智能尋軌器A型

智能尋軌器A型譚王毅501簡介：2008年，經(jīng)國家體育總局航空無線電模型運動管理中心批準，全國青少年電子制作錦標賽又推出了智能尋軌器（原智能車）競賽項目，也相應(yīng)設(shè)有單項獎、全能獎和團體獎。關(guān)于智能尋軌器，我們將從構(gòu)造、原理、制作、競賽四個方面作簡單的介紹。有哪些零件。構(gòu)造：一、機械部分

機械部分由：1、主架、2、主輪、3、尾輪、4、升降板、5、伸縮板和附件（螺絲、螺帽、墊片、防滑圈等）組成。二、電路部分原理圖原理簡介二、電路原理簡介1、智能尋軌器的運動狀態(tài)是由電動機的停或轉(zhuǎn)來確定的。M1停止、M2轉(zhuǎn)動，智能尋軌器左轉(zhuǎn)彎；M2停止、M1轉(zhuǎn)動，智能尋軌器右轉(zhuǎn)彎；M1、M2都停止，智能尋軌器停止運動；M1、M2都轉(zhuǎn)動，智能尋軌器直線前進（若兩電機轉(zhuǎn)速不一致，則會發(fā)生偏轉(zhuǎn)）。2、電動機的?；蜣D(zhuǎn)是通過三極管的截止或?qū)▉砜刂频?。V1截止、M1停止，指示燈D3亮；V1導通，M1轉(zhuǎn)動，D3熄滅；V2截止、M2停止，指示燈D4亮；V2導通，M2轉(zhuǎn)動，D4熄滅。3、三極管的截止或?qū)ㄊ怯呻p運放LM358的輸出端電位的高、低來決定的。雙運算放大集成電路（簡稱雙運放）LM358的8、4腳接電源正、負極，1、2、3腳為一組運放，5、6、7腳為另一組運放。1、7腳為各組的輸出端，3、5

原理簡介2腳為各組的同相輸入端，2、6腳為各組的反相輸入端。只有當同相輸入端電位高于反相輸入端電位時，輸出端才會是高電位，對應(yīng)的三極管才會導通、對應(yīng)的電動機才會轉(zhuǎn)動；反之，輸出端為低電位，對應(yīng)的三極管截止、對應(yīng)的電動機停止。4、影響同、反相輸入端的電位高、低的主要因素

（1）、2、6腳反相輸入端的電位，可以分別通過500k電位器來調(diào)節(jié)。（2）、3、5腳正相輸入端的電位，取決于光耦的工作狀態(tài)。每個光電耦合傳感器（簡稱光耦）都由一只紅外發(fā)射管和一只反向接入的光電二極管組成。光電二極管只有接收到紅外線時，才有電流通過該管，通過的電流大小取決于接收到的紅外線強弱。光電二極管通過的電流越大，則同相輸入端3或5腳的電位越高。由于軌道的白色部位反射紅外線的能力比黑色部位強，智能尋軌器光耦處在白色部位時通過光電二極管的電流，比處在黑色部位時大，這時同相輸入端的電位就高于反相輸入端的電位（反相輸入端的電位通過500k電位器調(diào)在合適位置時），輸出端為高電位，對應(yīng)的三極管導通，對應(yīng)的電動機轉(zhuǎn)動；反之，電動機停止。當左、右電動機都轉(zhuǎn)動時，智能尋軌器向前；當左、右電動機都停止時，智能尋軌器停止；當左、右電動機中一個在轉(zhuǎn)動，另一個停止時，智能尋軌器就會向停轉(zhuǎn)電機側(cè)拐彎，這就是智能尋軌器能自動尋軌的機理。5、部分元器件的作用1）、穩(wěn)壓二極管D1反向接入電路時，它兩端的電壓較穩(wěn)定。500k電位器與穩(wěn)壓管并聯(lián)，電位器兩端電壓也相對穩(wěn)定，從而使運放的反向輸入端的電位也穩(wěn)定。（2）、500k電位器用來調(diào)節(jié)反相輸入端電位的高低。（3）、綠色發(fā)光二極管D2是電源指示，若穩(wěn)壓二極管不是反向接入的，D2就不會亮；紅色發(fā)光二極管D3、D4為智能尋軌器轉(zhuǎn)彎指示燈。綜上所述，當智能尋軌器在軌道的直道上開始行駛時，由于左、右兩個光耦的光電二極管都能接收到白色區(qū)域反射的較強的紅外線，這時雙運放的左、右兩個同相輸入端的電位都高于各自對應(yīng)的反相輸入端電位，于是雙運放的左、右兩個輸出端都處于高電位狀態(tài)，使左、右兩個8050三極管都導通，左、右兩個電機都轉(zhuǎn)動，智能尋軌器就直線前進。顯然，此時紅色光二極管D3、D4都不會亮的。當智尋軌器向前行駛過程中，遇到軌道向右轉(zhuǎn)彎時，右邊光耦的發(fā)射管發(fā)出的紅外線碰到黑色軌道，幾乎全被吸收，接收光電二極管幾乎沒有電流通過（或通過的電流很?。谑请p運放右部的反相輸入端的電位高于同相輸入端電位，則右輸出端處于低電位，右三極管截止，右電機停止轉(zhuǎn)動，智能尋軌器就向右轉(zhuǎn)彎；此時3V的電機電源幾乎全加在紅色發(fā)光二極管D4的路回上，使右轉(zhuǎn)指示燈D4點亮。遇到跑道向左轉(zhuǎn)彎時，智能尋軌器就向左轉(zhuǎn)彎的機理相同，不再重述。（三）智能尋軌器的制作

一、電路部分的制作電路實際的印刷電路板上，并無元器件標志。初學者拿到印刷電路板后，找到印刷電路板上的定位標志（上圖在左上角），把這個標志也轉(zhuǎn)到左上角，其它元器件的位置就不難確定了。（2）、印刷電路板無銅箔面焊接前應(yīng)練習將元器件插入印刷電路板中。這里的元器件，除三只發(fā)光二極管外，都是從無銅箔面插入的（3）、印刷電路板裝配實物圖2、主要元器件介紹（1）、光電耦合傳感器光耦的發(fā)射管是淺蘭色（幾乎透明）的，是發(fā)射紅外線的發(fā)光二極管，而深蘭（幾乎是黑色）色的是接收紅外線的光電二極管。裝配時應(yīng)把發(fā)射管插在印刷電路板的前端（外沿），注意塑料定位腳插入位置。發(fā)射或接收管掉出后，可按上述確定發(fā)射管和接收管，還要象判斷發(fā)光二極管一樣，較長的腳是二極管的正極，較短的是負極。要注意接收管是反向接入電路的。（3）、印刷電路板裝配實物圖（2）、雙運放LM358關(guān)于雙運放LM358工作原理，前面己作筒單介紹，在裝配時，應(yīng)先將八腳管座插入印刷電路板進行焊接，待完成印刷電路板全部元器件的焊接后，方可把LM358集成塊插入八腳管座，并注意定位標記的吻合。（3）、印刷電路板裝配實物圖（3）、穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓管是反向接入電路的，標有黑圈的負極應(yīng)接向電源的正極端。上左為電路符號和實物示意圖，右圖為實物照片。發(fā)光二極管的特殊裝法：銅箔面插入，銅箔面焊接。因為大多數(shù)元器件是從無銅箔面插入的，用圖43會感到不方便。那么你可參考圖45。這是元器件在無銅箔面的位置。注意：首先要把印刷電路板的定位標志轉(zhuǎn)到右上角，其它元器件的位置就不難確定了。3、制作注意點（1）、三只發(fā)光二極管根據(jù)需要從銅箔面插入焊接的，不要搞錯。（2）、470ｕF電解電容應(yīng)平臥處理，防止行駛時觸地。（3）、印刷電路板上應(yīng)先焊好5根導線：

黑色導線（引向開關(guān)----電源負極）；左紅、蘭導線（引向左電機的電源線----注意極性）；右紅、蘭導線（引向右電機的電源線----注意極性）；另有一根白導線（引向電源+4.5V）和一根紅導線（引向電源+3V）應(yīng)放在總裝時再焊接。3、組裝印刷電路板、升降板和伸縮板

（1）、組合升降板和伸縮板：把升降板插入伸縮板的滑槽內(nèi)，用螺絲B把升降板和伸縮板組合在一起。3、組裝印刷電路板、升降板和伸縮板（2）、組裝印刷電路板：用螺絲A把把印刷電路板固定在升降板的下面（元器件向地面），使三個發(fā)光二極管通過三個小孔伸到升降板的上面。3、組裝印刷電路板、升降板和伸縮板（3）、安裝伸縮板、升降板、印刷電路板組合：用螺絲B把伸縮板、升降板印刷電路板組合固定在車架上。3、制作注意點4、裝主輪：裝上主輪，并在輪槽中套上防滑圈。2、裝電動機

用螺絲A把電動機固定在主架上（左、右不同，不能搞錯）。5、裝尾輪：

見下圖《尾輪的組裝》，螺栓C、尾輪支架和上螺帽之間不能固得太緊，要讓尾輪轉(zhuǎn)動靈活自如，下螺帽與上螺帽之間必須固得很緊。在車架與尾輪支架之間應(yīng)裝墊片，用來減小兩個塑料件之間轉(zhuǎn)動摩擦。

2、裝電池盒：

用螺絲A把電池盒裝在主架上。整理線路三、智能尋軌器的總裝1、連接電路請參考圖48與49間的<導線連接圖>印刷板白線------電池盒白線印刷板黑線------開關(guān)------電池盒黑線印刷板中紅線------電池盒紅線,也可直接焊在電動機上印刷板左紅線------左電機正端（右焊腳）印刷板左藍線------左電機負端（左焊腳）印刷板右紅線------右電機正端（右焊腳）印刷板右藍線------右電機負端（左焊腳）

仔細查看印刷電路板裝配圖就會發(fā)現(xiàn)電源+3V紅線、左、右電機的兩根紅線都是接在同一條銅箔上（相當于同一連接點），可以移到印刷板外來連接。我們可以直接由電源+3V紅線接任一電機的正端焊片，再由此焊片用紅導線焊到另一電機的正端焊片上。因此，我們可以采用下述方法來完成電路的連結(jié)。把印刷電路板上的四根、（藍、白、黑、藍）導線穿過伸縮板下部的空槽，再完成導線的連接。印刷板白線------電池盒白線印刷板黑線------開關(guān)------電池盒黑線印刷板左藍線------左電機負端（左焊腳）印刷板右藍線------右電機負端（左焊腳）電池盒紅線------左電機正端（右焊腳）-----右電機正端（右焊腳）說明書（正反）三、智能尋軌器的總裝四、智能尋軌器的調(diào)試A、總裝后的調(diào)試1、做測試板：先用白色卡片紙做一張名片大小的調(diào)試板，將其一半涂成不反光的黑色。2、初測傳感器靈敏度：

裝上電池，合上開關(guān)，將傳感器朝上放平，接通開關(guān)，手拿調(diào)試板，在傳感器上方2—3㎝處，白色板面正對傳感器時，電動機轉(zhuǎn)，相應(yīng)的發(fā)光二極管不亮，黑色板面正對傳感器時，電動機停，相應(yīng)的發(fā)光二極管亮。無卡片紙時受環(huán)境影響，電動機可轉(zhuǎn)或不轉(zhuǎn)。若靈敏度不理想，按第3條調(diào)節(jié)。3、調(diào)節(jié)傳感器靈敏度：

500k電位器一般設(shè)置在中間位，要增加靈敏度，則應(yīng)向順時針方向調(diào)節(jié)（即電位器滑臂向電源負端移），否則相反4、調(diào)節(jié)尾輪：

尾輪要轉(zhuǎn)動靈活，否則將影響智能尋軌器轉(zhuǎn)彎性能。B、專用軌道上的調(diào)試在總裝的調(diào)試后，還必須在專用軌道上反復進行行駛調(diào)試，主要靠調(diào)節(jié)兩個500k電位器來調(diào)節(jié)兩個光耦傳感器的靈敏度。智能尋軌器常常偏離軌道的原因有：1、傳感器的靈敏度沒有調(diào)至理想狀態(tài)；2、車速較快；3、左、右傳感器的靈敏度不一致；4、左、右輪摩擦力不一致；5、升降板的高、低及伸縮板的前、后對智能尋軌器的反應(yīng)能力也有影響。（四）、智能尋軌器競賽注:競賽規(guī)則以當年公布的為準,本教材的所有規(guī)則僅供參考.A、智能尋軌器競賽規(guī)則一、競賽項目1、高中﹑初中、小學組智能尋軌器制作賽（簡稱制作賽）。2、高中﹑初中﹑小學組智能尋軌器行駛賽（簡稱行駛賽）。二、競賽辦法1、智能尋軌器制作賽：參賽選手自帶制作工具和未經(jīng)任何處理的指定智能尋軌器制作套材，在規(guī)定時間內(nèi)（40分鐘），完成智能尋軌器的制作和初步調(diào)試，要求智能尋軌器具有遇黑色停、白色轉(zhuǎn)的功能和正常行駛功能。2、智能尋軌器行駛賽：參賽選手在規(guī)定時間內(nèi)（20分鐘），完成智能尋軌器的調(diào)試后，按序在指定的軌道上連續(xù)完成兩次計分、計時的行駛。三、評判規(guī)定1、智能尋軌器制作賽評判規(guī)定凡屬下列情況之一者，均判智能尋軌器制作不合格（無成績）或給予加時處罰：（1）、事先對智能尋軌器元器件進行加工處理；（2）、末按圖紙和說明書要求制作；（3）、自行增減元器件；（4）、未能在限定時間內(nèi)完成制作；（5）、電動機沒有見黑色停、見白色轉(zhuǎn)的功能；（6）、不能演示正常行駛功能；（7）、演示時發(fā)生另部件脫落；（8）、發(fā)光二極管的指示功能不正常；（9）、主動或被動給予或接受別人幫助者；（10）、不服從裁判，又不按程序提出申訴，并嚴重影響競賽進行者，違反錦標賽其他有關(guān)規(guī)定者。三、評判規(guī)定22、智能尋軌器行駛賽評判規(guī)定：凡屬下列情況之一者，均判這次智能尋軌器行駛不合格（無成績）：（1）、裁判尚未發(fā)出“預備----開始”的口令，智能車己啟動；（2）、智能尋軌器起駛時尾輪壓到或超越起點線；（3）、行駛中指示燈工作不正常；（4）、行駛中發(fā)生另部件脫落；（5）、更換了裁判做了標記的另部件；（6）、在行駛過程中對智能尋軌器提供任何幫助者；（7）、主動或被動給予或接受別人幫助者；（8）、智能尋軌器行駛時間超過3分鐘而不能停止者。（9）、不服從裁判，又不按程序提出申訴，并嚴重影響競賽進行者，違反錦標賽其他有關(guān)規(guī)定者。四、名次評定1、智能尋軌器制作賽名次的評定：智能尋軌器制作判定合格的選手，以其完成制作的時間作為制作成績（精確到秒）。制作時間少者，名次在先。智能尋軌器制作判定不合格的選手，則無成績，不參與名次的評定。四、名次評定22、智能尋軌器行駛賽名次的評定：參賽選手的智能尋軌器在行駛賽中，停止行駛時，所用時間為行駛時間（精確到秒）；所在區(qū)域的分值為行駛分值。若行駛中偏離跑道，則以正常行駛的最后行駛時間和行駛分值為本次行駛賽成績。分值評判以尾輪為依據(jù)，若尾輪正好停在分界線上，以低分計。連續(xù)兩次行駛賽成績之和為該選手最終成績。分值多者名次在先，分值相同時，以行走時間少者名次在先。五、獎勵辦法1、個人單項等級獎：按競賽項目(智能尋軌器制作賽和行駛賽)分別以高中、初中、小學3個組別統(tǒng)計單項名次。根據(jù)參賽人數(shù)和單項名次，各單項(智能尋軌器制作賽和行駛賽)分別設(shè)一、二、三等獎若干名。五、獎勵辦法2、個人全能名次獎：個人全能名次，以個人各單項(智能尋軌器制作賽和行駛賽)名次之和排列個人全能名次（不得缺項），排名并列，以總時間少者名次在先。各組分別有10人(含)以上選手參賽的取前6名，6--9人參賽的取3名，3--5人參賽的取1名。五、獎勵辦法3、單項團體等級獎：各組別男、女各3人(含)以上選手獲得個人單項(智能尋軌器制作賽和行駛賽)名次的團體，可參加單項團體獎的評定。分別以成績最好的男、女各3名選手名次之和排列組別單項(智能尋軌器制作賽和行駛賽)團體名次，根據(jù)各組別參賽隊數(shù)按比例取一等獎、二等獎、三等獎若干名（已獲得組別全能團體名次的隊，不再參加組別單項團體等級獎評比）。五、獎勵辦法4、全能團體名次獎：各組別男、女各3人(含)以上選手獲得個人全能名次的團體，可參加全能團體名次獎(即團體獎)的評定，分別以成績最好的男、女各3名全能名次選手的名次之和排列組別團體名次，排名并列，以總時間少者名次在先。各組分別有10個隊(含)以上團體的組別取前6名，6--9個隊參賽的取3名，3--5個隊參賽的取1名。五、獎勵辦法5、其他獎勵：競賽組委會將根據(jù)各隊或各地組織競賽活動的情況和指導選手獲獎成績，評選優(yōu)秀組織獎和優(yōu)秀輔導員若干名。報到時請?zhí)峁﹩挝簧w章的申報材料。六、競賽場地1、智能尋軌器行駛賽場地（專用軌道），要求平整、無明顯坡度、無障礙。2、智能尋軌器行駛賽專用軌道的放置應(yīng)盡可能避免太陽光的影響。最好拉上窗簾，用日光燈照明。3、09年智能尋軌器行駛賽專用軌道長100或110厘米×70厘米，軌道軌跡線寬2--3厘米，區(qū)域間隔見示意圖，分值區(qū)域間隔線寬0.5厘米。4、智能尋軌器行駛賽專用跑道示意圖之1：智能尋軌器行駛賽專用跑道示意圖之2：（待定）（一）智能尋軌器制作競賽程序1、檢錄：參賽選手自帶參賽證、未經(jīng)處理的指定智能尋軌器套材和制作工具（電烙鐵、烙鐵架、松香焊錫絲、鈄嘴鉗、尖嘴鉗、螺絲刀、鑷子等），按競賽日程表規(guī)定的檢錄時間到檢錄室報到，檢錄裁判說明檢錄注意事項并進行相關(guān)檢查，樣車不得帶入檢錄室和賽場。2、入場：由檢錄裁判按序、分批將參賽選手帶入指定賽場。賽場裁判指揮選手對號入座。參賽選手展示參賽證、自帶未經(jīng)處理的指定器材和制作工具。3、宣講：賽場裁判長宣講制作競賽注意事項，并進行安全教育。4、檢查：賽場裁判檢查選手參賽證、自帶的未經(jīng)處理的指定智能尋軌器套材和制作工具。5、準備：接通電源。賽場裁判在車架、印刷電路板上做規(guī)定的記號。在完成相關(guān)準備工作后，由賽場裁判長向發(fā)令裁判長示意。

（二）智能尋軌器制作競賽程序6、開賽：根據(jù)發(fā)令裁判長的指令，計時裁判回表，當發(fā)令裁判發(fā)出“預備－開始”的指令后，計時開始。7、完成：參賽選手在完成智能尋軌器的制作和相關(guān)的調(diào)試（具有遇黑色停、白色轉(zhuǎn)的功能和正常行駛的功能）后，即可起立、報號、離座，計時裁判隨即終止該選手的制作計時（精確到秒）。8、評判：賽場裁判根據(jù)選手制作的智能尋軌器的制作情況、行駛情況、是否具有遇黑色停、白色轉(zhuǎn)的功能，指示燈工作等情況來評判制作的智能尋軌器是否合格，并說明判不合格的依據(jù)。評判后的智能尋軌器放在桌上角，選手不得再接觸、調(diào)試。9、簽字：賽場裁判將記有制作是否合格和制作時間的成績表交選手簽字認。10、結(jié)束：智能尋軌器制作賽限時40分鐘，結(jié)束前3分鐘發(fā)令裁判長會發(fā)出“還有最后3分鐘”的提示。限定的時間到后，發(fā)令裁判長會發(fā)出“時間到”的口令，制作賽結(jié)束，未完成制作者，作超時論處，制作賽無成績。

若對評判不服，可在簽字后注明要申訴，并按有關(guān)程序進行申訴。智能尋軌器行駛競賽程序1、準備：賽場裁判長宣