2019年电赛H题电磁**（激光版）

只看该作者 · 2021-7-21 22:27

工程名称： 2019年电赛H题电磁**（激光版）

工程作者：zzxw

工程主页链接： https://oshwhub.com/kakaka/tu-ya-zhi-neng-yun-duo

开源协议: GPL 3.0

只看该作者 · 2021-7-21 22:28

简介
2021年的电赛开始了，给大家推荐几期前几年的题目参考参考。
本系统采用STM32F103作为主控模块，外接触摸屏实现人机交互。以舵机云台搭载电磁**和标靶测量模块，实现两自由度转动。电磁**模块采用斩波升压和大电容作为驱动，通过激光测距模块识别和测量标靶距离。

只看该作者 · 2021-7-21 22:31

前言
听到举办立创搞电赛征集令，我赶紧报了名，但是由于中途接到立创要搞课程设计，本将在清明就是开始做的项目，就暂时落下了，好在课程设计比较顺利，在4月13的时候实物已经调试完毕，紧接着开设搞这个项目，虽然时间比较赶，但是在制作方面也没有含糊了事，认认真真开始搞这个项目，这个题目是2019本科组国赛题，赛题中有某些指标好多人采用摄像头方案，当时我的第一反应也是加上视觉来完成各项指标，但是后面想用上摄像头如果开源之后有人想跟则一起做岂不是也要会摄像头，让很多想做的小伙伴望而却步，这里我给我写程序的队友提了一个要求，这个题目全部用stm32写完，希望做到大部分人都可以跟着一起做，但是又要完美的完成各项指标，当时我队友有点不愿意，但是还是被我说服了，本作品只要有兴趣的都可以跟着一起做，我把技术细节和源代码全部开源，第一次开源没有什么经验，有不足的希望大家多多指教，互相学习。这里还要感谢一下嘉立创打样，前一天下午下单，第二天晚上准时达到，才让我作品顺利快速完成。

只看该作者 · 2021-7-21 22:32

项目分析
1.1基本要求
（1）电磁**能够将弹丸射出**口。

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（2）环形靶放置在靶心距离定标点 200~300cm 间，且在中心轴线上的位置处，键盘输入距离 d 值，电磁**将弹丸发射至该位置，距离偏差的绝对值不大于 50cm。

只看该作者 · 2021-7-21 22:37

（3）用键盘给电磁**输入环形靶中心与定标点的距离 d 及与中心轴线的偏离角度a，一键启动后，电磁**自动瞄准射击，按击中环形靶环数计分；若脱靶则不计分。

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2.发挥部分
（1）在指定范围内任意位置放置环形靶（有引导标识，参见说明 2），一键启动后，电磁**自动搜寻目标并**击环形靶，按击中环形靶环数计分，完成时间≤30s。

只看该作者 · 2021-7-21 22:40

（2）环形靶与引导标识一同放置在距离定标点 d=250cm 的弧线上（以靶心定位），引导标识处于最远位置。电磁**放置在定标点，**管水平方H - 3 / 4向与中轴线夹角a =-30°、仰角 0°。一键启动电磁**，**管在水平方向与中轴线夹角a从-30°至 30°、再返回-30°做往复转动，在转动过程中（中途不得停顿）电磁**自动搜寻目标并**击环形靶，按击中环形靶环数计分，启动至击发完成时间≤10s。

只看该作者 · 2021-7-21 22:40

根据题目要求我们来分析一下这个题目各项指标该如何完成，电磁**击发时的电磁转换需要极大能量，因此需要专门的充能-储能单元作为电磁**的驱动单元。本系统选择采用UC3843构成的斩波升压充电电路和大电容组合而成的充能-储能单元，UC3843 是高性能固定频率电流模式控制器专为离线和直流至直流变换器应用而设置，为设计人员提供只需最少外部元件就能获得成本效益高的解决方案。

只看该作者 · 2021-7-21 22:41

这些集成电路具有可微调的振荡器、能进行精确的占空比控制、温度补偿的参考、高增益误差放大器、电流取样比较器和大电流图腾柱式输出，是驱动功率MOSFET的理想器件，用pwm然后通过阻容器件接如3843的电压反馈脚来达到控制电压大小从而控制发射距离，综合考虑采用3843作为升压电路的主控芯片，下面我们来看一下3843的芯片引脚图，就八个角，非常适合本次设计需要。

只看该作者 · 2021-7-21 22:42

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题目要求中需要找到标靶并且测量标靶与**台的距离，本来想着用摄像头，但是由于摄像头操作调试过与繁琐，占用主控系统计算比较大，并且开源的话，不一定会stm32的同学也会摄像头的算法思前想后，我还是舍弃了这个方案，最终我还是采用了TW10S，

只看该作者 · 2021-7-21 22:43

TW10S激光测距模块根据对反射激光相位差的检测感知标靶距离，可以实现毫米级分辨率。同时，该模块激光收发部分具有较高的信噪比，目标颜色、表面粗糙度和材质等因素对检测结果影响很小。扫描速度快，具有较高的数据速率，检测速度快。

只看该作者 · 2021-7-21 22:46

本系统对标靶检测速度和距离测量要求较高，识别目标单一，与外部环境差别较大。选用激光测距模块实现标靶测量，功能易于实现，对主控模块计算资源占用少，在精度上远远超于普通摄像头，并且是用串口与单片机通信，朝左比较方便，所以采用TW10S，下面看实物展示。

只看该作者 · 2021-7-21 22:46

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人机交互方面采用串口屏，具有可操控灵活性高，页面制作简便，对系统占用也比较少，电路板上引脚预留了WiFi模块接口，后续ota之后采用手机控制，无奈我会安卓的队友这段时间比较忙，没时间搞，后阶段等他项目搞完之后会讲此功能跟进，

只看该作者 · 2021-7-21 22:49

在发射的时候瞬间电流比较大，我本来采用mos管，继电器等方案，但是由于在射击的时候电容高达上百伏特，电流经过测试达到20A，mos就被舍弃了，后面采用继电器方案，发现发射几次继电器就烧坏，故这两种方法都不行，后面想到用可控硅，型号为70tps16，开启状态电压: 1.4 V @ 100 A最大转折电流 IBO: 1400 A额定重复关闭状态电压 VDRM: 1600 V，完全符合设计需求，经过后续测试也是如此。芯片参数展示如下。

只看该作者 · 2021-7-21 22:50

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这块电路板我打算采用两块pcb来完成，分别是主控板和升压板，为什么这样设计，升压板电压有几百伏特，如果隔离处理不当，容易高压触电，并且烧坏主控，现在stm32比较珍贵，故分两块pcb来完成，升压电路展示。

只看该作者 · 2021-7-21 22:52

2019年电赛H题 电磁**（激光版）

2019年电赛H题电磁**（激光版）