测试第十七届智能车竞赛信标灯-初步测试

Posted 2022-01-06 卓晴

简 介： 本文对于来自于龙邱通过对于来自LQ发送过来的新版的信标灯进行测试，可以看到： 它可以与以往的信标灯控制器进行兼容； 通过光电检测，可以检测到上面经过的车模物体；无线车模上面安装磁铁。

关键词： 智能车竞赛，信标灯

 

§01 信标灯

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  在 第十七届智能车竞赛竞速比赛 中，有一个组别“平衡信标组”，它利用左右双轮车模完成对场地内的信标搜索与熄灭（碾压）。现在收到从LongQiu发送过来的新版的信标灯。他们在博文 基于LM567制作的反射式红外检测电路，用于节能信标检测电路 基本检测原理上，对原来的信标灯盘进行了改造。

1.1 信标灯基本状况

  信标灯是由发光灯盘与灯罩组成。所使用的中央控制器应该与原来的节能信标灯是兼容的。

▲ 图1.1.1 信标灯盘与灯罩

1.1.1 发光灯盘

1.1.1.1 外形尺寸

  发光盘形状为圆形，直径：11.8厘米。 该发光盘在使用过程中放置在灯罩的下面，并中心对准灯罩的中心。

1.1.1.2 接口

  发光盘具有三个外部接口，它们的功能是：

发光盘外部接口：

控制器：连接信标灯控制器接口，4Pins。
控制进： 发光盘现场连线，4Pins
控制出： 发光盘现场连线，6Pins

  虽然控制进，出（两个6pins接口）名称上是有区别的，但在实际中，这两个接口是等小的。

▲ 图1.1.2 信标灯外部接口

注意： 虽然控制进、控制出两个接口在使用上是等效的，但其中除了+24V，PGND是并联之外，另外两条信号线（RXDIO，IOOUT）则不是并联的。

  现场通过6pin的现场电缆将所有的发光盘连接在一起。第一个发光盘通过4pin的接口与控制盒相连。 +24V电源可以接入第一个发光盘，也可以在最后一个发光盘上接入。

▲ 图1.1.3 信标灯现场连接关系

1.1.2 灯罩

1.1.2.1 外形尺寸

  灯罩的外形为圆形，直径为，26厘米；中心高度为15毫米。灯罩中心具有直径为18毫米的圆孔。该圆孔是为了检测压过的车模。

  灯罩放置在发光盘的是上面，中心圆孔对准发光盘中心的光电管（ITR9909）。如果发光盘中心的圆孔没有对准发光盘的光电管，会造成灯罩无法检测到外部通过的车模，同时自身也始终处在触发状态。

▲ 图1.1.4 灯罩与发光盘摆放位置

1.2 测试信标灯

  下面对于手边的一个信标灯进行测试。信标灯的控制盒是由LQ发送过来的。

1.2.1 连接电源与控制器

1.2.1.1 连接+24V

  制作临时的+24V接口，将发光盘6PIN的控制出，或者控制入上的 +24V，GND接入直流稳压电源。

▲ 图1.2.1 通过6PIn端口连接+24V电源

测试结果：

工作电源：使用+24V作为工作电源；
静态电流：57mA

1.2.1.2 连接控制盒

  使用4pin的扁平电缆将控制盒与发光盘连接在一起。控制盒的工作电源为+7.5V。

控制盒工作状态：

工作电源：+7.5V
工作电流：32mA

▲ 图1.2.2 将控制盒与发光盘连接

  将控制盒与发光盘上电后，按动控制盒上的“RST”按键，控制盒会显示检测到一个发光盘。

▲ 图1.2.3 控制盒检测到一个发光盘

1.2.2 点亮信标灯

  信标灯可以独自在控制盒控制下发光。

▲ 图1.2.4 发光盘在控制和控制下发光

  这一点与控制盒控制原有的节能灯发光盘的效果是一样的。

▲ 图1.2.5 节能灯可以在控制盒控制下正常发光点亮

1.2.3 光电触发

1.2.3.1 基本原理

  光盘检测车模通过的方案是按照 基于LM567制作的反射式红外检测电路，用于节能信标检测电路 原理制作的。

  LM567 自激振荡的方波通过9018驱动ITR9909发送红外光调制的红外光，有物体发射回来的光电信号耦合金;LM567进行同步检波。

  根据 LM567 数据手册 中给出的计算公式，LM567振荡频率中心值为：

$$f_0=\frac{1.1}{R_{15}\cdot C_{12}}=\frac{1.1}{10k\cdot 0.01\mu }=11kHz$$

▲ 图1.2.6 光电检测原理图

1.2.3.2 实测波形

1.2.3.2.1 发送信号

  测试T2集电极的电压波形，可以测量LM567的实际振荡频率。

LM567实际振荡频率：

振荡频率：9.909kHz
占空比：43.59%

▲ 图1.2.7 实际测试T2集电极的波形

1.2.3.2.2 接收信号

  用手在光电管上方通过时，可以测量到LM567的Pin3管脚（接收信号管脚）的波形如下。

▲ 图1.2.8 接收到的信号

▲ 图1.2.9 手经过发光盘上方

▲ 图1.2.10 LM567 输出管脚（Pin8） 的波形

  通过上面测试，可以看到光电盘在实际工作情况下可以检测到上方通过的反射物。

1.2.4 信号接入U1

``▲ 图1.2.11 电路中没有将该信号连入MCU``

  根据 无线信标功能调试-2021-3-9-HALL检测与主控接口 中对于原有的无线信标组修改描述，触发信号应该进入 U1:AD0，也就是其中KEY1的位置。

▲ 图1.2.12 U8信号接入U1的PAD0

  使用示波器可以检测到在U1的KEY（PA0）处存在U6输出的检测信号。由于手边没有更多的发光盘，所以现在无法测试

1.2.5 测试发光盘被触发

  使用短接线就控制端口中的IO引线（PIN1）接地（PIN3），可以使得发光盘在上电后就开始闪烁。这一点是设计软件中特地留有用于检测的功能。

  上电后5秒后，发光盘便可以接收检测信号的输入了。

▲ 图1.2.12 使用短接线就控制端口中的IO引线（PIN1）接地（PIN3）

  通过测试，可以看到 手掠过发光盘，触发发光盘熄灭。这说明新版的信标灯可以正常检测到 上面通过的车模。

▲ 图1.2.13 手掠过发光盘，触发发光盘熄灭

 

※ 测试总结 ※

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  通过对于来自LQ发送过来的新版的信标灯进行测试，可以看到：

• 它可以与以往的信标灯控制器进行兼容；
• 通过光电检测，可以检测到上面经过的车模物体；无线车模上面安装磁铁。

  往届的无线信标灯也可以用于今年的车模调试中。可以根据本文提供的原理，补充光电检测板即可。也可以沿用往届的磁铁触发。

2.1 信标灯参考原理图

2.1.1 原理图

▲ 图1.1.5 信标灯设计原理图

▲ 图1.1.6 信标灯设计 原理图

2.1.2 PCB版图

▲ 图1.1.7 信标灯PCB图

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■ 相关文献链接:

• 第十七届全国大学智能汽车竞赛竞速比赛规则
• 基于LM567制作的反射式红外检测电路，用于节能信标检测电路
• LM567 数据手册
• 无线信标功能调试-2021-3-9-HALL检测与主控接口

● 相关图表链接:

• 图1.1.1 信标灯盘与灯罩
• 图1.1.2 信标灯外部接口
• 图1.1.3 信标灯现场连接关系
• 图1.1.4 灯罩与发光盘摆放位置
• 图1.2.1 通过6PIn端口连接+24V电源
• 图1.2.2 将控制盒与发光盘连接
• 图1.2.3 控制盒检测到一个发光盘
• 图1.2.4 发光盘在控制和控制下发光
• 图1.2.5 节能灯可以在控制盒控制下正常发光点亮
• 图1.2.6 光电检测原理图
• 图1.2.7 实际测试T2集电极的波形
• 图1.2.8 接收到的信号
• 图1.2.9 手经过发光盘上方
• 图1.2.10 LM567 输出管脚（Pin8） 的波形
• 图1.2.12 U8信号接入U1的PAD0
• 图1.2.12 使用短接线就控制端口中的IO引线（PIN1）接地（PIN3）
• 图1.2.13 手掠过发光盘，触发发光盘熄灭
• 图1.1.5 信标灯设计原理图
• 图1.1.6 信标灯设计 原理图
• 图1.1.7 信标灯PCB图