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四驱版智能车

2013-08-03 10页 pdf 723KB 69阅读

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四驱版智能车 四驱版 DIY 竞赛小车 使用说明书 型号:EDC-CarX V2.1 – 2010.03 亿学通 TM(Easy-Study) http://www.61mcu.com 1 四驱版 DIY 小车概述 1.1 前言 作为电子类学科的教学实践平台,小车以其直观生动、形式喜闻乐见、涉及知识...
四驱版智能车
四驱版 DIY 竞赛小车 使用说明书 型号:EDC-CarX V2.1 – 2010.03 亿学通 TM(Easy-Study) http://www.61mcu.com 1 四驱版 DIY 小车概述 1.1 前言 作为电子类学科的教学实践平台,小车以其直观生动、形式喜闻乐见、涉及知识面广等特 点,受到了老师和同学们的广泛喜欢,也成为各类电子竞赛的考核热点。但鉴于市场上还没有 专门针对于高校创新竞赛而开发的小车载体,使得同学们在小车开发和应用上遇到了一些问题。 即使有一些公司也推出了竞赛用小车或车体控制板,但由于都是以玩具小车为载体,灵活度不 够、机械结构单一、可控性能差等一系列问题就成为必然。可以说历届有关小车的竞赛,小车 载体制约了太多竞赛队伍的发挥。 本着 DIY 创新、实践精神,也为了更好的发挥同学们的聪明才智,亿学通电子 2007 年首次 推出“DIY 竞赛小车”。因其结构小巧、运动灵活、扩展性强、控制简单等诸多特点,在 2007 年“全国大学生电子设计竞赛”中为广大参赛队所采用,并取得了优异成绩。 但在使用过程中,客户也反馈了一些意见:130 电机动力不足导致负载能力差、滚珠万向轮 在粗糙地面摩擦力大、小车前进和倒车的一致性不是太好等等。 公司在广泛听取客户意见和建议基础上,积极寻求更好的解决办法,经过半年的尝试,再推 出“四轮驱动版 DIY 竞赛小车”,为备战 2009 年全国大学生电子设计竞赛的同学提供一些帮助。 在《四驱版 DIY 竞赛小车使用说明书》的帮助下,每个同学都可以组装拥有一辆属于自己 的竞赛小车。 1.2 功能概述 该套件具备功能如下: z 使用了四个独立的电机,增大了驱动力和转弯的灵活性; z 使用了 L293D 电机驱动芯片,增加了 PWM 电机调速功能; z 增加了测速码盘(安装在第一级输出),提高了转速测量精度; z 增加了开关量转速测量传感器接口; z 增加了外部电源接口和电池盒接口,方便了小车用电选择; z 增加了电压选择端口,可以使用干电池或充电电池供电(干电池供电时电压选择端跳 线拿掉); z 保留了万向轮固定孔,四轮车可以方便改装为三轮车; z 增加了运动方向和转速指示灯,控制时更直观; z 保留了 DIY 竞赛小车的扩展板,可以直接把单片机电路、显示电路、通讯电路、遥控 电路等焊接上面,不需要再额外增加电路,方便了扩展; z 为单片机控制板预留了电源和控制端口。 1.3 参数说明 z 成品尺寸:18.2×12×7.0(cm) z 车体:四电机/两路电机驱动; z 供电:电池(四节 AA 电池:1.2V×4 或 1.5V×4) z 工作电压:DC 4V~6V(本套件提供 6V 电压输入) z 工作电流:运动时约 200-400mA z 最大运行速度:30cm/s z 最大负载:2Kg(以上参数在 6V 工作电压下测量获得。实际参数以实际工作状况为准) 1.4 z 安装电池一定要注意电池的正负极性,切勿装反; z 长期不用请将电池从电池盒中取出; z 不要让小车长时间运行在堵转状态(堵转状态:由于小车所受阻力过大,造成车轮打 滑或停止的现象),这样会造成很大的堵转电流,有可能会损坏小车的控制电路 2 四驱版 DIY 竞赛小车组装说明 必备工具 在安装前请您准备好以下工具,这样才能保证您的顺利安装。 斜口钳 尖嘴钳 烙铁 十字螺丝刀 5 号干电池 零件清单 螺丝 M2×8 24个 M2螺母 24个 螺丝 M3×16 2个 M3螺母 2个 螺丝 M3×5 6个 管状螺母 4个 基米螺丝 4个 齿轮○1 4个 齿轮○2 4个 齿轮○3 4个 黑色橡胶轮 4个 固定马达塑料件 4个 130马达 4个 2pin杜邦线 4条 测速码盘 2张 六角工具 1把 30mm铜柱 3个 固定长轴合页 2片 金属短轴Φ3×78mm 2条 金属长轴Φ3×124mm 2条 电池盒 1个 基板 1快 扩展板 1块 安装过程 步骤一:组装前的准备 首先请检查配件是否齐全。根据零件清单检查四驱车套件,清点并认知每个零件,以便于进 行下一步的组装。清点无误进入步骤二。 备注:套件中的基米螺丝(和管状螺母、L 型六角工具在一个包装内)体积非常小,清点物 品时不要丢失。 步骤二:检测电机;安装紧固齿轮和码盘。 2.1 利用实验室电源(稳压电源或电池之类)测试电机能否正常运转(电压在 1.5-3.0V 即可, 短时间接通,确认能正常转动后即放开。避免长时间大电流工作,以防电机线圈烧坏); 2.2 找出紧固齿轮(即清单中的“齿轮○3 ”,三个齿轮中最小的那种,和电机在一个袋子里 面),把小齿轮平放在桌子等较硬的平面上,然后把马达的轴承装进齿轮的孔的位置。然后用力 按,也可以使用锤头之类的重物轻轻敲击马达后面的轴承,使齿轮固定在电机轴上。 如果要加装测速码盘,可以在安装好小齿轮后,将码盘放在小齿轮下,让电机轴对准码盘中 心孔,轻轻敲打,即可完成安装(注意:电机轴不要高出码盘外平面)见下图: 步骤三:将长轴安装在合页上 具体操作如下图所示:将长轴平放在合页凹槽内,调整伸出合页外长轴长度,使之两边长度 相等,然后用尖嘴钳或其他工具将长轴和合页压紧,使之不会松动。 备注:步骤二和步骤三都是正式组装前的准备过程,可以调换顺序。 步骤四:正式组装 4.1 固定电机 备注:固定电机前,请先看一下四驱车控制板两端的凹槽,较宽较深凹槽一端(旁边有两条 窄缝)是安装带码盘电机的;另外一端(凹槽旁边带圆形固定孔的)是安装不带码盘电机的, 这个要看好了,防止返工。 备注:在安装时请注意,带测速码盘的电机要安装在开槽较深一端(如上图) 现在开始固定电机:将电机塞进“固定马达塑料件”下,调整好方向,然后用一个 M2×8 螺丝先固定一角;使用同样方法固定另外一个马达固定件的一角。然后开始安装短轴“2”。 1、 M2×8 螺丝 2、 短轴 3、 齿轮○2 4、 齿轮○1 5、 橡胶轮胎 6、 管状螺母 7、 L 型六角工具 4.2 安装短轴 掰开马达塑料件,将短轴平推到固定件凹槽处,调整两侧露出短轴的长度,使二者相等,然 后用手压实; 4.3 安装长轴 我们在前面步骤三中已经将合页和长轴固定好,现在拿过来,放在控制板背面,有四个孔是 和上面的固定件重合的,这个时候可以使用 M2×8 螺丝固定合页和马达塑料件了。 备注:一定要注意,合页的缺口是朝向板子上圆孔的(见下图),不要弄错方向,否则齿轮 会安装不上。 组装过程示意图 实际效果图 4.4 安装齿轮和轮子 从上面的小车组装图可以看出,短轴和长轴两侧分别有一个齿轮,两个齿轮外部齿数都是 50,大小也一样,所以容易弄混。这里说明一下,短轴上面的齿轮○2 的中心齿轮比长轴上面的 齿轮○1的体积小,齿数也少(齿轮○2中心齿是 10 个,齿轮○1的中心齿是 12 个)。 从用途看,齿轮○1 是连接橡胶轮胎的,如果使用齿轮○2 固定橡胶轮胎,橡胶轮胎就会滑动。 这样试一下就可以分出两种齿轮了。当然用肉眼看也是很容易分辨出来的。 4.5 安装管状螺母 安装好橡胶轮胎后,为了防止轮胎从长轴上脱落,我们还要用管状螺母将其固定住。这时候 就要使用 L 型六角工具了。先将基米螺丝安装在管状螺母上(旋进去的长度不要太深,以不露 出管状螺母内孔表面为准);然后将管状螺母套在长轴上,调整管状螺母和橡胶轮胎的间隙,确 定位置后,用 L 型六角工具紧固即可。 按照同样方法安装另外一侧的电机和配件,这样核心部件就安装完成了。 步骤五:为电机焊接插线 我们套件中提供了四条两 pin 的杜邦线,我们现在就将杜邦线焊接在电机上。 简单比对一下电机接线头和控制板上电机插口的距离,剪去多余的线段,剥开线头,将杜邦 线焊接在电机上。 备注:为了接线统一,建议焊接时,红线焊接在电机带红点的接线端上,黑线焊接另外端口。 步骤六:安装电池盒 在装铜柱的袋子中,有两个 M3×16 的螺丝和 M3 的螺母,这就是固定电池盒用的了。将螺 丝穿过电池盒固定孔,固定在控制板上。 备注:由于电池盒要连接到板子 JUMP10 附近的接线端子上,所以在安装电池盒前,要调 整电池盒方向,以使电池盒连线有足够长的长度固定在控制板电源接头上。 步骤七:测试 给电池盒安装电池(如果使用 1.5V 干电池,请将 J1 跳线帽拿掉;如果使用 5V 稳压电源 或充电电池,则不需要),按照下表逻辑关系给各 IO 口供电,查看电机转动情况(由于 L293D 悬空默认高电平,所以高电平输入时,可以悬空)。 如果有个别电机不能转动,请改变电机接口,以确定是电机问题还是控制板问题; 如果转动有噪音,请调整管状螺母和橡胶轮胎的间隙,以减少摩擦力;或涂抹润滑剂。 步骤八:安装扩展板 如果测试没有问题,使用三个铜柱固定扩展板。至此,一辆完整的车就出现在你面前了,看 着倾注了自己心血的劳动果实,一定非常高兴吧?那就好好开发它吧! 3 四驱版 DIY 竞赛小车使用说明 3.1 齿轮减速比 我们在组装过程中会发现,四驱版 DIY 竞赛小车电机是经过两级齿轮减速的。它们的减速 比是多少呢? 我们分别看一下齿轮○1 ○2 ○3 : 齿轮○3 是直接安装在电机输出轴上的。它的齿数为 8;和齿轮○3 连接的是齿轮○2 。齿轮○2 的 外齿为 50,内齿为 10;这样齿轮○3 和齿轮○2 组成的第一级减速比就是 8/50; 和齿轮○2 连接的是齿轮○1 ,齿轮○1 的外齿也是 50。这样齿轮○2 和齿轮○1 组成的第二级减速 比就是 10/50。 整个减速比就是:(8/50)*(10/50)=8/250。即电机转动 250 转,橡胶轮只转过 8 圈。 大的减速比保证了小车的动力。 我们将测速码盘安装在电机输出轴上,它的分辨率为 1/6,转换到最终级输出就是,电机转 动一转,橡胶轮只转动了 8/(250*6),即 2/375 圈。所以测量出来的转速精度是非常高的。 3.2 电路接口说明 电机控制部分,选用了最常见的 L293D 芯片作为驱动芯片。控制端口定义如下: z VCC:电源输出端; z EN2:第二路驱动使能端/PWM 输入端; z EN1:第一路驱动使能端/PWM 输入端; z IN4/IN3:电机方向控制端; z IN2/IN1:电机方向控制端; z S2:第一路测速传感器接口; z S1:第二路测速传感器接口; z GND:地; 3.2.1 逻辑状态控制表: 3.2.2 简单测试:我们从小车板子上引出电源 VCC 和地线 GND 给 IN1/IN2 或 IN3/IN4 送以 1/0 或 0/1 信号,EN1/EN2 悬空或输入高电平,相应的电机则会转动,说明小车测试正常没有 问题。 当然我们也可以使用单片机编写程序,按照上面的逻辑状态控制表进行测试。 3.2.3 电源部分:整个小车有 3 个电源信号:电池电源 VCC_6V,电机驱动电源,单片机控 制器电源 VCC。 整个系统供电由电池提供(1.5V×4),电机驱动直接采用电池供电(VCC_6V),然后经二极 管降压产生单片机控制器电源 VCC。如果使用充电电池或外部 5V 稳压电源,则不需要二极管 降压,直接将跳线 J1 短接。 二极管作用: 1、 降压,4 节电池提供的电压 VCC 最大可达到 6V,D1 自身压降为 0.7V,可有效地降压。 2、 保护,可以防止电源接反烧坏单片机控制器。 以上就是有关四驱 DIY 竞赛车的使用说明。用户如果在使用过程中遇到问题,请到亿学通 电子论坛:www.61mcu.com/bbs求助,或发 mail 到:fae_61mcu@163.com,我们会 在第一时间为您解答。 预祝您在使用亿学通 TM 产品过程中有一个好心情。
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