无线充电小车项目

时间  2020-07-26 标签 无线 充电 小车 项目 
**无线充电小车**

摘要web

本系统使用无线充电与超级电容，可安全，快速，有效的为小车提供电能。该设计是利用近场感应，也就是电感耦合，是由震荡电路产生交流信号，经波形电路处理后，最后由功率放大器将波形放大，造成交流电，发射端线圈以交流电推进而产生交流电磁场，从而将能量从发射端转移到接收端。经过桥式电路整流和滤波电容滤波成直流电给小车内部超级电容充电，当无线充电发射器中止充电时，使用继电器自动控制开关，经MT3608DC-DC变换给小车供电，从而实现无线充电电动小车前进。安全

目录
1、方案设计及论证 ………………………….1
系统框图 ………………………………………..1
驱动选择 ………………………………………..1
小车选择 ………………………………………..2
自动开关选择 …………………………………2
2、理论分析与计算 ………………………….3
3、电路与程序设计…………………………………4
4、测试方案与测试结果 ………………………….6
调试方案 ………………………………………..6
调试仪器 ………………………………………..6
调试结果 ………………………………………..6
调试分析 ………………………………………..6
测试结果 ………………………………………..7
5、结论与心得…… …………………………………7svg

这里写图片描述

系统框图
驱动选择
方案一：使用集成电机驱动芯片L298N，该芯片采用桥式驱动电路，内部包含四通道逻辑驱动电路，能够直接驱动两个直流电机，而且体积较小，须要接的外部器件也比较小，所以板子能够作的比较小，方便在小车上安装与使用，可是会有必定的损耗。L298N内部电路以下
这里写图片描述
方案二：因为只要求小车直线前进，不须要驱动来控制小车运行方向与速度，因此能够去掉驱动，输出直接链接电机，这样可以减少损耗，同时又能减重，综上分析，采用方案二
小车选择
方案一：设计小车为四轮小车，小车采用四轮驱动，每个车轮都由一个直流电机控制。底盘为坚固的亚克力板，以防止小车变型；该小车优势在于抓地性比较好，直线行驶过程当中方向不易改变，但耗费电量速度较快，影响其爬坡能力。
方案二：设计小车车体为三轮小车，小车采用两轮驱动，两轮各用一个直流电机执行，前轮为一万向轮。耗费电量速度慢，但方向容易改变，咱们将万向轮固定住，综合考虑采用方案二
自动开关的选择
方案一：使用PMOS管IRF9540做为开关，优势在于基本没有损耗，通过测试，IRF9540N栅级电压不够，mos管的DS一直处于导通状态，升高电压便可，但充电小车没法达到其启动电压，IRF9540作开关电路图以下所示
这里写图片描述
方案二：使用继电器做为控制开关，当线圈通电，动铁芯在电磁力做用下动做吸合，带动动触点动做，使常闭触点分开，常开触点闭合；从而实现超级电容充电的目的，当线圈断电，动铁芯在弹簧的做用下带动动触点复位，通过DCDC升压，超级电容开始供电给电机，从而实现控制小车断电后自动前进的目的。在电路中要给继电器并联一个IN4007，由于继电器电磁鉄线圈是电感元件，它在切断电源的瞬间要产生很高的自感电压，其方向与电源电压相反，此时二极管导通，消除了此电压，避免了自感电压对电路中电路元件的损坏。电路图以下所示：
综上分析，采用方案二。这里写图片描述
理论分析与计算测试

1.本系统使用超级电容进行储能，咱们对超级电容进行并联以提升容量，电容的储电量和电压平方成正比，因此均衡功率输出的时候，前一阶段电压降低比较慢，后面逐渐加速愈来愈快，直到下降到某个不可用的电压之下。则使用DC-DC电路来解决这一问题。
2.因电容两端电压不能突变的特性，在上电初始阶段，电容器件形同“短路”，将造成极大的浪涌充电电流，会对整流模块很大的电流冲击而损坏，因此，咱们在整流和电容储能回路之间串入了限流电阻。
3.本系统使用LM317构成的恒流源，从而为电路提供恒定电流，如下是LM317构成的恒流源的工做原理这里写图片描述
经测试，它对充电过程限流，对放电过程限压做用过强，故舍弃此模块。
4.DCDC使用MT3608，该器件是一个恒定频率,6针SOT23电流模式的升压转换器,适合小型,低功耗应用。MT3608包括欠压锁定、电流限制和热过载保护,以防输出过载时损坏。工做原理图以下图：
这里写图片描述
5.由震荡电路产生交流信号，经计算可得F=1/[2π×（LC）^1/2]，则F=50K.T=1/F=20μs.能够获得PWM波的周期应该为20μs
电路与程序设计设计

无线充电发射端由震荡电路产生交流信号，经波形电路处理后，最后由功率放大器将波形放大，造成交流电，发射端线圈以交流电推进而产生交流电磁场，电路图以下所示这里写图片描述
小车电路图以下
这里写图片描述
PWM波程序：3d

include “stm32f4xx.h”

include “t0.h”

include “led.h”

include “delay.h”

extern u8 a;
void t3_init(u16 arr,u16 psc)
{调试

TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBasestruture;
NVIC_InitTypeDef NVIC_Initstrue;
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3,ENABLE);
TIM_TimeBasestruture.TIM_Period=arr;
TIM_TimeBasestruture.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;
TIM_TimeBasestruture.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;
TIM_TimeBasestruture.TIM_Prescaler=psc;code

TIM_TimeBaseInit(TIM3,&TIM_TimeBasestruture);
TIM_ITConfig(TIM3,TIM_IT_Update,ENABLE);
NVIC_Initstrue.NVIC_IRQChannel=TIM3_IRQn;
NVIC_Initstrue.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;
NVIC_Initstrue.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=1;
NVIC_Initstrue.NVIC_IRQChannelSubPriority=1;
NVIC_Init(&NVIC_Initstrue);
TIM_Cmd(TIM3,ENABLE);

}
void TIM3_IRQHandler(void)
{
if(TIM_GetITStatus(TIM3,TIM_IT_Update)==1)
{xml

a++;
    if(a==20)
    a=0;

    if(a==0||a==10)
    led1=!led1;

    if(a==1|a==9)
            led2=!led2;

TIM_ClearITPendingBit(TIM3,TIM_IT_Update);
}

}blog

测试方案与测试结果
调试方案
测试方案1：发射端于接收端距离不变，经过改变并联电容数量，检测电容电压，以及小车能前进的距离，反复实验取平均值，来肯定最佳的并联电容数量。
测试方案2：电容大小不变，经过改变发射端与接收端的距离，检测小车能上坡的距离，反复实验取平均值，来肯定最佳的限流电阻。
调试仪器
秒表，直尺，5V电源
调试结果
调试方案一
序号 电容大小
（单位：F） 电容电压最大值
（单位：V） 小车前进距离
（单位：m）
1 2 5.0 0.6
2 3 5.0 2.0
3 4 4.9 5.0
4 5 4.5 6.6
5 6 4.2 8.2

调试方案二
序号 发射端与接收端距离
（单位：mm） 小车上坡距离
（单位：m）
1 15 1.03
2 10 1.24
3 5 1.42
4 2 1.78

调试分析 硬件选择须要大量的调试与测试，找到最适合运动状态的硬件。若是少许的实验数据并不能实现小车运动的最优距离，经过测试获得的数据选取最佳电容大小为6F，并且发射端与接收端距离越近，小车上坡距离越远。 测试结果 通过大量的调试，肯定最佳方案后进行屡次测试，在水平路面上充电一分钟可前进距离平均为8.8米，在斜坡上可爬坡最大角度为35°距离为1.1米 结论与心得 通过这段时间努力奋战，从开始准备到第一时间接到项目，一直都全身心地投入项目之中。虽然尝试过之前的制做相似的题目，在制做硬件时遇到了一些问题，时间很急，并且尚未开始调试，通过屡次更改方案，虽然浪费了很多的时间，可是仍是成功的完成了硬件的调试。有辛酸也有欣喜，每当取得一点点的进步，都会欣喜若狂。也许此次经历咱们不是最艰难的，但咱们必定是最努力的，虽然最终成品不是那么满意，但也不会有遗憾。至少努力了，奋斗了。固然还要感谢学校老师后勤工做支持，是咱们能安心作项目。

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