基于金属探测传感器的节能电轨循迹智能车设计方案DesignofEnergy-savingElectricRailIntelligenceCarBasedonMetalDetectionSensor卫伟，刘雅蓉，武明琪，江雅东，孟丽楠（太原理工大学，晋豹创意一队）摘要：本设计以参加“恩智浦”杯全国大学生智能车赛竞速赛中的电轨组和创意赛中的节能组赛题为背景，提出了一种通过金属探测传感器提取赛道信息并通过取电装置获取电能驱动车模沿赛道行驶的方案。本文以金属传感器设计以及取电装置和节能方案为侧重点，根据理论推导和试验方法介绍了该方案在循迹、取电、断电续航方面的方法，特别是在车模机械、电路设计方面给出方案，通过实验证明该方案能可靠取电，准确提取赛道信息并实现断电续航。关键词：智能车；电轨；金属探测传感器；超级电容I.引言位于赛道中央的两条铝箔轨道既作为赛道引导线也作为供电线路，首先要设计金属探测传感器用来准确探测到铝箔从而循迹，其次要设计取电装置从电轨获取能量。为了节能要求，包括传感器在内的车模整体重量、电路和行驶策略都成为设计重点。另外，在车模行驶过程中，由于路径、颠簸以及十字交叉赛道等因素，会出现外界供电中断的情况，因此，取电、蓄能，保证供电的持续可靠是设计的另外一个重点。II.方案选择及设计ⅰ、金属传感器设计目前金属探测传感器主要用交流电通过线圈产生变化的电磁场，交变电磁场在金属内部产生涡电流，涡电流反过来影响原来的电磁场，通过检测电磁场的频率变化来检测金属。目前方案主要包括现成芯片解决方案（典型的有LDC系列）和自制电路。通过试验，我们选择了自制电路，因为自制电路灵活性较高，可调范围较大。电路原理图如图1。Q0R3510R110KR210KR41KC11nFC21nF+5L1OUTPUT图1金属探测传感器设计原理图图中OUTPUT端输出的信号通过比较电路变成脉冲信号送给单片机进行频率测量。原理图中的L1为线圈，对这个线圈的形状、大小、匝数我们进行了大量测试，最终选择绕制20匝10cm直径的圆形线圈，垂直检测距离大约能够达到10cm。图2单个线圈图3传感器布局图2是车模最重选择的单个传感器，图3为传感器安装分布方式，3个传感器基本达到探测宽度要求。ⅱ、赛道信息提取电磁场频率随着线圈与铝箔正对面积的变化而变化，我们对单一线圈电磁场频率变化随赛道偏差变化的规律进行了测试（每移动0.5cm记录一次线圈频率，多次测量求平均值）其变化曲线如图4所示。图4线圈测量值与铝箔位置关系根据单个线圈的变化规律，我们对三个线圈的数据进建模，...
