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全国大学生智能汽车竞赛硬件篇(二)—电磁信号采集部分

时间:2023-10-10 14:07:02 sr540ss54二极管0603hw电感

智能汽车硬件的整体框架主要由电磁信号采集处理、电机驱动、电源管理、主控、其他部件(停车模块等)五部分组成

1、电磁信号采集部分

这一部分对电磁组非常重要,两条路仍然可以作为对摄像头组的轨道检测保留。

第一步 LC谐振电路

选择智能车比赛 20kHz 根据麦克斯韦理论和基于交变磁场的路径导航信号 LC 谐振电路检测小信号的原理是选择工字电感和电容器 LC 信号采集采集谐振电路。

在这里插入图片描述


根据公式,为了增加检测到的信号的输出范围,应考虑两点:
第一,输出越大,R0 为了配合信号源的输出频率,需要越大 20KHz,电感越大,电感阻抗越高,
第二,谐振频率应在 20KHz 附近,
粗略计算后,系统使用 10mH 和 6.8nF电感和电容(计算为6.33nf,市面上只有6.8nf),但这只是一般范围。在实际选择中,应准确测量电感和电容值,以获得频率尽量靠近 20kHz,并做到对称

两个方案:一、买一堆电感和电容器,一个个测试,找相似的。当时我们买了200个,测试了20个相似的(这个看脸),一个电感0。.2元左右,单个校正电容为0.5元左右。二、买别人配的,这个价格比较高,3-5联的价格从50-200不等),当然,这对车辆的影响不是很大,只要两个电感差不太离谱,使用方案1,至少2辆车.不需要考虑7米/秒(整圈平均速度)

第二步 信号的放大

由于三极管放大存在温漂较大,且静电现象严重等问题,故采用集成运放芯片。信号处理模块中可采用运放采用芯片 LM358(2路)OPA2350(2路)、OPA4377(4路)。

运输选择:
OPA2350UA:

OPA4377


运放的选择
综合运输性能的评价取决于其综合性能。
SR单位为转换率V/ms,其值越大,交通特性越好;
Iib输入偏置电流进行运输,单位为nA;VOS输入失调电压的单位是mV。
Iib和VOS值越小,直流特性越好。
所以,对于放大音频和视频交流信号的电路,选SR(转换率)大运放比较合适;
对于处理弱直流信号电路,选择高精度运放比较合适(失调电流、失调电压、温飘都比较小)。
没有特殊要求尽量选择场合通用型集成运放,这样既能降低成本,又能轻松保证货源。
在一个系统中使用多个运输时,尽量选择多个运输集成电路,如LM324、LF347运输封装的集成电路等。

在智能车比赛中,如果是初步验证方案或校赛,应使用LM324、LM358等一般集成运输,单价0.5-1元左右,经济实惠,好用不贵;后期完善可用OPA2350、OPA4377等精密运输,单价在6-15元之间。

第三步 信号的检波

交变电压信号检波形成直流信号,然后通过单片机 AD 采集与感应电压振幅值成正比的值。
使用两个二极管进行倍压检波,可获得与交流电压信号峰值相比的直流信号。为了获得更大的动态范围, 推荐使用双压检波电路中的二极管开启电压小肖特基二极管。

选择肖特基二极管:

可使用:SS14、1N5819HW-7-F(此开启电压450mv@1A,比SS14小一点)。

SS14:

1N5819HW-7-F:

后电压跟随器可以稳定输出和负载能力。

选择电压跟随器:

同一芯片的另一种方式可以直接使用,也可以连接一个通用运放。

最终电路图:

OPA4377

OPA2350(加电压跟随器)

这张图是第十三届华科三轮电磁运放图

本文涉及知识:LC谐振选频、输出机、倍压检波、肖特基二极管、电压跟随器

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