花樣小車
——393型3D循跡小車的設(shè)計與研制

文 浙江省安吉高級中學(xué) 黃昭琦 雷俊馳 王雁頡 許正烈 朱哲 葉雨芃

現(xiàn)今，由于司機(jī)酒駕、疲勞駕駛、闖紅燈而導(dǎo)致的悲劇屢見不鮮。3月1日，上海市正式發(fā)放全國首批智能網(wǎng)聯(lián)汽車開放道路測試號牌。消息一出，立刻引起了全國媒體的廣泛關(guān)注。

看到這些，我們不禁發(fā)出了感嘆：如果我們也能做出自動駕駛的小車，為自動駕駛技術(shù)的普及做些小小的貢獻(xiàn)就好了！

一、預(yù)期目標(biāo)

通過LM393集成電路和3D打印技術(shù)，研制一款能在預(yù)定軌跡上自動前進(jìn)、無需人工操控的電動小車，讓其能沿黑色軌道行駛。

二、收集材料

光敏電阻，LM393電壓比較器，普通電阻，電池，發(fā)光二極管，電容器，三極管，電動機(jī)，導(dǎo)線若干。

三、工作原理

1.光敏電阻阻值隨光線強(qiáng)弱變化而變化，同時引起電路中的電壓與電流變化。

2.LM393電壓比較器可對輸入信號進(jìn)行鑒別、比較，是組成非正弦波發(fā)生電路的基本單元電路。電壓比較器可被看作是放大倍數(shù)、接近“無窮大”的運(yùn)算放大器。

LM393電壓比較器可比較兩個電壓的大小（用輸出電壓的高電平或低電平表示兩個輸入電壓的大小關(guān)系）：當(dāng)“+”輸入端電壓高于“-”輸入端時，電壓比較器輸出為高電平；當(dāng)“+”輸入端電壓低于“-”輸入端時，電壓比較器輸出為低電平。

LM393在循跡小車中的作用主要是隨時比較兩端光敏電阻的大小，當(dāng)出現(xiàn)不平衡時就會控制一側(cè)電機(jī)停止，讓另一側(cè)電機(jī)加速轉(zhuǎn)動，從而快速地使循跡小車回到正確的軌道上，保證小車能沿黑色軌道順利前行。

四、制作過程

1.準(zhǔn)備工作

一開始，我們對電路并不了解，汪老師帶我們認(rèn)識了面包板、電位器、三極管等各種電路元件。在準(zhǔn)備器材的過程中，我們發(fā)現(xiàn)有一輛小車缺少一顆紐扣大小的前輪，于是找來銼刀，將木板表面磨光，完成了前輪的制作。

2.3 D打印小車

學(xué)習(xí)使用3D打印軟件，在學(xué)校3D打印實驗室中打印出小車車身和車輪。

3.接通電路

電路完工后，我們懷著緊張不安的心情接通電源，當(dāng)發(fā)光二極管亮起時，似乎點(diǎn)燃了我們心中的夢。

4.組裝小車

我們分成三組組裝小車。經(jīng)過不懈努力，除了一組由于導(dǎo)線接觸問題沒有成功外，其他兩組的小車都可以沿預(yù)定的軌道行駛。

5.小車試行

我們把一輛小車放在軌道板上，接通電源后，小車并沒有動起來。我們仔細(xì)檢查了電路，再次嘗試接通，輪子順利地轉(zhuǎn)了起來！但小車一直都在“自我旋轉(zhuǎn)”，像一只想要咬自己尾巴的小狗。

雖然有些失望，但我們絲毫沒有氣餒，開始了地毯式的排查，原來是有一處導(dǎo)線接觸不良。改進(jìn)后，小車終于按最初的設(shè)想動起來啦！

隨后，三輛“戰(zhàn)車”都能成功地沿著軌道行駛！（指導(dǎo)老師：汪文峰 周利士）