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20.1-電磁桿原理講解

講解電磁循跡原理

紅外循跡賽道中間是黑色膠帶，視覺(jué)循跡賽道中間是特定顏色膠帶，而電磁循跡賽道中間是一根通這20khz正弦交流信號(hào)的銅線。

電磁桿要能供感知告訴現(xiàn)在相對(duì)銅線的位置，以便于小車完成循跡。

那么如何才能感應(yīng)到通有正弦交流信號(hào)的銅線位置那？ 我們使用電感，因?yàn)橥ㄓ姓医涣餍盘?hào)的銅線會(huì)在周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)，而電感里面的線圈在這樣的磁場(chǎng)下就會(huì)產(chǎn)生電壓電流( 電磁感應(yīng)定律 )，我們對(duì)這個(gè)電壓進(jìn)行放大和濾波，最后通過(guò)檢測(cè)這個(gè)電壓就可以判定小車在磁場(chǎng)中的相對(duì)位置。

使用LC諧振電路

電感的線圈會(huì)在磁場(chǎng)中獲得感應(yīng)電流，然后LC并聯(lián)諧振電路對(duì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)進(jìn)行 選頻 。
LC諧振電路的諧振頻率公式

并聯(lián)諧振電感的值為10 mH，并聯(lián)諧振電容的值為6.8 nF。L為諧振電感的電感值；C為并聯(lián)諧振電容的電容值。通過(guò)計(jì)算可得fC約為19.3 kHz。

這里增加示波器測(cè)量 LC的波形和只有電感的波形

這是原理圖和PCB中LC諧振電路的焊接位置

使用放大電路

我們采集到的電壓范圍為50mv-200mv之間，要讓單片機(jī)采集到的更加精確，我們選擇將其放大到伏特V的范圍。51單片機(jī)不超過(guò)5V，stm32不超過(guò)3.3V。簡(jiǎn)單說(shuō)就是將將信號(hào)放大點(diǎn)，我們用運(yùn)放實(shí)現(xiàn)放大。

我們這里使用芯片是OPA2350UA

這是原理圖

關(guān)于運(yùn)放的原理和大概使用說(shuō)明可以看工科男孫老師的教程 :[電子小白學(xué)不會(huì)運(yùn)放？一開始掌握這兩個(gè)用法就夠了！_嗶哩嗶哩_bilibili]
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使用檢波電路

使用二極管檢波電路將交變的電壓信號(hào)檢波形成直流信號(hào)，然后再通過(guò)單片機(jī)的 AD 采集獲得正比于感應(yīng)電壓幅值的數(shù)值。
使用兩個(gè)二極管進(jìn)行倍壓檢波，可以獲得正比于交流電壓信號(hào)峰峰值的直流信號(hào)。為了能夠獲得更大的動(dòng)態(tài)范圍， 倍壓檢波電路中的二極管推薦使用開啟電壓較小的肖特基二極管。

我們使用BAT54S搭建檢波電路

具體原理和一些相關(guān)測(cè)試仿真可以從這篇文章學(xué)習(xí)[小信號(hào)SOT23封裝的肖特基二極管BAT54s_bat54s整流電路-CSDN博客]

最后信號(hào)輸出，通過(guò)我們的端口輸出，可以把單片機(jī)已經(jīng)設(shè)置好ADC功能的引腳接到電磁循跡的端口上。

參考這篇文章:[智能車：這是你要找的電磁桿嗎？_電磁桿電路-CSDN博客]
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這里給大家提供的一個(gè)運(yùn)放電路+檢波電路的整理原理圖

首先D 芯片里面兩個(gè)運(yùn)放，所以芯片D原理圖等效C部分，

A部分中使用了D芯片的一個(gè)運(yùn)放。

然后根據(jù)A部分的原理圖，整理就是B 部分，A部分和B部分是等效的，這樣結(jié)合運(yùn)放和檢波電路原理就非常容易理解了。

審核編輯 黃宇