一种模块化实验小车

本申请涉及实验设备的，尤其是涉及一种模块化实验小车。

背景技术：

1、实验小车作为教学器具，通过实现预设目标的实验功能,生动演示各实验模块的工作原理，以辅助学生理解相关知识点，也方便老师进行教学实验。

2、但是，现有的实验小车功能单一，不能实现功能扩展，难以满足不同的实验功能要求，适用性差。

技术实现思路

1、为了拓展实验小车的实验功能，使得实验小车能够满足更多的实验功能要求，本申请提供了一种模块化实验小车，具体技术方案内容如下：

2、一种模块化实验小车，包括主控制器模块、电机驱动模块、左电机、右电机和电源管理模块；

3、所述主控制器模块的输出端与所述电机驱动模块的输入端电性连接；

4、所述电机驱动模块的输出端分别与所述左电机、所述右电机的输入端电性连接；

5、所述电源管理模块用于为实验小车供电；

6、所述主控制器模块的输入端电性连接有姿态传感器，所述姿态传感器将采集的小车的加速度信息和角速度信息传输至所述主控制器模块；

7、所述主控制器模块的输入端还电性连接有摄像头，所述摄像头固定安装于小车的底部，所述摄像头拍摄小车的底部下的地面线条数据并传输至所述主控制器模块；

8、还包括光伏充电模块，所述光伏充电模块的输出端与所述电源管理模块的输入端电性连接，以将剩余电能存储于所述电源管理模块中。

9、优选的，所述主控制器模块的输入端还电性连接有增量式编码器，所述增量式编码器采用齿轮分别与所述左电机和所述右电机连接；

10、当所述左电机或所述右电机转动时,所述增量式编码器根据转速产生对应数量的脉冲信号输入所述主控制器模块中。

11、优选的，所述主控制器模块的输入端还电性连接有循迹模块，所述循迹模块包括电压比较器、红外发射二极管、红外接收二极管和指示二极管，所述红外发射二极管和所述红外接收二极管相对设置，所述红外接收二极管的输入端电性连接于所述电压比较器的正向输入端，所述压比较器的输出端与所述指示二极管的输入端电性连接；

12、当循迹模块工作时，所述红外发射二极管向外发射红外线；

13、所述红外接收二极管接收反射回来的信号值并通过所述电压比较器与预设阈值进行比较；

14、当所述红外接收二极管接收的信号值大于阈值时，所述电压比较器的输出端输出低电平信号，所述指示二极管导通。

15、优选的，所述电源管理模块包括7.2v的锂电池，所述锂电池用于提供原始电源，所述锂电池经转换后分别输出用于为传感器供电的3.3v电源、用于为主控制器模块供电的5.0v电源、用于为电机驱动模块供电的12.0v电源和用于为左电机或右电机供电的7.2v电源。

16、优选的，所述锂电池的输出端电性连接有电池升压单元；

17、所述电池升压单元的输出端电连接所述电机驱动模块的输入端，所述电池升压单元用于对所述锂电池的电压进行升压，使其能够为所述电机驱动模块供电。

18、优选的，所述电源管理模块还包括电压转换芯片；

19、所述锂电池的输出端电连接所述电压转换芯片的输入端，所述电压转换芯片的输出端电连接所述主控制器模块的输入端，所述电压转换芯片用于转换锂电池的电压为主控制器模块供电。

20、优选的，所述锂电池与所述电池升压单元之间还电性连接有用于使主控制器模块的电机驱动控制信号和电机驱动模块相隔离的隔离模块。

21、优选的，所述主控制器模块包括型号为mk60fx512vlq15的微控制处理器。

22、优选的，所述电池升压单元包括型号为b0512s-1w的升压装置。

23、优选的，所述电压转换芯片的型号包括tps7350qdr。

24、综上所述，与现有技术相比，本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

25、通过增加姿态传感器获取实验小车的加速度信息和角速度信息，通过安装摄像头拍摄小车的底部下的地面线条数据，以拓展实验小车的实验功能，实验小车能够满足更多的实验功能要求，适用性更强；通过设置光伏充电模块将剩余电能存储于电源管理模块中，以辅助电源管理模块为实验小车供电，保证实验小车的拓展模块能够正常工作，同时，有利于在室外实验时持续为实验小车供电和给电源管理模块充电，可以有效解决室外实验时实验小车电量不足的问题，增加了实验小车在室外实验时的续航能力。

技术特征：

1.一种模块化实验小车，其特征在于，包括主控制器模块、电机驱动模块、左电机、右电机和电源管理模块；

2.如权利要求1所述的模块化实验小车，其特征在于，所述主控制器模块的输入端还电性连接有增量式编码器，所述增量式编码器采用齿轮分别与所述左电机和所述右电机连接；

3.如权利要求1所述的模块化实验小车，其特征在于，所述主控制器模块的输入端还电性连接有循迹模块，所述循迹模块包括电压比较器、红外发射二极管、红外接收二极管和指示二极管，所述红外发射二极管和所述红外接收二极管相对设置，所述红外接收二极管的输入端电性连接于所述电压比较器的正向输入端，所述压比较器的输出端与所述指示二极管的输入端电性连接；

4.如权利要求1-3任意一项所述的模块化实验小车，其特征在于，所述电源管理模块包括7.2v的锂电池，所述锂电池用于提供原始电源，所述锂电池经转换后分别输出用于为传感器供电的3.3v电源、用于为主控制器模块供电的5.0v电源、用于为电机驱动模块供电的12.0v电源和用于为左电机或右电机供电的7.2v电源。

5.如权利要求4所述的模块化实验小车，其特征在于，所述锂电池的输出端电性连接有电池升压单元；

6.如权利要求5所述的模块化实验小车，其特征在于，所述电源管理模块还包括电压转换芯片；

7.如权利要求5所述的模块化实验小车，其特征在于，所述锂电池与所述电池升压单元之间还电性连接有用于使主控制器模块的电机驱动控制信号和电机驱动模块相隔离的隔离模块。

8.如权利要求4所述的模块化实验小车，其特征在于，所述主控制器模块包括型号为mk60fx512vlq15的微控制处理器。

9.如权利要求5所述的模块化实验小车，其特征在于，所述电池升压单元包括型号为b0512s-1w的升压装置。

10.如权利要求6所述的模块化实验小车，其特征在于，所述电压转换芯片的型号包括tps7350qdr。

技术总结
本申请涉及一种模块化实验小车，包括主控制器模块、电机驱动模块、左电机、右电机和电源管理模块；主控制器模块的输出端与电机驱动模块的输入端电性连接；电机驱动模块的输出端分别与左电机、右电机的输入端电性连接；主控制器模块的输入端电性连接有姿态传感器，姿态传感器将采集的小车的加速度信息和角速度信息传输至主控制器模块；主控制器模块的输入端还电性连接有摄像头，摄像头固定安装于小车的底部，摄像头拍摄小车的底部下的地面线条数据并传输至主控制器模块；还包括光伏充电模块，光伏充电模块的输出端与电源管理模块的输入端电性连接，以将剩余电能存储于电源管理模块中。具有拓展实验小车的实验功能，增强实验小车适用性的效果。

技术研发人员：于明清,郭教之
受保护的技术使用者：广州软件学院
技术研发日：20221201
技术公布日：2024/1/12