[实用新型]一种模型赛车的测速装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及模型赛车，尤其涉及一种模型赛车的测速装置。

技术背景

模型赛车竞赛是一项高科技的比赛，涉及到电子技术、自动控制、汽车原理、嵌入式系统等学科。目前，在高校中有瑞萨杯、飞思卡尔杯等大学生智能汽车竞赛，为了实现车速的控制，其测速方法一般有反射式光电检测、透射式光电检测和霍尔传感器检测。这几种方法在单位时间内获取的脉冲数量较少，每秒只有十几个，最多几十个脉冲，多一个或少一个脉冲往往对检测结果有很大影响，因此，存在测速精度不高的缺点。

普遍的测速算法是通过累计单位时间内的脉冲数实现的，即所谓的频率法。根据车速范围可以使用M法、T法或M/T法，M法适合于高速，T法适合于低速，M/T法在两者之间。由于在比赛中赛车随时可能进行加速或减速，车速有可能很大，也有可能很小，因此无论用哪一种方法，都会产生很大的误差。另一方面，由于累计脉冲数是在一段时间内实现的，如果设置的累积时间太短，则测速不精确，如果累积时间太长，则不能满足实时性的要求。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种电路简单、可靠性好、精度高、实时性好的模型赛车的测速装置。

为了达到上述技术目的，本实用新型采用以下技术方案予以实现。

一种模型赛车的测速装置，包括：光电编码器，采集模型赛车的车速，输出正弦波信号的频率与车速相对应；其特征在于，还包括：

正弦波/方波转换电路，将光电编码器输出的正弦波信号转化为方波信号；

频率/电压转换电路，将方波信号的频率转化为代表模型赛车车速的模拟电压。

本实用新型的进一步特点在于：

所述正弦波/方波转换电路采用LM339芯片。

所述频率/电压转换电路采用LM2907芯片。

由于本实用新型采用光电编码器作为采集模型赛车车轮转速的传感器，方在调试和比赛过程中，克服了其他传感器在赛车过程中因发生碰撞而容易损坏的缺点；采用频率/电压转换电路，将方波信号的频率转化为代表模型车车速的模拟电压，消除了累加脉冲所需要的时间，从而减小时间延迟，达到可以随时读取速度的目的，提高了车速控制的实时性。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型的做进一步详细说明。

图1为本实用新型的硬件安装图；

图2为具体转换电路图。

具体实施方式

本实用新型的模型赛车的测速装置，主要包括：光电编码器，采集模型赛车的车速，输出正弦波信号的频率与车速相对应；正弦波/方波转换电路，将光电编码器输出的正弦波信号转化为方波信号；频率/电压转换电路，将方波信号的频率转化为代表模型赛车车速的模拟电压。

参照图1，驱动电机2通过其输出齿轮3，啮合与车轮1同轴安装的差速齿轮6，差速齿轮6的另一侧啮合光电编码器4的输入齿轮5。转换电路7包括正弦波/方波转换电路和频率/电压转换电路，安装在车架上；车架上还设置有控制用单片机8和电源9。光电编码器用于采集模型赛车的驱动电机的转速信号，经转换电路将转速信号转换为模拟电压信号，单片机的A/D模块接收转换电路产生的模拟电压信号，转换为与车速对应的数值，供单片机控制使用。

参照图2，转换电路中，正弦波/方波转换电路采用LM339芯片，频率/电压转换电路采用LM2907芯片。以REF02芯片为主为LM339芯片提供精准的参考电压，REF02的引脚2接+7V电源，引脚4接地，引脚6与地之间接10uF的稳压电容，引脚6与地之间串接滑动电阻器R1，滑动电阻器R1的输出作为LM339芯片的参考电压输入LM339芯片的引脚4。光电编码器的输出作为电压比较器LM339芯片的输入，与LM339芯片的引脚5相连，其反相输入端为引脚4，引脚3接+5V电源，引脚12接地，输出端为引脚2，引脚2与引脚3之间接1K电阻。当LM339芯片输入电压Uin＞参考电压Ur时，输出端(2引脚)为高电平，反正，为低电平，利用LM339的电压比较功能，将正弦波信号转换成方波信号。

LM339输出的方波信号与LM2907的引脚1相连。LM2907的引脚2外接定时电容C1，引脚3外接定时电阻R2和滤波电容C2，引脚5外接负载电阻R3，引脚8、9分别与+5V电源连接，+5V电源与地之间依次串接50K、30K电阻，50K、30K电阻的公共节点与引脚11连接，引脚10与引脚5短接，引脚5提供代表模型赛车速度的输出模拟电压。为了获得最佳性能，选择C1＝33nf，C2＝2.5uf，R2＝50K，R3＝1.5K。

转换电路的输出直接接入单片机的A/D口。在系统初始化时，单片机获取模型赛车的车速与模拟电压的比例系数。当转换电路有输出信号时，单片机将A/D口转换得到的数值乘以比例系数，即可得到当前的模型赛车车速。由于单片机只使用了A/D口，不必再使用累加器和定时器对脉冲进行计数，从而节省了单片机运算资源，同时也消除了累加脉冲所需要的时间，减小了时间延迟，达到可以随时读取速度的目的。