哈尔滨工业大学华德应用技术学院 Delta三角洲技术报告 - 图文

第二章 硬件结构设计

电压检测LM2940-5电池系统摄像头编码器电机驱动电机舵机 图2.1 电源框图

2.4 电机驱动模块

电动机产生驱动力，而电机驱动则是产生相应的激励电压和电流，电机驱动是典型的功率驱动部件，我们起初设计系统的时候使用的飞思卡尔33886作为功率驱动电路。为了降低导通内阻，提高带负载能力。我们采用多个33886并联的方案，由于芯片一致性问题，总是导致一个过热另一个凉。而我们又不方便找到更多这种芯片，故放弃。

33886内部也是采用的“H桥”结构，不如直接制作一个大功率的桥来驱动电动机，这里采用开关电源常用的MOS管组成驱动桥，桥的上臂是P沟道的MOS管而桥的下臂是N沟道的MOS管。最终再将两个相同的桥直接并联获得更好的驱动效果。MOS管的栅极往往需要很高电压才能完全开启，将单片机输出的TTL电平直接通过一个CMOS反向器进行电压放大，让它能足以推动这些MOS管。具体电机驱动实验模块如图2.2所示。

图2.2 电机驱动实验模块

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第四届全国大学生智能汽车邀请赛技术报告

2.5 速度传感器解码模块

车模运行是经常需要刹车，而传统的机械刹车系统是由刹车蹄块和刹车

盘或刹车轮毂组成的。当需要刹车时候，刹车蹄块被施加一个很大的力压到刹车盘上，使之做相互摩擦，将动能转化为热从而刹车。车模并没有这样的结构，通过讨论我们发现加入这样的机械装置很复杂，因而最终选择大家通用的电动机反向制动。增量编码器只能反馈速度大小，并不能反馈速度的方向。实验中，如果我们加入很大刹车力，并且刹车时间足够长就有导致电动机在刹车过度后反向旋转的恶性问题。

我们使用的速度编码器为2相输出，其输出相位差正好为90度，我们设计了一个简单的解码电路，使得速度编码器只能输出车模向前行驶速度。这样车模刹车就不可能再刹车过度造成车模倒着跑。解码电路采用了数字电路组成也是对速度编码器和单片机很好的隔离和保护，增加稳定性。

2.6 电路板设计

车模的电池位置我们并没有改动，最终考虑将电路板放置车模底牌的前面，电路板设计全部采用贴片工艺，这样的设计能减少车体的整体重量。实验用车模电路如图2.3所示。

电路板上大面积覆铜，增加稳定性。对高频的信号线和大电流线进行特殊处理。高频信号线尽量避免同样几个高频信号线平行走线，避免和容易受到干扰的信号线放到一起，高频信号线周围尽量放置大面积覆铜。我们的电路板结构紧凑因此不能排布很粗的线，当遇到大电流线我们采用的是去除阻焊漆加覆焊锡的办法。整个电路板设计全部采用手动布线，可靠性很高。电路板交付生产商生产一次性成功。图2.4和图2.5所示的分别是电路板仿真图和最终的电路板。车模总体电路原理图见附录A。

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第二章 硬件结构设计

图2.3 实验用车模电路

图2.4 电路板仿真图

图2.5 最终电路板

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2.7 本章小结

硬件电路的可靠运行是整个系统正常工作的基础，本章对车模整体的硬件结构作了详细地介绍，具体叙述了图像传感器、速度传感器的选择和电源、电机驱动、解码模块部分等，最终给出了所设计的电路板。

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