小車走蹺蹺板設(shè)計(jì)報(bào)告

小車走蹺蹺板設(shè)計(jì)報(bào)告組號(hào)：Q02組長：何韻5050309926組員：駱喆5050309927陳俊彥5050309898駱喆 何韻 陳俊彥一、設(shè)計(jì)思路：對于題目要求，最重要的是制作對于角度的傳感器。我們沒有使用市場上供給的水銀傳感起或者更高級(jí)的角度傳感器，而是利用小球及軌道自己實(shí)現(xiàn)了一個(gè)簡易的平衡儀。平衡儀的原理是利用小球的慣性，當(dāng)小車構(gòu)成某個(gè)角度的傾斜的時(shí)候，小球由于慣性到達(dá)軌道一端，再使用適當(dāng)?shù)奈恢脗鞲衅?，轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出給單片機(jī)。單片機(jī)收到信號(hào)并作確認(rèn)后，調(diào)動(dòng)電機(jī)對小車位置進(jìn)展調(diào)整。故小車在蹺蹺板上反復(fù)調(diào)整位置，靠近平衡點(diǎn)，直至軌道相對水平，即小車到達(dá)平衡點(diǎn)。具體機(jī)械和傳感器局部實(shí)現(xiàn)，可見下面小節(jié)。二、機(jī)械局部：機(jī)械和光電局部：這局部有2個(gè)器件，分別為小車供給平衡的信息和走直線的信息。平衡儀：這是這次工作的關(guān)鍵局部，從設(shè)計(jì)到最終的實(shí)現(xiàn)花了很多時(shí)間，設(shè)計(jì)的目標(biāo)是讓平衡儀供給前傾、后傾、平衡3種位置信息。通過試驗(yàn)，推翻了2種設(shè)計(jì)方案，最終完成了平衡儀的制作。方案1：如右圖所示，利用金屬球使得兩個(gè)金屬片直接導(dǎo)通，再配以關(guān)心電路實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳遞。經(jīng)過初步的試驗(yàn)，這一方案就被拒絕掉了，緣由有二：1法做到小球和金屬片直接的非彈性碰撞，信號(hào)不穩(wěn)定。為了解決這兩個(gè)問題，我們設(shè)計(jì)了其次種方案。方案方案1：如右圖所示，利用金屬球使得兩個(gè)金屬片直接導(dǎo)通，再配以關(guān)心電路實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳遞。經(jīng)過初步的試驗(yàn)，這一方案就被拒絕掉了，緣由有二：1法做到小球和金屬片直接的非彈性碰撞，信號(hào)不穩(wěn)定。為了解決這兩個(gè)問題，我們設(shè)計(jì)了其次種方案?！材z水候兩片金屬就處于穩(wěn)定的導(dǎo)通狀1的兩個(gè)問題。在實(shí)際制作中承受的是可樂罐的皮，最終測試時(shí)覺察有嚴(yán)峻的接觸不良的問題〔猜測是鋁氧化層的關(guān)系，假設(shè)是鐵片的話應(yīng)當(dāng)就可以了設(shè)計(jì)了第三種方案。方案3：承受發(fā)光二極管和光敏二極管對來傳遞小球的位置信號(hào)，當(dāng)小球擋住光線時(shí)，光敏二極管為高阻，沒擋住時(shí)為低阻，配以判決電路完成信號(hào)的轉(zhuǎn)換和傳遞。最終實(shí)現(xiàn)的是這個(gè)方案。車前燈：由兩組發(fā)光、光敏二極管組成，構(gòu)造如右圖所示，兩個(gè)二極管成肯定的角度以利于鏡面反射光線的接收，兩個(gè)燈罩隔絕自然光以及直接照耀。兩組燈與板上黑線配合，假設(shè)左燈照到黑線則表示車右偏，反之則左偏。依據(jù)光敏二極管阻值變化，配以判決電路完成信號(hào)的轉(zhuǎn)換和傳遞。最終實(shí)測中覺察小車的機(jī)械穩(wěn)定度足夠，無需車前燈校準(zhǔn)。二、硬件局部：本試驗(yàn)的硬件局部主要是三個(gè)局部：供電局部：供電局部的電源為8V，直接供給電機(jī)所需。另一局部經(jīng)過分壓供給光電門所需電壓。8V發(fā)光二極管電機(jī)8V發(fā)光二極管電機(jī)6V6V2V。同時(shí)供給光電門供電正常指示燈。光電門電路局部：化輸出信號(hào)，反響單片機(jī)。具體電路如以下圖所示：1.8kΩ1MΩ小球紅外放射二極管紅外接收二極管6V5kΩ十輸出一10kΩ接地26V5kΩ十輸出一10kΩ接地四、程序局部：1、對于小車走蹺蹺板的策略如下：先向前開，直到過平衡點(diǎn)，傳感器得到的狀態(tài)信號(hào)發(fā)生轉(zhuǎn)變。然后小車轉(zhuǎn)變行進(jìn)方向，改為向后開，并且速度慢。接著直到傳感器狀態(tài)再次轉(zhuǎn)變，說明又過了平衡點(diǎn)，此時(shí)小車再次轉(zhuǎn)變方向并減速。重復(fù)上面的過程直到小車到最低速。這局部是大致定位。開頭行進(jìn)轉(zhuǎn)變速度開頭行進(jìn)轉(zhuǎn)變速度與方向nn傳感器狀態(tài)轉(zhuǎn)變y是否最低速y傳感器狀態(tài)過前過后平衡后退停頓前進(jìn)等待到ny完畢2、小車程序的具體實(shí)現(xiàn)。程序?qū)π≤囻R達(dá)的掌握是由時(shí)間中斷來實(shí)現(xiàn)的pwmpwmpwm信號(hào)的凹凸，使馬達(dá)在肯定的時(shí)間內(nèi)工作一段時(shí)間，停一段時(shí)間。態(tài)不變。程序的策略局部在依據(jù)傳感器調(diào)整速度的局部實(shí)現(xiàn)略，調(diào)整速度與方向。五、作品及結(jié)果：綜合上述三個(gè)局部，我們完成小車作品。精度，小車能夠作到不斷靠近平衡點(diǎn)位置。在無配重蹺蹺板上，小車也能有限次查找平衡，并在最終亮燈提示找到平衡點(diǎn)。六、試驗(yàn)存在的問題：1．蹺蹺板沒有阻尼。由于蹺蹺板很長，所以其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量特別大。在小車查找平衡位置時(shí)，對蹺蹺板起力矩作用，引起蹺蹺板來回振蕩。由于沒有阻尼，且轉(zhuǎn)動(dòng)慣量特別大，振蕩很難停頓，這個(gè)現(xiàn)象在加配重時(shí)尤為明顯。即作出推斷。解決方案：最正確解決方案是為蹺蹺板加上阻尼。在試驗(yàn)室條件無法滿足，我們在程序上加上了肯定的保護(hù)，對這種狀況加了相關(guān)推斷，提示小車可以最終調(diào)整收斂到平衡點(diǎn)。2．小車啟動(dòng)加速度。小車啟動(dòng)加速度很大，主要是該電機(jī)與輪子不匹配