Circuito de carro que segue linha e desvia de obstáculo

Circuito de carro que segue linha e desvia de obstáculo, Você está interessado em projetar um circuito de carro de rastreamento de linha e desvio de obstáculos? Junte-se ao nosso workshop para aprender sobre os requisitos de design, programa geral, composição do circuito, design de PCB e notas de depuração. Não perca esta oportunidade de aprimorar suas habilidades em circuitos digitais e analógicos.

O design requer o uso de circuitos digitais para rastreamento e circuitos analógicos para evitar obstáculos. O programa de design geral envolve o uso de uma porta NAND e um transistor infravermelho para determinar se dirigir ou não com base na detecção de luz infravermelha. Dois conjuntos de sinais de entrada são usados em um comparador para alcançar a função de evitar obstáculos. O circuito inclui um circuito de alimentação, circuito de acionamento do motor, circuito de sinal de rastreamento digital e circuito de sinal de evasão de obstáculos analógicos. Após concluir o design esquemático, o design do PCB envolve a definição da forma do PCB e a disposição dos componentes. A fiação do PCB é dividida em alinhamento da camada superior e inferior. Por fim, existem notas sobre a depuração do circuito após a soldagem e uma lista de materiais necessários para o circuito.

Esquema carro que segue linha e desvia de obstáculo

1 Requisitos de design

Projetar um carro de rastreamento de linha simples com desvio de obstáculos, requer o uso de circuitos digitais para alcançar a função de rastreamento e circuitos analógicos para alcançar a função de desvio de obstáculos.

2 Programa de design geral

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De acordo com os requisitos de design, o uso da porta NAND 74HC00N com transistor infravermelho determina a condução ou não com base na detecção ou não de luz infravermelha pelo transistor receptor. O sinal de entrada da porta NAND alcança o rastreamento do circuito digital. Usando o comparador LM393 com diodo infravermelho, também visa determinar a condução ou não com base na detecção ou não de luz infravermelha pelo transistor receptor. Dois conjuntos de sinais de entrada são inseridos no comparador para alcançar a função de desvio de obstáculos do circuito analógico.

3 Composição do circuito

3.1 Circuito de alimentação

O uso de duas baterias secas de 1,55 volts para alimentação, cada bateria seca tem 1,5 volts, duas em série resultam em 3 volts, para atender às necessidades mínimas de alimentação do chip. Através do interruptor deslizante de três posições, é possível alternar entre as funções de trajetória e desvio de obstáculos. Os capacitores C1 e C3 são capacitores de armazenamento de filtro, quando o motor começa a funcionar, as correntes transitórias são grandes e o capacitor de 100uF pode ajudar a descarregar a bateria.

3.2 Circuito de Acionamento do Motor

O polo positivo da bateria é conectado ao polo positivo do motor, e o polo negativo é controlado para conduzir através do transistor, de modo que quando o sinal de rastreamento digital ou de evasão de obstáculos analógicos é gerado, o polo base do transistor é controlado para realizar o controle dos pneus esquerdo e direito, e realizar as funções de rastreamento e evasão de obstáculos.

3.3 Sinal Digital de rastreamento

U2 e U3 são LEDs transmissores infravermelhos, e LED3 e LED4 são diodos receptores infravermelhos correspondentes aos bits, que são instalados em ambos os lados das rodas dianteiras do carro. O princípio é analisado da seguinte forma:

1. Quando o carro começa a se mover e toca o papel branco, ocorre reflexão de luz infravermelha, que é recebida pelo tubo receptor, fazendo com que ele conduza; ao tocar a linha preta, a luz infravermelha é absorvida e o tubo receptor é desligado.
2. O 74HC00N é uma porta nand, que quando tocado pela linha preta, desliga o diodo receptor. O OUT1 produz um nível alto de saída, correspondendo a uma saída baixa em OUT1 e uma saída alta em OUT3.
3. Neste momento, a saída alta de OUT3 flui através do transistor do motor, controlando a condução em três estágios e girando o motor. Os veículos na rota do mapa constantemente tocam a linha preta e a linha branca, assim ligando e desligando constantemente o transistor, para realizar a função de patrulha em torno da linha preta no trajeto.

3.4 Sinal Analógico para evitar obstáculos

IR1 e IR2 são diodos transmissores infravermelhos e CGQ1 e CGQ2 são os respectivos transistores receptores infravermelhos (fototransistor), instalados em ambos os lados da frente do veículo. O diagrama esquemático é analisado da seguinte forma:

1. Quando o carro está em movimento e não há obstáculos à frente do carro, o sinal do transmissor infravermelho não será recebido, o transistor receptor é desligado, a entrada isotrópica do comparador 393 é a tensão da bateria, a tensão é maior que a entrada invertida, neste momento, o comparador 393 emite um nível alto, controlando o veículo para andar para frente.
2. Quando há um obstáculo à frente do veículo, o sinal de emissão infravermelho é recebido pelo transistor receptor, o transistor receptor conduz, o comparador 393 está baixo na mesma entrada, a tensão é menor que a entrada invertida, neste momento, o comparador 393 emite um nível baixo, e a roda correspondente para de girar, permitindo assim a realização da direção. O projeto do carro de rastreamento digital-analógico e de evitação de obstáculos envolve o uso de circuitos digitais e analógicos para alcançar suas funções.
3. O programa de design geral inclui a utilização de uma porta NAND 74HC00N com um diodo infravermelho para determinar a condução com base na detecção da luz infravermelha pelo transsistor receptor. Isso permite a função de rastreamento do circuito digital. Além disso, um comparador LM393 com um led infravermelho é usado para inserir dois conjuntos de sinais no comparador, alcançando a função de evitação de obstáculos do circuito analógico. A composição do circuito do carro inclui um circuito de alimentação que utiliza duas baterias secas de 1,5V, um circuito de acionamento do motor que controla os pneus esquerdo e direito, e um circuito de rastreamento de sinal digital que utiliza tubos transmissores e receptores infravermelhos para detectar linhas pretas em um fundo branco. Além disso, um circuito de evitação de obstáculos de sinal analógico é usado, utilizando diodos transmissores e receptores infravermelhos para detectar obstáculos à frente do carro, permitindo a direção quando necessário. No geral, esse design permite que o carro rastreie linhas e evite obstáculos de forma eficaz.

4 Projeto de PCB

Após concluir o projeto esquemático, preste atenção em verificar se o circuito está conectado corretamente, se há alguma rede faltando ou desconectada. Após todas as verificações estarem corretas, clique em Design: Esquemático para PCB no menu superior do esquemático para iniciar o projeto de PCB.

4.1 Design de Contorno

Após gerar o PCB, você precisa definir uma forma para o PCB, o tamanho da forma precisa ser baseado no número de componentes e no tamanho do design da carcaça, seguindo o princípio de tamanho correto e bonito. No projeto da forma, é necessário levar em consideração a posição do motor e dos pneus, para garantir que os pneus e a placa de PCB não interfiram um no outro.

4.2 Layout dos Componentes

Os dispositivos esquemáticos transferidos para o PCB após o layout dos componentes são relativamente caóticos, a segunda etapa no design de componentes de PCB precisa ser categorizada e layout, a classificação é baseada na colocação dos dispositivos de cada circuito, usando a função de transferência de layout fornecida pelo Jialitron EDA, é possível fazer o layout de cada módulo de circuito rapidamente, preste atenção em posicionar o tubo de alinhamento infravermelho na borda da placa, para reduzir interferências desnecessárias.

4.3 Fiação PCB

O alinhamento da PCB é dividido em alinhamento da camada superior e alinhamento da camada inferior ao projetar uma placa de circuito de dupla camada, em que o alinhamento da camada inferior é vermelho por padrão e a camada inferior é azul, e o alinhamento também está conectando fios de cobre na placa de circuito. Basta selecionar a camada em Camada e Elemento e, em seguida, conectar os pads de duas redes idênticas. A conexão aparentemente simples, mas também precisa ser ajustada e otimizada constantemente, a disposição dos componentes também afetará a dificuldade do alinhamento, na disposição de um pouco mais de consideração para o alinhamento será muito mais simples, no alinhamento para fornecer os seguintes pontos de referência recomendações:

1. A linha de energia é definida como 40mil, a linha de sinal é definida como 10mil;
2. a prioridade de alinhamento é considerar o alinhamento da camada superior, se a camada superior não puder ser conectada suavemente, considere o alinhamento da camada inferior;
3. GND não precisa ser roteado diretamente para a camada inferior de cobre, pode ser;
4. O processo de alinhamento dá prioridade a linhas retas, os lugares que precisam ser dobrados devem ter cantos embotados ou curvas em arco;
5. Após a conclusão do alinhamento, adicione a marcação adequada em serigrafia para explicar o propósito da placa de PCB e as funções da interface.

5 Notas de Depuração

1. Depois de concluída a soldagem, não insira a bateria primeiro, primeiro use o multímetro para testar se há curto-circuito usando a engrenagem liga-desliga;
2. Quando for constatado que a operação do veículo não pode realizar o propósito, ajuste o valor do resistor ajustável para mudar a sensibilidade;
3. Você pode testar cada valor de tensão de entrada com um multímetro, para conhecer mais claramente a mudança de tensão correspondente;
4. Na compra do chip, é preciso prestar atenção à bateria de 3V para atender à tensão mínima de operação do chip, caso contrário, pode-se tentar usar três baterias em série.

Lista de material Circuito de carro que segue linha e desvia de obstáculo

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• Comprar motor TT
• comprar kit para montar de carro que desvia de obstáculo
• PDF datasheet 74HC00N – 4 independent 2-input NAND gates
• PDF datasheet LM393 – Voltage comparator
• PDF datasheet SS8050 – NPN transistor
• PDF datasheet IR333C-A – 5mm Infrared (IR) LED
• PDF datasheet PD204-6B/L3 – 3mm Silicon PIN Photodiode
• PDF datasheet IR204C-A-L – 3mm Infrared (IR) LED
• PDF datasheet PT333-3B – 5mm Phototransistor NPN

Fonte: https://oshwlab.com/oshwlab/tracking-and-obstacle-avoidance-car-combining-digital-and-analog-modeling