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智能小車(chē)是一種以汽車(chē)電子為背景,涵蓋控制、傳感技術(shù)、模糊識別、電子、計算機、機械、電氣等多學(xué)科知識的科技創(chuàng )意性設計。筆者將以高校常見(jiàn)的智能小車(chē)為研究對象,淺析智能小車(chē)系統及其電磁干擾。
一般的,智能車(chē)系統主要由四個(gè)子系統構成:信息檢測系統、控制決策系統、人機交互以及能動(dòng)系統。以筆者曾經(jīng)接觸的智能小車(chē)為例,如下圖所示:
智能小車(chē)實(shí)物圖
該智能小車(chē)系統框圖具體如下:
智能小車(chē)系統框圖
其信息檢測模塊含有:攝像頭模塊、電磁檢測模塊、超聲波模塊三大模塊構成;控制決策系統由飛思卡爾公司的MK60芯片(總線(xiàn)時(shí)鐘48MHz)以及野火電子設計的基于i.MX RT1052芯片(主頻600MHz)的核心板構成雙核控制系統;人機交互系統基于SD卡模塊、WIFE模塊、顯示屏與按鍵,以實(shí)現信息存取、查看、實(shí)時(shí)調試等功能;動(dòng)力系統則由舵機、電機、編碼器以及電機驅動(dòng)模塊構成。設計者還額外設計了一個(gè)主電源系統,產(chǎn)生常用電壓源。整個(gè)系統在兩塊芯片的同時(shí)控制下,實(shí)現賽道信息采集、系統機動(dòng)決策控制、動(dòng)力驅動(dòng)操作,以成功完成比賽。
智能車(chē)競技
無(wú)論是整個(gè)龐大的智能車(chē)系統本身,還是比賽場(chǎng)地,電磁環(huán)境都十分復雜,存在EMI的原因也是多種多樣的。站在系統內、外的角度分析,智能小車(chē)所受到的干擾可主要分為系統內的電磁干擾和系統外的電磁干擾。
智能小車(chē)受到的電磁干擾
智能小車(chē)系統內部的電磁干擾主要來(lái)源有:小車(chē)的大功率動(dòng)力裝置(基于8個(gè)大功率MOS管的全橋驅動(dòng)電路)、電機電流測量裝置、主電源、高頻數字電路(LCD顯示屏、高速SPI接口)、高頻模擬電路(攝像頭圖像數據采集模塊)以及具有無(wú)限發(fā)射功能的WIFI模塊(射頻)等,這些模塊與電路有著(zhù)高能量、高頻率、高速率的特點(diǎn),因此它們都是智能小車(chē)內部的主要干擾源。同時(shí),小車(chē)系統內部的電路走線(xiàn)、器件布局、以及PCB板其它不完善的設計都將導致車(chē)體內部局部電荷積累,而造成系統內部的電磁干擾,同時(shí)向系統外輻射電磁干擾。
智能小車(chē)受到的系統外的電磁干擾也是多樣的,主要來(lái)源于人類(lèi)活動(dòng),造成不利于小車(chē)競技的比賽環(huán)境。如:比賽場(chǎng)地上無(wú)限電發(fā)射機有意產(chǎn)生的電磁能量(如:無(wú)限廣播、無(wú)限電視、無(wú)限測速裝置等發(fā)出的電磁能量),以及這些無(wú)線(xiàn)電發(fā)射裝置和其他裝置在完成自身功能的同時(shí)所附帶產(chǎn)生的電磁能量發(fā)射(如照明裝置、其他競技小車(chē),以及賽場(chǎng)上的其他電子設備等)。
在智能小車(chē)設計過(guò)程中,要有意識分析小車(chē)系統所受電磁干擾,且應采取有效措施將其消除或屏蔽。如此一來(lái),可以有效的避免電磁干擾帶來(lái)的突發(fā)事件。