玩具小汽车黑线跟踪电路

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用水性白板笔,在塑料地板、水泥地面或纸板上画一道首尾相接的黑线,玩具小汽车就能沿着这个封闭的曲线前进。这种黑线跟踪玩具小汽车两只前轮是独立驱动的,跨在黑线的两旁。小汽车的前部两边,分别安装一对红外线发射管和接收管,发射管和接收管并行且面向地面安装。黑线吸收红外线,非黑线部分反射红外线,红外接收管两端就发生电压变化,从而分辨黑色和其他颜色的界限。假设左前轮逼近黑线,其发射管处于黑线上方,红外线被黑线吸收,接收管无法接收反射信号,此现象经电路分析处理,控制左前轮暂停前进。因为右前轮还在继续前进,就会以左前轮为圆心,把左发射管向左拱离黑线,左前轮就又能前进了。相反,当右前轮逼近黑线,其发射管处于黑线上方时,红外线被黑线吸收,接收管无法接收反射信号,同样经电路分析处理,让右前轮暂停前进。由于左前轮在继续前进,就把右发射管向右拱离黑线,右前轮就又继续前进。这样不断调整,不断前进,就形成了跟踪行驶。

电路图如附图所示。图中左前轮的控制电路主要由VD1、VD2、VT1、VT2、VT3、M1组成。VD1为红外线发射管,VD2为红外线接收管;VT1、VT2为NPN三极管,VT1为射极跟随器,VT2起反向作用;VT3为PNP三极管,作驱动用;M1为驱动电机。当VD1照射非黑线时,VD2接收反射信号,VD2两端的电压降低,A点电压升高。当A点电压高于1.4V时,B点的电压高于0.7V,使VT2导通。VT2导通后,C点降为低电位(0.3V),使VT3也导通,电机M1得电运转,小汽车前进。当VD1碰到黑线时,红外线被黑线吸收,VD2两端的电压升高, A点电压降低。当A点电压低于1.4V时,B点的电压低于0.7V,使VT2截止,C点变为高电位(3V), VT3也截止,电机M1失电,左前轮暂停。由于右前轮的运动,必然把车头向左推移,也就把发射管VD1推离黑线,VD2重新接收反射信号,使小汽车继续前进。

图2
图2 🔍原图 (709×202)

由VD3、VD4、VT3、VT4、VT5、M2组成的右前轮控制电路,原理和作用与左前轮的完全一样。

图中的VD5为稳压二极管,为VD1、VD2、VD3、VD4提供2V稳定电压。调整时,只是在VD1、VD3照射黑线时,调整可调电阻RP1、RP2,使B、E点的电压低于0.7V,玩具小汽车遇黑线即停即可。

文/刘鹏阶