四驱版智能车
四驱版 DIY 竞赛小车
使用说明书
型号:EDC-CarX V2.1 – 2010.03
亿学通 TM(Easy-Study)
http://www.61mcu.com
1 四驱版 DIY 小车概述
1.1 前言
作为电子类学科的教学实践平台,小车以其直观生动、形式喜闻乐见、涉及知识...
四驱版 DIY 竞赛小车
使用说明书
型号:EDC-CarX V2.1 – 2010.03
亿学通 TM(Easy-Study)
http://www.61mcu.com
1 四驱版 DIY 小车概述
1.1 前言
作为电子类学科的教学实践平台,小车以其直观生动、形式喜闻乐见、涉及知识面广等特
点,受到了老师和同学们的广泛喜欢,也成为各类电子竞赛的考核热点。但鉴于市场上还没有
专门针对于高校创新竞赛而开发的小车载体,使得同学们在小车开发和应用上遇到了一些问题。
即使有一些公司也推出了竞赛用小车或车体控制板,但由于都是以玩具小车为载体,灵活度不
够、机械结构单一、可控性能差等一系列问题就成为必然。可以说历届有关小车的竞赛,小车
载体制约了太多竞赛队伍的发挥。
本着 DIY 创新、实践精神,也为了更好的发挥同学们的聪明才智,亿学通电子 2007 年首次
推出“DIY 竞赛小车”。因其结构小巧、运动灵活、扩展性强、控制简单等诸多特点,在 2007
年“全国大学生电子设计竞赛”中为广大参赛队所采用,并取得了优异成绩。
但在使用过程中,客户也反馈了一些意见:130 电机动力不足导致负载能力差、滚珠万向轮
在粗糙地面摩擦力大、小车前进和倒车的一致性不是太好等等。
公司在广泛听取客户意见和建议基础上,积极寻求更好的解决办法,经过半年的尝试,再推
出“四轮驱动版 DIY 竞赛小车”,为备战 2009 年全国大学生电子设计竞赛的同学提供一些帮助。
在《四驱版 DIY 竞赛小车使用说明书》的帮助下,每个同学都可以组装拥有一辆属于自己
的竞赛小车。
1.2 功能概述
该套件具备功能如下:
z 使用了四个独立的电机,增大了驱动力和转弯的灵活性;
z 使用了 L293D 电机驱动芯片,增加了 PWM 电机调速功能;
z 增加了测速码盘(安装在第一级输出),提高了转速测量精度;
z 增加了开关量转速测量传感器接口;
z 增加了外部电源接口和电池盒接口,方便了小车用电选择;
z 增加了电压选择端口,可以使用干电池或充电电池供电(干电池供电时电压选择端跳
线拿掉);
z 保留了万向轮固定孔,四轮车可以方便改装为三轮车;
z 增加了运动方向和转速指示灯,控制时更直观;
z 保留了 DIY 竞赛小车的扩展板,可以直接把单片机电路、显示电路、通讯电路、遥控
电路等焊接上面,不需要再额外增加电路,方便了扩展;
z 为单片机控制板预留了电源和控制端口。
1.3 参数说明
z 成品尺寸:18.2×12×7.0(cm)
z 车体:四电机/两路电机驱动;
z 供电:电池(四节 AA 电池:1.2V×4 或 1.5V×4)
z 工作电压:DC 4V~6V(本套件提供 6V 电压输入)
z 工作电流:运动时约 200-400mA
z 最大运行速度:30cm/s
z 最大负载:2Kg(以上参数在 6V 工作电压下测量获得。实际参数以实际工作状况为准)
1.4 注意事项
z 安装电池一定要注意电池的正负极性,切勿装反;
z 长期不用请将电池从电池盒中取出;
z 不要让小车长时间运行在堵转状态(堵转状态:由于小车所受阻力过大,造成车轮打
滑或停止的现象),这样会造成很大的堵转电流,有可能会损坏小车的控制电路
2 四驱版 DIY 竞赛小车组装说明
必备工具
在安装前请您准备好以下工具,这样才能保证您的顺利安装。
斜口钳 尖嘴钳 烙铁 十字螺丝刀 5 号干电池
零件清单
螺丝 M2×8
24个
M2螺母
24个
螺丝 M3×16
2个
M3螺母
2个
螺丝 M3×5
6个
管状螺母
4个
基米螺丝
4个
齿轮○1
4个
齿轮○2
4个
齿轮○3
4个
黑色橡胶轮
4个
固定马达塑料件
4个
130马达
4个
2pin杜邦线
4条
测速码盘
2张
六角工具
1把
30mm铜柱
3个
固定长轴合页
2片
金属短轴Φ3×78mm
2条
金属长轴Φ3×124mm
2条
电池盒
1个
基板
1快
扩展板
1块
安装过程
步骤一:组装前的准备
首先请检查配件是否齐全。根据零件清单检查四驱车套件,清点并认知每个零件,以便于进
行下一步的组装。清点无误进入步骤二。
备注:套件中的基米螺丝(和管状螺母、L 型六角工具在一个包装内)体积非常小,清点物
品时不要丢失。
步骤二:检测电机;安装紧固齿轮和码盘。
2.1 利用实验室电源(稳压电源或电池之类)测试电机能否正常运转(电压在 1.5-3.0V 即可,
短时间接通,确认能正常转动后即放开。避免长时间大电流工作,以防电机线圈烧坏);
2.2 找出紧固齿轮(即清单中的“齿轮○3 ”,三个齿轮中最小的那种,和电机在一个袋子里
面),把小齿轮平放在桌子等较硬的平面上,然后把马达的轴承装进齿轮的孔的位置。然后用力
按,也可以使用锤头之类的重物轻轻敲击马达后面的轴承,使齿轮固定在电机轴上。
如果要加装测速码盘,可以在安装好小齿轮后,将码盘放在小齿轮下,让电机轴对准码盘中
心孔,轻轻敲打,即可完成安装(注意:电机轴不要高出码盘外平面)见下图:
步骤三:将长轴安装在合页上
具体操作如下图所示:将长轴平放在合页凹槽内,调整伸出合页外长轴长度,使之两边长度
相等,然后用尖嘴钳或其他工具将长轴和合页压紧,使之不会松动。
备注:步骤二和步骤三都是正式组装前的准备过程,可以调换顺序。
步骤四:正式组装
4.1 固定电机
备注:固定电机前,请先看一下四驱车控制板两端的凹槽,较宽较深凹槽一端(旁边有两条
窄缝)是安装带码盘电机的;另外一端(凹槽旁边带圆形固定孔的)是安装不带码盘电机的,
这个要看好了,防止返工。
备注:在安装时请注意,带测速码盘的电机要安装在开槽较深一端(如上图)
现在开始固定电机:将电机塞进“固定马达塑料件”下,调整好方向,然后用一个 M2×8
螺丝先固定一角;使用同样方法固定另外一个马达固定件的一角。然后开始安装短轴“2”。
1、 M2×8 螺丝
2、 短轴
3、 齿轮○2
4、 齿轮○1
5、 橡胶轮胎
6、 管状螺母
7、 L 型六角工具
4.2 安装短轴
掰开马达塑料件,将短轴平推到固定件凹槽处,调整两侧露出短轴的长度,使二者相等,然
后用手压实;
4.3 安装长轴
我们在前面步骤三中已经将合页和长轴固定好,现在拿过来,放在控制板背面,有四个孔是
和上面的固定件重合的,这个时候可以使用 M2×8 螺丝固定合页和马达塑料件了。
备注:一定要注意,合页的缺口是朝向板子上圆孔的(见下图),不要弄错方向,否则齿轮
会安装不上。
组装过程示意图 实际效果图
4.4 安装齿轮和轮子
从上面的小车组装图可以看出,短轴和长轴两侧分别有一个齿轮,两个齿轮外部齿数都是
50,大小也一样,所以容易弄混。这里说明一下,短轴上面的齿轮○2 的中心齿轮比长轴上面的
齿轮○1的体积小,齿数也少(齿轮○2中心齿是 10 个,齿轮○1的中心齿是 12 个)。
从用途看,齿轮○1 是连接橡胶轮胎的,如果使用齿轮○2 固定橡胶轮胎,橡胶轮胎就会滑动。
这样试一下就可以分出两种齿轮了。当然用肉眼看也是很容易分辨出来的。
4.5 安装管状螺母
安装好橡胶轮胎后,为了防止轮胎从长轴上脱落,我们还要用管状螺母将其固定住。这时候
就要使用 L 型六角工具了。先将基米螺丝安装在管状螺母上(旋进去的长度不要太深,以不露
出管状螺母内孔表面为准);然后将管状螺母套在长轴上,调整管状螺母和橡胶轮胎的间隙,确
定位置后,用 L 型六角工具紧固即可。
按照同样方法安装另外一侧的电机和配件,这样核心部件就安装完成了。
步骤五:为电机焊接插线
我们套件中提供了四条两 pin 的杜邦线,我们现在就将杜邦线焊接在电机上。
简单比对一下电机接线头和控制板上电机插口的距离,剪去多余的线段,剥开线头,将杜邦
线焊接在电机上。
备注:为了接线统一,建议焊接时,红线焊接在电机带红点的接线端上,黑线焊接另外端口。
步骤六:安装电池盒
在装铜柱的袋子中,有两个 M3×16 的螺丝和 M3 的螺母,这就是固定电池盒用的了。将螺
丝穿过电池盒固定孔,固定在控制板上。
备注:由于电池盒要连接到板子 JUMP10 附近的接线端子上,所以在安装电池盒前,要调
整电池盒方向,以使电池盒连线有足够长的长度固定在控制板电源接头上。
步骤七:测试
给电池盒安装电池(如果使用 1.5V 干电池,请将 J1 跳线帽拿掉;如果使用 5V 稳压电源
或充电电池,则不需要),按照下表逻辑关系给各 IO 口供电,查看电机转动情况(由于 L293D
悬空默认高电平,所以高电平输入时,可以悬空)。
如果有个别电机不能转动,请改变电机接口,以确定是电机问题还是控制板问题;
如果转动有噪音,请调整管状螺母和橡胶轮胎的间隙,以减少摩擦力;或涂抹润滑剂。
步骤八:安装扩展板
如果测试没有问题,使用三个铜柱固定扩展板。至此,一辆完整的车就出现在你面前了,看
着倾注了自己心血的劳动果实,一定非常高兴吧?那就好好开发它吧!
3 四驱版 DIY 竞赛小车使用说明
3.1 齿轮减速比
我们在组装过程中会发现,四驱版 DIY 竞赛小车电机是经过两级齿轮减速的。它们的减速
比是多少呢?
我们分别看一下齿轮○1 ○2 ○3 :
齿轮○3 是直接安装在电机输出轴上的。它的齿数为 8;和齿轮○3 连接的是齿轮○2 。齿轮○2 的
外齿为 50,内齿为 10;这样齿轮○3 和齿轮○2 组成的第一级减速比就是 8/50;
和齿轮○2 连接的是齿轮○1 ,齿轮○1 的外齿也是 50。这样齿轮○2 和齿轮○1 组成的第二级减速
比就是 10/50。
整个减速比就是:(8/50)*(10/50)=8/250。即电机转动 250 转,橡胶轮只转过 8 圈。
大的减速比保证了小车的动力。
我们将测速码盘安装在电机输出轴上,它的分辨率为 1/6,转换到最终级输出就是,电机转
动一转,橡胶轮只转动了 8/(250*6),即 2/375 圈。所以测量出来的转速精度是非常高的。
3.2 电路接口说明
电机控制部分,选用了最常见的 L293D 芯片作为驱动芯片。控制端口定义如下:
z VCC:电源输出端;
z EN2:第二路驱动使能端/PWM 输入端;
z EN1:第一路驱动使能端/PWM 输入端;
z IN4/IN3:电机方向控制端;
z IN2/IN1:电机方向控制端;
z S2:第一路测速传感器接口;
z S1:第二路测速传感器接口;
z GND:地;
3.2.1 逻辑状态控制表:
3.2.2 简单测试:我们从小车板子上引出电源 VCC 和地线 GND 给 IN1/IN2 或 IN3/IN4 送以
1/0 或 0/1 信号,EN1/EN2 悬空或输入高电平,相应的电机则会转动,说明小车测试正常没有
问题。
当然我们也可以使用单片机编写程序,按照上面的逻辑状态控制表进行测试。
3.2.3 电源部分:整个小车有 3 个电源信号:电池电源 VCC_6V,电机驱动电源,单片机控
制器电源 VCC。
整个系统供电由电池提供(1.5V×4),电机驱动直接采用电池供电(VCC_6V),然后经二极
管降压产生单片机控制器电源 VCC。如果使用充电电池或外部 5V 稳压电源,则不需要二极管
降压,直接将跳线 J1 短接。
二极管作用:
1、 降压,4 节电池提供的电压 VCC 最大可达到 6V,D1 自身压降为 0.7V,可有效地降压。
2、 保护,可以防止电源接反烧坏单片机控制器。
以上就是有关四驱 DIY 竞赛车的使用说明。用户如果在使用过程中遇到问题,请到亿学通
电子论坛:www.61mcu.com/bbs求助,或发 mail 到:fae_61mcu@163.com,我们会
在第一时间为您解答。
预祝您在使用亿学通 TM 产品过程中有一个好心情。
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