專利名稱：一種感應式循跡小車及其循跡方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電子自動控制設備及其控制方法，具體是一種感應式循跡小車及 其循跡方法。
背景技術：
循跡小車在青少年科學實踐活動中應用較為普遍，活動要求循跡小車循著一條軌 跡線路前進直到終點，軌跡線路通常用黑色膠帶粘貼在白色地面形成。其中中國專利，專利 公告號CN6484303，公告日:2005. 03. 09 ；中國專利，專利公告號CN101976075A，公告日 2011.02. 16公開的發(fā)明，都是采用光電傳感器作為循跡器件，利用黑色軌跡線與白色地面 反射光線的強度變化，來檢測循跡線路的位置，使小車循著軌跡線運行。這種循跡方案的缺 點是小車的光電傳感器極易受到環(huán)境光線的干擾，其運行的穩(wěn)定性、可靠性不高，不適合在 露天環(huán)境和光照比較強的地方運行。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種感應式循跡小車及其循跡方法，循跡小車 不受光線干擾，使用方便，運行可靠，能夠在露天及強光環(huán)境下運行。為解決上述技術問題，本發(fā)明采取的技術方案是一種感應式循跡小車，包括車 體、車體設有控制電路模塊，車體安裝有動力電機、動力輪、導向輪、電源，控制電路模塊設 有單片機IC，所述動力電機、電源通過第一排線與控制電路模塊連接，車體設有循跡電路模 塊，循跡電路模塊設有金屬探測器電路，金屬探測器電路通過連接線與感應探頭連接，金屬 探測器電路通過第二排線與控制電路模塊連接，車體下方設有軌跡帶。所述金屬探測器電路為多個，每個金屬探測器電路連接一個感應探頭，每個金屬 探測器電路均設有電位器RP和LED燈。所述感應探頭通過支架安裝在車體上，支架設有螺桿。所述軌跡帶為鋁箔膠帶。所述軌跡帶為背面設有鋁箔膠帶的寫真紙或噴繪布。所述感應探頭由磁芯上繞制漆包線線圈而成。所述磁芯為E型磁芯、罐型磁芯或工字磁芯。一種感應式循跡小車循跡方法，在循跡電路模塊上安裝有多個功能相同的金屬探 測器電路，各電路的輸出端口通過連接線與控制電路模塊連接、輸入端與感應探頭連接，各 金屬探測器電路都設有一個可以調節(jié)探測靈敏度的電位器RP，當感應探頭靠近金屬物體 時，金屬探測器電路輸出端口的電平會發(fā)生變化，電平信號輸入控制電路模塊，控制電路 模塊輸出控制指令給車體。本發(fā)明一種感應式循跡小車及其循跡方法的有益效果如下
循跡電路模塊上面安裝了多個功能相同的金屬探測器電路，每個電路都連接著一個感 應探頭，利用感應探頭來檢測路面軌跡線路信息?？梢酝瑫r檢測多個位點的線路狀態(tài)，提高小車運行的控制精度。每個金屬探測器電路均設有電位器RP和LED燈，調整電位器RP的大小，可改變電 路的正反饋幅度，從而實現(xiàn)對金屬探測器靈敏度的調整。本發(fā)明用鋁箔膠帶代替黑色膠帶作小車軌跡線路，從根本上解決了環(huán)境光線對循 跡小車運行的影響，大大提高了循跡小車運行的穩(wěn)定性和可靠性，拓寬了循跡小車活動的 空間。同時，可以把鋁箔膠帶粘貼在繪制有不同圖案的寫真紙或噴繪布的背面，形成隱形軌 跡線路，循跡小車的賽場就會更加豐富多彩。還可以應用于各種動態(tài)的樓盤模型、商業(yè)模 型，軍事模型的演示。
下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明 圖1是本發(fā)明金屬探測電路原理圖2是本發(fā)明控制電路模塊圖； 圖3是本發(fā)明循跡電路模塊圖； 圖4是本發(fā)明小車側視圖； 圖5是本發(fā)明裝置結構圖； 圖6是本發(fā)明實施例中所用感應探頭的外形圖。
具體實施例方式一種感應式循跡小車，包括車體9、車體9設有控制電路模塊7，車體9安裝有動力 電機10、動力輪12、導向輪11、電源13，控制電路模塊7設有單片機IC，所述動力電機10、 電源13通過第一排線8與控制電路模塊7連接，車體9設有循跡電路模塊4，循跡電路模塊 4設有金屬探測器電路5，金屬探測器電路5通過連接線3與感應探頭L連接，金屬探測器 電路5通過第二排線6與控制電路模塊7連接，車體9下方設有軌跡帶1。所述金屬探測器電路5為多個，每個金屬探測器電路5連接一個感應探頭L，每個 金屬探測器電路5均設有電位器RP和LED燈。所述感應探頭L通過支架2安裝在車體9上，支架2設有螺桿15。所述軌跡帶1為鋁箔膠帶。所述軌跡帶1為背面設有鋁箔膠帶的寫真紙或噴繪布。所述感應探頭L由磁芯上繞制漆包線線圈而成。所述磁芯為E型磁芯、罐型磁芯或工字磁芯。一種感應式循跡小車循跡方法，在循跡電路模塊4上安裝有多個功能相同的金屬 探測器電路5，各電路的輸出端口通過連接線與控制電路模塊7連接、輸入端與感應探頭L 連接，各金屬探測器電路5都設有一個可以調節(jié)探測靈敏度的電位器RP，當感應探頭L靠近 金屬物體時，金屬探測器電路5輸出端口的電平會發(fā)生變化，電平信號輸入控制電路模塊 7，控制電路模塊7輸出控制指令給車體9。實施例1 工作原理
車體9上安裝有控制電路模塊7、循跡電路模塊4、感應探頭L等部件，在車體9的左右兩側分別安裝有兩個動力電機10，通過控制兩個電機的運轉速度和方向，來控制車體9的 運行速度和運行方向。本發(fā)明采用金屬探測器作循跡器件，用金屬鋁箔作為軌跡帶1，即軌跡線路，用 金屬感應的方式實現(xiàn)小車的循跡功能。所用金屬探測器由金屬探測器電路5和感應探頭 L組成，金屬探測器里有一個電磁振蕩電路，該振蕩信號通過感應探頭L形成交變磁場輻 射出去，若附近存在金屬物體，交變磁場能在金屬物體內(nèi)感應出渦流，感應探頭L的能耗增 加，金屬探測器電路5的振蕩會減弱直至停止振蕩。感應探頭L接近金屬物體時，金屬探測 器電路5輸出端口的電平會發(fā)生變化，由高電平跳變?yōu)榈碗娖交蛴傻碗娖教優(yōu)楦唠娖健?本發(fā)明所涉及的循跡電路模塊4，其上面安裝了多個功能相同的金屬探測器電路5，每個電 路都連接著一個感應探頭L，利用感應探頭L來檢測路面軌跡線路信息。本發(fā)明所述感應 探頭L，是在磁芯上繞制漆包線線圈制作的電感元件，所用磁芯采用E型磁芯及罐型磁芯。 把數(shù)個感應探頭L按一定要求排列后，安裝在小車前端接近地面的位置，用金屬鋁箔膠帶 粘貼在地面形成鋁箔軌跡線路，小車跨置在軌跡線路上，運行時，排列在中間的感應探頭L 在軌跡線路上方接近鋁箔的位置，此時循跡電路模塊4輸出的電平信號使控制電路給出讓 小車正常前進的指令，當小車偏離軌跡線時，中間的感應探頭L會有一個從左邊或右邊離 開軌跡線路，循跡電路模塊4輸出的電平信號使控制電路給出讓小車右轉或左轉的控制指 令，在小車偏離軌跡線路比較嚴重時或在軌跡線路拐彎的地方，處于右側的循跡探頭或左 側的循跡探頭會接近軌跡線路，金屬感應模塊輸出的電平信號會使控制電路給出讓小車較 大幅度轉彎的指令?？刂齐娐纺K7中安裝有單片機IC，其中載有電路控制軟件，實現(xiàn)對小 車傳感器信號的檢測和運行控制。圖1是用于本實施例的金屬探測電路原理圖，電感線圈L、電容C1、C2、C3，三極管 VTl等組成了一個電感三點式振蕩電路，工作時，產(chǎn)生的正弦波信號由VTl發(fā)射極輸出，經(jīng) VT2放大后，由D1、D2、C6等倍壓整流、濾波，使三極管VT3的基極獲得一定幅度的基極電壓 而導通，其集電極輸出低電平，LED導通發(fā)光。若把電感線圈L靠近金屬物體，線圈的變化 磁場會在金屬物體內(nèi)感應出渦流而產(chǎn)生鐵損，線圈的Q值下降，Q = XL (感抗)/ R (電阻)， 電路振蕩減弱直至停止振蕩。作用在VT3基極上的電壓消失，三極管VT3由導通變?yōu)榻刂梗?其集電極輸出高電平，LED熄滅。調整電位器RP電阻的大小，可改變電路的正反饋幅度，從 而實現(xiàn)對金屬探測器靈敏度的調整。在小車上，安裝多個金屬探測器電路5，就可以同時檢 測多個位點的線路狀態(tài)，提高小車運行的控制精度。圖3是本發(fā)明循跡電路模塊，在循跡電路模塊4上，安裝了四個功能相同的金屬探 測器電路5，可以同時檢測四個位點的軌跡線路狀態(tài)。安裝時，先將循跡電路模塊4上的探 測器電路通過連接線3與感應探頭L連接起來，然后調節(jié)電位器RP，H LED正好發(fā)光，用一 枚硬幣從下方慢慢靠近感應探頭L，直至LED正好熄滅，此時，感應探頭L和硬幣之間的距離 體現(xiàn)為探測器的探測靈敏度，距離越大，靈敏度越高。反復調節(jié)電位器RP，使幾個探測器電 路的靈敏度在IOmm左右。將金屬探測器電路5的輸出端通過第二排線6連接至圖2控制 電路模塊7，控制電路模塊7上的單片機IC電路通過檢測該輸入端口的信號變化，產(chǎn)生控制 信號，通過輸出端口的連接線8，驅動小車車體上的動力電機10運轉，實現(xiàn)對循跡線路信息 的檢測和小車運行狀態(tài)的控制。圖5從小車正面進一步展示了本實施方式中各模塊的安裝情況，特別是感應探頭L的安裝位置情況，四個感應探頭L通過支架2安裝到小車前方靠近地面位置，支架2的高 度可以通過安裝螺桿15進行調整，使探頭下端距地面的高度不小于5mm，中間的兩個探頭 要根據(jù)粘貼在地面的鋁箔膠帶的寬度決定兩者間的距離，該距離應小于膠帶的寬度，兩旁 的探頭安裝在靠近車輪位置。 圖6是本實施例中所用感應探頭L的外形圖，其在E13磁芯上用漆包線繞制，電感 量為ImH左右。
權利要求
1.一種感應式循跡小車，包括車體(9 )、車體(9 )設有控制電路模塊(7 )，車體(9 )安裝 有動力電機(10)、動力輪(12)、導向輪(11)、電源(13)，控制電路模塊(7)設有單片機IC， 所述動力電機(10 )、電源(13 )與控制電路模塊(7 )連接，其特征在于車體(9 )設有循跡電 路模塊(4)，循跡電路模塊(4)設有金屬探測器電路(5)，金屬探測器電路(5)通過連接線 (3)與感應探頭(L)連接，金屬探測器電路(5)與控制電路模塊(7)連接，車體(9)下方設有 軌跡帶(1)。
2.根據(jù)權利要求1所述一種感應式循跡小車，其特征在于所述金屬探測器電路(5)為 多個，每個金屬探測器電路(5)連接一個感應探頭(L)，每個金屬探測器電路(5)均設有電 位器RP和LED燈。
3.根據(jù)權利要求1所述一種感應式循跡小車，其特征在于所述感應探頭(L)通過支架 (2)安裝在車體(9)上，支架(2)設有螺桿(15)。
4.根據(jù)權利要求1所述一種感應式循跡小車，其特征在于所述軌跡帶(1)為鋁箔膠市ο
5.根據(jù)權利要求1所述一種感應式循跡小車，其特征在于所述軌跡帶(1)為背面設有 鋁箔膠帶的寫真紙或噴繪布。
6.根據(jù)權利要求1或2或3所述一種感應式循跡小車，其特征在于所述感應探頭(L) 由磁芯上繞制漆包線線圈而成。
7.根據(jù)權利要求6所述一種感應式循跡小車，其特征在于所述磁芯為E型磁芯、罐型 磁芯或工字磁芯。
8.—種感應式循跡小車循跡方法，其特征在于在循跡電路模塊(4)上安裝有多個功 能相同的金屬探測器電路(5)，各電路的輸出端口通過連接線與控制電路模塊(7)連接、輸 入端與感應探頭(L)連接，各金屬探測器電路(5)都設有一個可以調節(jié)探測靈敏度的電位 器RP，當感應探頭(L)靠近金屬物體時，金屬探測器電路(5)輸出端口的電平會發(fā)生變化， 電平信號輸入控制電路模塊(7 )，控制電路模塊(7 )輸出控制指令給車體(9 )。
全文摘要
一種感應式循跡小車及其循跡方法，在循跡電路模塊上安裝有多個功能相同的金屬探測器電路，各電路的輸出端口通過連接線與控制電路模塊連接、輸入端與感應探頭連接，各金屬探測器電路都設有一個可以調節(jié)探測靈敏度的電位器RP，當感應探頭靠近金屬物體時，金屬探測器電路輸出端口的電平會發(fā)生變化，電平信號輸入控制電路模塊，控制電路模塊輸出控制指令給車體。本發(fā)明用鋁箔膠帶代替黑色膠帶作小車軌跡線路，提高了循跡小車運行的穩(wěn)定性和可靠性，拓寬了循跡小車活動的空間。同時，可以把鋁箔膠帶粘貼在繪制有不同圖案的寫真紙或噴繪布的背面，形成隱形軌跡線路?？梢詰糜诟鞣N動態(tài)的樓盤模型、商業(yè)模型，軍事模型的演示。
文檔編號G05D1/02GK102141813SQ201110094860
公開日2011年8月3日 申請日期2011年4月15日 優(yōu)先權日2011年4月15日
發(fā)明者劉遠明, 李道霖, 王宏偉 申請人:三峽電力職業(yè)學院