專利名稱：用于自動(dòng)導(dǎo)航車地磁導(dǎo)航之控制電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種導(dǎo)航車的控制電路。
目前導(dǎo)航車的自動(dòng)導(dǎo)航有磁體導(dǎo)航、電磁導(dǎo)航和光學(xué)導(dǎo)航，各種導(dǎo)航方式各有特點(diǎn)，磁體導(dǎo)航方式是利用貼附在地面(或埋入地面下)的磁體產(chǎn)生磁場(chǎng)，導(dǎo)航車車體的傳感器檢出磁體的位置，用來控制導(dǎo)航車沿磁體貼附的形狀運(yùn)動(dòng)，電磁導(dǎo)航是利用埋在地下的導(dǎo)線通以電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，導(dǎo)航車車體傳感器檢測(cè)出導(dǎo)線的位置控制導(dǎo)航車運(yùn)動(dòng)，現(xiàn)在已有的對(duì)電磁導(dǎo)航控制電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，控制不靈活，偏差大，由于電路復(fù)雜，所以故障率大。
為解決以上之不足，本發(fā)明的目的提供一種用于自動(dòng)導(dǎo)航車地磁導(dǎo)航之控制電路，控制中采用了開關(guān)電容濾波器等新器件，有效的解決了導(dǎo)航車的自動(dòng)控制問題。
本發(fā)明自動(dòng)導(dǎo)航車地磁導(dǎo)航控制電路由差分放大器、選頻波濾電路、絕對(duì)值電路、求差與增益調(diào)節(jié)電路及時(shí)鐘電路五部分組成，其聯(lián)接是導(dǎo)航車之每個(gè)感應(yīng)線圈與差分放大器聯(lián)接，差分放大器輸出端與選頻放大器輸入端聯(lián)接，選頻放大器輸出與絕對(duì)值電路輸入端聯(lián)接，同時(shí)與時(shí)鐘電路聯(lián)接，絕對(duì)值電路輸出端與求差與增益調(diào)節(jié)電路聯(lián)接，其輸出直接聯(lián)接A/D轉(zhuǎn)換器(如圖2所示)。其運(yùn)行機(jī)理是在自動(dòng)導(dǎo)航車行走路徑的下面埋設(shè)導(dǎo)航線，導(dǎo)航線通入低頻電流，這樣在導(dǎo)線的周圍產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的分布如

圖1所示，車體上裝有兩個(gè)感應(yīng)線圈，當(dāng)導(dǎo)航線位于兩感應(yīng)線圈連線的中垂線上時(shí)，感應(yīng)線圈所產(chǎn)生的電壓V1與V2相等。若偏離導(dǎo)航線，則可由V1與V2的差來確定其偏離程度，用這一偏差來控制導(dǎo)航車的運(yùn)行，使導(dǎo)航車沿導(dǎo)航線按控制臺(tái)給出的路徑運(yùn)動(dòng)。
由于導(dǎo)航線有幾種頻率，不同的頻率有不同用途，其中，導(dǎo)航信號(hào)為2KHZ，彎道信號(hào)為4KHZ，通訊信號(hào)為6KHz，停車信號(hào)為8KHz。為區(qū)分各自頻率，檢測(cè)電路中需將這些信號(hào)分別取出來，為提高電路的穩(wěn)定性和可靠性，檢測(cè)電路采用了比較先進(jìn)的開關(guān)電容濾波器。開關(guān)電容實(shí)際上是等效為一個(gè)精確電阻，這個(gè)等效電阻為Reff＝1/fc·C只要精確控制時(shí)鐘頻率fc和電容C的數(shù)值，就可得到精確的等效電阻。這樣R、C時(shí)間常數(shù)取決于時(shí)鐘頻率和兩個(gè)電容的比值。把時(shí)間常數(shù)的精確控制歸結(jié)到電容比值的控制是非常有利的。因?yàn)榧呻娐分须娙葜挡灰鬃龅煤芫_，但電容的比值卻可以做得比較精確。
其檢測(cè)電路原理兩個(gè)感應(yīng)線圈輸出的交流信號(hào)分別進(jìn)行差分放大和選頻放大，再求絕對(duì)值。兩路的絕對(duì)值求差，可知自動(dòng)導(dǎo)航車偏離導(dǎo)航線的距離，最后輸出級(jí)還有增益調(diào)節(jié)的功能，以適應(yīng)不同放大倍數(shù)的要求。由于選頻放大電路中采用開關(guān)電容濾波器，所以需提供是中心頻率fo100倍的時(shí)鐘，為提高頻率的穩(wěn)定性，時(shí)鐘采用晶振分頻;選用開關(guān)電容濾波器還有一特點(diǎn)，當(dāng)中心頻率fo改變時(shí)，電路的其它部分不變，只改變時(shí)鐘即可，即選用不同的晶振。
其部件電路作用是差分放大為提高輸入級(jí)的共模抑制比，本設(shè)計(jì)中采用差動(dòng)輸入方式，且運(yùn)算放大器采用低噪音、高精度、低失調(diào)的OP07。選頻選頻電路采用二級(jí)開關(guān)電容濾波器串聯(lián)，開關(guān)電容濾波器MF10芯片電源需要±5V供電，所以在電路中由三端穩(wěn)壓器提供±5V電源。開關(guān)電容濾波器的每一級(jí)Q值為20，增益為10倍。時(shí)鐘電路時(shí)鐘電路是為濾波器提供開關(guān)頻率，這個(gè)頻率是中心頻率的100倍，由晶振和反相器構(gòu)成振蕩電路，再由十進(jìn)制計(jì)數(shù)器進(jìn)行分頻，最后由2進(jìn)制計(jì)數(shù)器分頻整形，使時(shí)鐘的占空比為0.5，2進(jìn)制計(jì)數(shù)器兼具驅(qū)動(dòng)功能，不同的頻率選用不同的晶振。絕對(duì)值電路絕對(duì)值電路采用精密檢波電路。第一級(jí)相當(dāng)于理想二極管，第二級(jí)完成全波整流，并由積分電容將全波信號(hào)變成直流。為提高第一級(jí)的轉(zhuǎn)換速度和精度，運(yùn)放選用寬頻帶，低噪聲，低失調(diào)的OP37GP。求差與增益調(diào)節(jié)電路求差電路對(duì)直流進(jìn)行減法運(yùn)算，電路采用的是共模抑制比較高的差動(dòng)輸入電路。增益調(diào)節(jié)主要是適應(yīng)系統(tǒng)不同放大倍數(shù)的需要而設(shè)置，最后一級(jí)的增益調(diào)節(jié)范圍為0.5～5.5倍。
精度取決于信號(hào)處理電路，相對(duì)精度為1/1000，傳感器的有效檢測(cè)長(zhǎng)度為100mm，所以檢測(cè)偏差的絕對(duì)精度為0.1mm。
本發(fā)明之優(yōu)點(diǎn)由于電路設(shè)計(jì)中，采用了單片集成化的濾波器，不僅體積小，重量輕，更重要是的精度高、穩(wěn)定性好，通過半年多的運(yùn)行證明，電路的設(shè)計(jì)是可靠的、有效的。
本發(fā)明之電路實(shí)施例如圖2、圖3、圖4給出。
圖1為自動(dòng)導(dǎo)航車地磁導(dǎo)航控制電路工作原理圖;
圖2為自動(dòng)導(dǎo)航車地磁導(dǎo)航控制電路方框圖;
圖3為自動(dòng)導(dǎo)航車地磁導(dǎo)航控制電路電原理圖;
圖4為自動(dòng)導(dǎo)航車地磁導(dǎo)航控制電路時(shí)鐘電路圖。
其結(jié)構(gòu)由附圖所示，每個(gè)感應(yīng)線圈對(duì)應(yīng)一控制電路，兩控制電路相同，每個(gè)電路前面為差分放大器，采用低噪音，高精度，低失調(diào)的OP07，輸出聯(lián)接為選頻放大器，采用最新器件MF10，選用±5V電源，選頻電路為二級(jí)開關(guān)電容濾波器，一路濾波輸出與另一路濾波輸出進(jìn)入求差電路，由放大器平衡輸入，求差電路輸出接增差控制，同樣由一放大器實(shí)現(xiàn)，反饋電路加有增益控制，最后輸出到A/D轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換器輸出去控制伺服系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航車的自動(dòng)糾偏。
權(quán)利要求
1.一種用于自動(dòng)導(dǎo)航車地磁導(dǎo)航之控制電路，其特征在于該控制電路由差分放大器、選頻波濾電路、絕對(duì)值電路和求差與增益調(diào)節(jié)電路，其聯(lián)接是導(dǎo)航車之每個(gè)線圈與差分放大器聯(lián)接，差分放大器輸出端與選頻放大器輸入端聯(lián)接，選頻放大器輸出與絕對(duì)值電路輸入端聯(lián)接，絕對(duì)值輸出端與求差與增益調(diào)節(jié)器電路聯(lián)接，其輸出直接聯(lián)接A/D轉(zhuǎn)換器。
2.按權(quán)利要求1所述之控制電路，其特征在于其中選頻濾波電路采用MF10開關(guān)電容濾波器，其10、11腳與時(shí)鐘電路聯(lián)接。
全文摘要
本電路為一種自動(dòng)導(dǎo)航車控制電路，其電路結(jié)構(gòu)由差分放大器、選頻濾波電路、絕對(duì)值電路和求差與增益調(diào)節(jié)電路，其聯(lián)接是導(dǎo)航車上的兩個(gè)線圈與差分放大器相接，下面結(jié)應(yīng)電路依次相接，其調(diào)節(jié)電路輸出與A/D轉(zhuǎn)換器相聯(lián)，由于導(dǎo)航車導(dǎo)磁線圈與磁場(chǎng)偏移，產(chǎn)生的偏差信號(hào)通過求差電路輸出由A/D轉(zhuǎn)換器輸入到計(jì)算機(jī)控制伺服系統(tǒng)，其中選頻采用開關(guān)電容濾波器MF10。優(yōu)點(diǎn)體積小，重量輕，精度高，穩(wěn)定性好。
文檔編號(hào)G01C21/00GK1110400SQ94110058
公開日1995年10月18日 申請(qǐng)日期1994年2月5日 優(yōu)先權(quán)日1994年2月5日
發(fā)明者王宏玉 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所