第二届 摄像头原理 北京理工大学 R(4)

1、霍尔传感器配合稀土磁钢

在主后轮驱动齿轮处，通过打孔，将几块很小的稀土磁钢镶在里面，然后将霍尔元件安装在附近，通过检测磁场变化，可以得到电脉冲信号，获取后轮转动速度。

优势：获取信息准确，体积小，而且不增加后轮负载。

劣势：齿轮处靠近主驱动电机，容易受磁场干扰；制作困难，易损坏。

2、光电传感器

在主驱动齿轮表面附上黑白间隔的彩带，将反射型光电传感器安装在齿轮附近，当黑白彩带交替通过时，产生一系列电脉冲，由此获取转动角度。也可以对齿轮打孔，采用直射型光电传感器，通过间断接受到的红外光，产生电脉冲信号，获取转动角度。

优势：体积小，不增加后轮负载，加工制作简单，结构稳定。

劣势：精度受到光电管体积的限制。

3、光电编码器

另外购买光电编码器安装在主驱动齿轮上，通过齿轮传过来的转动信息，获取后轮转角。

优势：获取信息准确，精度高，搭建容易。

劣势：增加后轮负载；光电编码器体积较大，导致车重增加。

比较以上3 种方案，考虑到系统的可靠性，首先排除霍尔元件方案，因

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技术报告

第二届全国大学生智能车竞赛技术报告

为加工非常困难且易损坏，不利于系统稳定。之后，通过对市场的调查，发现很难购买到体积足够小的光电编码器，而且考虑到车重的任何增加都有可能影响到车速，因此放弃光电编码器方案。最终，我们决定采用直射型光电传感器方案。

3.3.2 传感器设计及安装

为了得到和赛车速度一致的脉冲信号，我们在驱动齿轮上均匀的打上了8个孔。当圆盘随着齿轮转动时，光电管接收到的交替变化的高低电脉冲。设置S12 的ECT 模块，同时捕捉光电管输出的电脉冲的上升沿和下降沿。通过累计一定时间内的脉冲数，或者记录相邻脉冲的间隔时间，可以得到和速度等价的参数值。我们已知：轮胎一圈周长为16.7cm。设齿轮上共有e个孔，即轮胎转动一圈将引起e个脉冲数累积。假设对脉冲数累积的时间为t，在这段时间内共获取了n个脉冲数累积。则赛车速度为：

式（3-3）

孔数越多，同等速度下单位时间内所能检测到脉冲数也越多，因而速度检测的分辨率也更高。另一方面，孔增多后，相邻脉冲间的持续时间会变短，脉冲检测的可靠性会因相邻脉冲的干扰而受到影响，权衡速度检测分辨率和可靠性两方面，根据实验检测的效果，我们采用8个孔。实际安装如图所示。

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技术报告

第3章 机械部分设计第2章 赛车系统总体方案设计

图 3-3 速度传感器实物图

3.4 赛车机械结构调整

3.4.1 前轮参数调整

调试中发现，在赛车过弯时，转向舵机的负载会因为车轮转向角度增大而增大。为了尽可能降低转向舵机负载，对前轮的安装角度，即前轮定位进行了调整。前轮定位的作用是保障汽车直线行驶的稳定性，转向轻便和减少轮胎的磨损。前轮是转向轮，它的安装位置由主销内倾、主销后倾、前轮外倾和前轮前束等4个项目决定，反映了转向轮、主销和前轴等三者在车架上的位置关系。主销内倾是指主销装在前轴略向内倾斜的角度，它的作用是使前轮自动回正。角度越大前轮自动回正的作用就越强烈，但转向时也越费力，轮胎磨损增大；反之，角度越小前轮自动回正的作用就越弱。主销后倾是指主销装在前轴，上端略向后倾斜的角度。它使车辆转弯时产生的离心力所形成的力矩方向与车轮偏转方向相反，迫使车轮偏转后自动恢复到原来的中间位置上。由此，主销后倾角越大，车速越高，前轮稳定性也愈好。主销内倾和主销后倾都有使汽车转向自动回正，保持直线行驶的功能。不同之处是主销内倾的回正与车速无关，主销后倾的回正与车速有关，因此高速时后倾的

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