智能小车是一种以汽车电子为背景,涵盖控制、传感技术、模糊识别、电子、计算机、机械、电气等多学科知识的科技创意性设计。笔者将以高校常见的智能小车为研究对象,浅析智能小车系统及其电磁干扰。
一般的,智能车系统主要由四个子系统构成:信息检测系统、控制决策系统、人机交互以及能动系统。以笔者曾经接触的智能小车为例,如下图所示:
智能小车实物图 该智能小车系统框图具体如下:
智能小车系统框图 其信息检测模块含有:摄像头模块、电磁检测模块、超声波模块三大模块构成;控制决策系统由飞思卡尔公司的MK60芯片(总线时钟48MHz)以及野火电子设计的基于i.MX RT1052芯片(主频600MHz)的核心板构成双核控制系统;人机交互系统基于SD卡模块、WIFE模块、显示屏与按键,以实现信息存取、查看、实时调试等功能;动力系统则由舵机、电机、编码器以及电机驱动模块构成。设计者还额外设计了一个主电源系统,产生常用电压源。整个系统在两块芯片的同时控制下,实现赛道信息采集、系统机动决策控制、动力驱动操作,以成功完成比赛。
智能车竞技 无论是整个庞大的智能车系统本身,还是比赛场地,电磁环境都十分复杂,存在EMI的原因也是多种多样的。站在系统内、外的角度分析,智能小车所受到的干扰可主要分为系统内的电磁干扰和系统外的电磁干扰。
智能小车受到的电磁干扰 智能小车系统内部的电磁干扰主要来源有:小车的大功率动力装置(基于8个大功率MOS管的全桥驱动电路)、电机电流测量装置、主电源、高频数字电路(LCD显示屏、高速SPI接口)、高频模拟电路(摄像头图像数据采集模块)以及具有无限发射功能的WIFI模块(射频)等,这些模块与电路有着高能量、高频率、高速率的特点,因此它们都是智能小车内部的主要干扰源。同时,小车系统内部的电路走线、器件布局、以及PCB板其它不完善的设计都将导致车体内部局部电荷积累,而造成系统内部的电磁干扰,同时向系统外辐射电磁干扰。
智能小车受到的系统外的电磁干扰也是多样的,主要来源于人类活动,造成不利于小车竞技的比赛环境。如:比赛场地上无限电发射机有意产生的电磁能量(如:无限广播、无限电视、无限测速装置等发出的电磁能量),以及这些无线电发射装置和其他装置在完成自身功能的同时所附带产生的电磁能量发射(如照明装置、其他竞技小车,以及赛场上的其他电子设备等)。
在智能小车设计过程中,要有意识分析小车系统所受电磁干扰,且应采取有效措施将其消除或屏蔽。如此一来,可以有效的避免电磁干扰带来的突发事件。
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