专利名称：用于自动导航车地磁导航之控制电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种导航车的控制电路。
目前导航车的自动导航有磁体导航、电磁导航和光学导航，各种导航方式各有特点，磁体导航方式是利用贴附在地面(或埋入地面下)的磁体产生磁场，导航车车体的传感器检出磁体的位置，用来控制导航车沿磁体贴附的形状运动，电磁导航是利用埋在地下的导线通以电流产生磁场，导航车车体传感器检测出导线的位置控制导航车运动，现在已有的对电磁导航控制电路结构复杂，控制不灵活，偏差大，由于电路复杂，所以故障率大。
为解决以上之不足，本发明的目的提供一种用于自动导航车地磁导航之控制电路，控制中采用了开关电容滤波器等新器件，有效的解决了导航车的自动控制问题。
本发明自动导航车地磁导航控制电路由差分放大器、选频波滤电路、绝对值电路、求差与增益调节电路及时钟电路五部分组成，其联接是导航车之每个感应线圈与差分放大器联接，差分放大器输出端与选频放大器输入端联接，选频放大器输出与绝对值电路输入端联接，同时与时钟电路联接，绝对值电路输出端与求差与增益调节电路联接，其输出直接联接A/D转换器(如图2所示)。其运行机理是在自动导航车行走路径的下面埋设导航线，导航线通入低频电流，这样在导线的周围产生交变磁场，磁场的分布如
图1所示，车体上装有两个感应线圈，当导航线位于两感应线圈连线的中垂线上时，感应线圈所产生的电压V1与V2相等。若偏离导航线，则可由V1与V2的差来确定其偏离程度，用这一偏差来控制导航车的运行，使导航车沿导航线按控制台给出的路径运动。
由于导航线有几种频率，不同的频率有不同用途，其中，导航信号为2KHZ，弯道信号为4KHZ，通讯信号为6KHz，停车信号为8KHz。为区分各自频率，检测电路中需将这些信号分别取出来，为提高电路的稳定性和可靠性，检测电路采用了比较先进的开关电容滤波器。开关电容实际上是等效为一个精确电阻，这个等效电阻为Reff＝1/fc·C只要精确控制时钟频率fc和电容C的数值，就可得到精确的等效电阻。这样R、C时间常数取决于时钟频率和两个电容的比值。把时间常数的精确控制归结到电容比值的控制是非常有利的。因为集成电路中电容值不易做得很精确，但电容的比值却可以做得比较精确。
其检测电路原理两个感应线圈输出的交流信号分别进行差分放大和选频放大，再求绝对值。两路的绝对值求差，可知自动导航车偏离导航线的距离，最后输出级还有增益调节的功能，以适应不同放大倍数的要求。由于选频放大电路中采用开关电容滤波器，所以需提供是中心频率fo100倍的时钟，为提高频率的稳定性，时钟采用晶振分频;选用开关电容滤波器还有一特点，当中心频率fo改变时，电路的其它部分不变，只改变时钟即可，即选用不同的晶振。
其部件电路作用是差分放大为提高输入级的共模抑制比，本设计中采用差动输入方式，且运算放大器采用低噪音、高精度、低失调的OP07。选频选频电路采用二级开关电容滤波器串联，开关电容滤波器MF10芯片电源需要±5V供电，所以在电路中由三端稳压器提供±5V电源。开关电容滤波器的每一级Q值为20，增益为10倍。时钟电路时钟电路是为滤波器提供开关频率，这个频率是中心频率的100倍，由晶振和反相器构成振荡电路，再由十进制计数器进行分频，最后由2进制计数器分频整形，使时钟的占空比为0.5，2进制计数器兼具驱动功能，不同的频率选用不同的晶振。绝对值电路绝对值电路采用精密检波电路。第一级相当于理想二极管，第二级完成全波整流，并由积分电容将全波信号变成直流。为提高第一级的转换速度和精度，运放选用宽频带，低噪声，低失调的OP37GP。求差与增益调节电路求差电路对直流进行减法运算，电路采用的是共模抑制比较高的差动输入电路。增益调节主要是适应系统不同放大倍数的需要而设置，最后一级的增益调节范围为0.5～5.5倍。
精度取决于信号处理电路，相对精度为1/1000，传感器的有效检测长度为100mm，所以检测偏差的绝对精度为0.1mm。
本发明之优点由于电路设计中，采用了单片集成化的滤波器，不仅体积小，重量轻，更重要是的精度高、稳定性好，通过半年多的运行证明，电路的设计是可靠的、有效的。
本发明之电路实施例如图2、图3、图4给出。
图1为自动导航车地磁导航控制电路工作原理图;
图2为自动导航车地磁导航控制电路方框图;
图3为自动导航车地磁导航控制电路电原理图;
图4为自动导航车地磁导航控制电路时钟电路图。
其结构由附图所示，每个感应线圈对应一控制电路，两控制电路相同，每个电路前面为差分放大器，采用低噪音，高精度，低失调的OP07，输出联接为选频放大器，采用最新器件MF10，选用±5V电源，选频电路为二级开关电容滤波器，一路滤波输出与另一路滤波输出进入求差电路，由放大器平衡输入，求差电路输出接增差控制，同样由一放大器实现，反馈电路加有增益控制，最后输出到A/D转换器，A/D转换器输出去控制伺服系统实现导航车的自动纠偏。
权利要求
1.一种用于自动导航车地磁导航之控制电路，其特征在于该控制电路由差分放大器、选频波滤电路、绝对值电路和求差与增益调节电路，其联接是导航车之每个线圈与差分放大器联接，差分放大器输出端与选频放大器输入端联接，选频放大器输出与绝对值电路输入端联接，绝对值输出端与求差与增益调节器电路联接，其输出直接联接A/D转换器。
2.按权利要求1所述之控制电路，其特征在于其中选频滤波电路采用MF10开关电容滤波器，其10、11脚与时钟电路联接。
全文摘要
本电路为一种自动导航车控制电路，其电路结构由差分放大器、选频滤波电路、绝对值电路和求差与增益调节电路，其联接是导航车上的两个线圈与差分放大器相接，下面结应电路依次相接，其调节电路输出与A/D转换器相联，由于导航车导磁线圈与磁场偏移，产生的偏差信号通过求差电路输出由A/D转换器输入到计算机控制伺服系统，其中选频采用开关电容滤波器MF10。优点体积小，重量轻，精度高，稳定性好。
文档编号G01C21/00GK1110400SQ94110058
公开日1995年10月18日 申请日期1994年2月5日 优先权日1994年2月5日
发明者王宏玉 申请人:中国科学院沈阳自动化研究所