资讯详情

七分结构三分代码-直立车想节能

沉睡的小灰
2021-01-27 Wednesday

⊙ 原文链接:

▌黄粱一梦

??现在回想起来,我不明白为什么我是一个通信工程师。哈哈哈,当时我是队友中最感兴趣的。虽然结果一般,但我真的觉得很有收获!所以从这也是梦的开始,但到。所以,冲冲!

??我们学校也算是实验室氛围比较浓厚,我是大一就参加了电赛的电源类,另外俩个队友一个是电源类,一个是测控类,所以我们一开始在四轮,节能,信标中就选中了无线充电的俩轮直立车这一点。

??一是我以前做过无线充电,二是队友一直在调整平衡车,对平衡车有深刻的了解,说干就干!

??结果emmm,疫情直接裂开。

??这种待遇是在家呆了半年,这期间关于比赛的很多细节也渐渐出来了,然后我又裂开了,其实是stc这不是51吗?stc但本质还是51,还是什么8?h 和8g甚至还没有量产,感情我这是bug测试员???心态崩溃了!最后,我们选择了性能较低的8a,哈哈,真神奇。

??然后是六月,疫情差不多好了,比赛时间基本确定了。我来成都和朋友租房,开始准备。

??首先是所有的设计部分。节能的核心理念是无线充电和电容组作为电池供电,这面临着如何从电容组中无线充电和取电两个问题。

▌车模选择

??在模型选择上,我们踩了,这里详细说说。

??因为规则允许自制车型,我们一开始都是自制的。我买了很多减速电机,包括N20这种又轻又小都是我否认的,因为较轻的电机要么扭矩大,要么转速快,扭矩小。最后,我们选择了5w空心杯,我个人认为这种电机几乎不够使用,但你想做一个更好的减速比,空心杯一般速度快扭矩小,只增加减速比增加扭矩,个人测试2.2的减速比不够,个人认为减速比得到4-5的样子可能勉强够用,还不一定能上坡道。最后,由于时间问题,我们直接使用d车模,浪费了这么多时间探索电机,这也是我们失败的主要原因。(380还是香!)

??经过这么多,我个人认为节能的最佳方案应该是以自制车型为主,辅以380电机。这样做的车型应该更好,重量也很轻。

▌结构设计

??这张图是我个人踩了很多坑后认为的更好的结构方案:

▲ 结构设计草图

??以D车模为例,我们的底板可以选择3D打印或直接是你自己的pcb作为我们的汽车底板,我们的重心需要集中在大概车轮的斜后面(以电磁杆为先),方便我们站起来,更方便我们加速。我们的充电线圈放在电磁杆上,我们让电磁杆躺在地上充电,这样我们就可以直接打开直立环开始运行。这样,就有必要确保当电磁杆躺在地上时,你可以躺在地上,适当地增加电磁杆,以获得更远的前瞻性和增加扭矩。

??同时,我个人认为整个车模的V型可以变成钝角v,这也很容易调整我们的直立环。这面临着汽车在高速公路上可能会撞上坡道的前瞻性,所以我们可以选择在一定程度上把一定的高度作为我们前瞻性电磁杆的最低点,以防止撞到坡道。

▲ V型的车模

▌电源设计

1.无线充电

??近年来,无线充电越来越热,无线充电手机、无线充电鼠标等。事实上,无线充电的核心原理是利用线圈的谐振特性。事实上,每个人都学会了从电到磁、磁到电的过程。由于线圈通电会产生磁场,二次线圈会产生电,但效率很低。因此,我们知道线圈在谐振条件下具有很高的传播效率,如果我们想高效充电,我们必须使线圈谐振,谐振必须配备谐振电容。

??事实上,从13届开始,我们会发现无线充电使用640khz高频谐振必须用于我们的谐振电容器NPO电容器(搜索的话说温漂比较小,好像是高频电容器),所以我们队友在这里节省时间的方案是基于龙邱建达盒的形状,我们3D印刷外壳作为我们的线圈,然后采用全波整流输出直流电压。

??在接受端,我们使用超级电容电源管理芯片,使整流电压能够直接给电容组充电。当然,我们需要电容组的保护板,这些都不详细介绍。

2.提供主电源

??我们用在主板上 作为主升压,从电容组中取电,大家可以看到这款芯片的介绍:

▲ TPS61088 简介

??当电容组只有2时,因为他的最低电压输入很低.7V我们甚至可以得到电源,非常好。(个人使用发现电容组只有2左右.9左右的电压时,升压出的负载调整率很低,也就是虚电)

??我们用它升压到12V许多芯片供电和主电路供电。

▲ 主电路供电

??PS:我们可以用TI提供的WEBENCH帮助我们设计芯片外围电路

3.电机驱动供电、主控等外设

??接下来,我们需要一个主控电源和电机电源来降低压力 ??电机降压的buck我们用的是TPS54821降到7.2v给我们的电机供电(图中的网络标号错误)

▲ 电机供电电路图为

??和降压LDO给我们的主控和各种传感器供电。

▲ 主控LDO

4.电容组

??我们在电容组的设计中采用了5节2.7V 60F电容组串联可以增加耐压值,降低容值。电容器中会有电容器保护电容器,以防止电容器均流充电过冲。在个人测试中,我们不需要这么大的电容值,我们的车重900g左右(因为一开始设计错误,没有空管质量等问题。)可以充电到8.5v跑1000左右m左右。因此,我们可以完全减少单个电容器的容量,以减少电容器的体积和质量(电容器的大小与耐压值和体积成正相关),以降低我们的模具质量。

▌为什么

1.电源部分

??这可能是我们所有的电源设计部分。有人可能会问,你为什么要这么做?

??首先,节能的目的是轻,所以你不能在主要的电源设计中使用单独的组件。一方面,单独组件的效率难以提高,另一方面,单独组件中的电感电容器太重,集成芯片已成为我们不可避免的选择。

??其次,我们需要从电容器中取电,以确保有升压,你可以是一个boost升压,也可以是一个buck-boost将电压升降到指定的电压值。两者各有优缺点,buck-boost这种升降压可以直接到你想要的电压值,而不是到电容组的电压变化而导致的不能升压(输入电压值大于输出)。可惜我们没有找到电流值符合我们要求的buck-boost芯片,所以我们的方案选择是,电容组限压冲到10.3v,而我们的升压只升到12v,再经过一个二次的降压和LDO分别供电来实现方案。

▌总结

1.稳定的硬件

  没有硬件基础,软件就是一坨狗屎,我们在使用过程中烧了不少的东西,遇见了各种各样的问题,所以在硬件设计的开始 就要对所有的细节要考虑很清楚,要有多大的电流,多大的电压,需要走多粗的线等等。我们在比赛前俩天把板子烧了,从头开始弄,让自己心态大崩,很多事情也就没有做好了。

2.好的结构

  ,这是我队友和我说的,我一开始还不太相信,但是经历了这么多之后,发现我们搭的结构属实拉胯,一是重心太高了,二是太相信自己了。

3.节能非竞速组

  继承上一点我说太相信自己了,可能也是我们过于自负了,一味追求速度,我们加高重心的原因就是相信自己能在直立这一点上调好(我们确实也做到了),高的重心能获得更大的加速度,可惜我们不需要那么大的速度,我们只需要跑完全程尽量完成所有元素,这才是最为重要的事情。

4.方向才是一切!

  在正确的方向上面走一步都要比在错误的方向上走一万步要强,我们在一开始选取电机,车模,等等上浪费了大量的时间和金钱。尽管我们自认为很努力,但是得不到好的结果,这就是在错误的方向上停留太久的缘故。在尽可能的情况下,不要设立太高的目标,先实现功能再考虑优化,一步一个脚印才最为重要。

标签: 电容顶头裂开

锐单商城拥有海量元器件数据手册IC替代型号,打造 电子元器件IC百科大全!

锐单商城 - 一站式电子元器件采购平台