两 个方向信号和一个使能信号。如果DIR－L 信号为0，DIR－R信号为1，并且使能信号 是1，那么三极管Q1和Q4导通，电流从左 至右流经电机（如图4.16所示）；如果DIR －L信号变为1，而DIR－R信号变为0，那 么Q2和Q3将导通，电流则反向流过电机。
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• 整个小车以三角形铝板作为载体。 • 一共三个轮子：前面一个万向轮，后面两 个驱动轮。 • 板子上分别放置控制电路板，红外线传感 器，光电管，开关电源板，光伏电池板。 • 其中光伏板与车体采用两个自由度的机械 连杆相连接。
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整个方案，我们主要考虑并致 力于解决以下几个方面的问题：
一、场地分析 二、光电池 三、控制系统 四、光电导航 五、稳压电路 六、机械结构
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基于太阳能的光电导航搬运车总体框架 ：
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场地分析
根据主办方提供的场地信 息，我们主要考虑了一下 几点，一，小车不能冲出 15*6平方米这个区域；二， 小Βιβλιοθήκη Baidu不能撞到区域内的两 个障碍物；三，晴朗、高 温天气下水泥场地势必有 很强的热辐射，也会对光 电搬运小车造成一定的影 响。故，保证小车能在区 域内行驶且又能比较精确 的采集场内的障碍物信息 是保证比赛取得好成绩 的关键。鉴于场地的特殊性，所以我们采取了导航和避障既互相 独立又有机的结合，综合运用两种方式的优点来达到让小车精确 swust well 团队 行进目的。
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光电池部分
光电池部分，我们能够影响的因素比较小，因 为很多技术上的东西都是由生产厂家决定的， 所以我们只能在购买的产品上做一些改进，在 我们的方案中，我们采取80cm*25cm,总面积为 0.2平方米的太阳能电池板，其开路电压在15V 附近，短路电流在1.7A左右，总功率大概在 25W，太阳能电池板所得能量一部分经过降压 到4.5---5V后提供给单片机及导航电路，另一部 分经过升压或稳压提供给两个直流电机，以作 驱动。考虑到光电池在强光下温度升高后会影 响其光电转换效率，故在小车搬运重物期间， 我们将会向光电池上泼撒工业酒精来降温。