智能车磁导航中的信号调理电路设计

发布时间：2021-06-07

第１８卷

Ｖ０１．１８

第７期

Ｎｏ．７

电子设计工程

ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＤｅｓｉｇｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ

２０１０年７月

Ｊｕｌ．２０１０

智能车磁导航中的信号调理电路设计

尹继武

（陕西理工学院电信工程系。陕西汉中７２３００３）

摘要：以检测线圈作为磁导航智能车的赛道检测传感器。估算出检测线圈输出的感应电动势约为毫伏级．而智能车控制电路要求的信号是０—５Ｖ的直流电压。以此为出发点。以宽带集成放大器ＭＡＸ４４５１为核心。设计了可在单电源条件下工作、具有放大和正半周包络检波功能的信号调理电路．通过降低电路的直流偏置电压增大电路的输出摆幅。对于多个竖直放置的检测线圈及信号调理电路．通过比较输出电压的相对最大值作为判断赛道位置的依据．而不受赛道激磁频率、激磁电流变化的影响。关键词：智能车：磁场；线圈；电路中围分类号：ＴＮ７０７：ＴＮ７１２．１

文献标识码：Ａ

文章编号：１６７４—６２３６（２０１０）０７－０１２２－－０３

Ｄｅｓｉｇｎｏｆｓｉｇｎａｌｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｃｉｒｃｕｉｔｆｏｒｍａｇｎｅｔｉｃｎａｖｉｇａｔｉｏｎｓｍａｒｔｃａｒ

ＹＩＮ

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（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｈａａ眦ｉＵｍｖｅ措ａｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｎｚｈｏｎｇ７２３００３，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎｃｏｉｌｉｓ

ｓｅｌｅｃｔｅｄ鹊∞ｎｓｏｒｏｆｍａｇｎｅｔｉｃｎａｖｉｇａｔｉｏｎｓｍａｒｔｃａｒ．ＥＭＦｏｆｄｅｔｅｃｔｉｏｎｃｏｉｌｉｓｅｓｔｉｍａｔｅｄａｂｏｕｔ

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ｗｏｒｄｓ：ｓｍａｒｔｃ盯；ｍａｇｎｅｔｉｃｆｉｅｌｄ；ｃｏｉｌ；ｃｉｒｃｕｉｔ

磁导航组是即将举办的２０１０年第五届全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛中首次引入，新赛制规定，在赛道中心线下铺设漆包线，其中通有．户２０

ｋＨｚ，Ｉ＝１００

线为轴的同心圆环，曰的方向为电流ｉ的右螺旋切向，距离导线口的Ｐ点磁感应强度

ｍＡ的交变电

流，频率为（２０±２）ｋＨｚ。电流为５０—１５０ｍＡ。要求电磁组不允许通过获取道路的光学信息进行路径检测【ｌｌ，只能通过检测漆包线周围的磁场来引导小车沿着载流线行驶。从工作频率、输出信号的大小、器件成本、磁场强度等方面综合考虑，最适合用于磁导航赛道检测的传感器就是感应线圈［２－３１。检测线圈安装在智能车体上后．智能车前进过程中线圈与导航载流线之间的空间方位决定了线圈输出的感应电动势．再配接适当的信号调理电路．将检测线圈输出的电信号经过放大、检波等处理．最终转换为智能车单片机能接收的信号，为智能车提供导航依据，这是磁导航智能车能够正确寻道、高速行进的重要基础性工作。而到目前为止．磁导航的检测研究还很少，本文将对检测线圈配接的信号调理电路进行探讨。

船婪

Ｚ１Ｔａ

式中，氏为真空磁导率，ｉ为直导线中的交变电流，以正弦电流激励（若为非正弦波，可看作是一系列正弦波的线性迭加），／＝ｂｓｉｎ２＂ｔｒｆｉ，故Ｂ为交变磁场，通过放置在导线周围的检测线圈将交变磁场转化为感应电动势。

假设在载流导线正上方竖直放置面积为Ｓ．匝数为Ⅳ的矩形检测线圈，此时磁感应强度与线圈平面垂直．以线圈中心Ｐ点处的磁感应强度可估算出通过线圈的磁通量西

¨；

忙譬二ｓＺ＂Ｉｒａ

检测线圈中产生的感应电动势

（２）

￡＝Ⅳ（ｄ咖他）＝眈ｏｓ２嘶

式中，Ｅ是感应电动势的幅值，则

（３）

．