基于電磁場(chǎng)檢測的尋線(xiàn)智能車(chē)設計

　　引言

　　以往的智能車(chē)競賽分為光電組和攝像頭組，其中光電組主要是使用光電傳感器如紅外傳感器采集路徑信息，攝像頭組主要通過(guò)采集圖像信息識別路徑。本文則采用通電導線(xiàn)產(chǎn)生的電磁場(chǎng)對智能車(chē)進(jìn)行引導。使用磁場(chǎng)信號引導車(chē)沿一定軌跡行走的優(yōu)點(diǎn)主要體現在磁場(chǎng)信號具有很好的環(huán)境適應性，不受光線(xiàn)、溫度、濕度等環(huán)境因素的影響。本文對采用通電導線(xiàn)引導小車(chē)行進(jìn)這一設計從物理原理上進(jìn)行了描述，介紹了小車(chē)循跡行走的控制策略，并且具體制作了智能車(chē)，對方案進(jìn)行了驗證。

　　設計原理

　　根據電磁學(xué)，我們知道在導線(xiàn)中通入變化的電流(如按正弦規律變化的電流)，則導線(xiàn)周?chē)鷷?huì )產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，且磁場(chǎng)與電流的變化規律具有一致性。如果在此磁場(chǎng)中置一由線(xiàn)圈組成的電感，則該電感上會(huì )產(chǎn)生感應電動(dòng)勢，且該感應電動(dòng)勢的大小和通過(guò)線(xiàn)圈回路的磁通量的變化率成正比。由于在導線(xiàn)周?chē)煌恢茫?a class="contentlabel" href="http://dyxdggzs.com/news/listbylabel/label/磁感應強度">磁感應強度的大小和方向不同，所以不同位置上的電感產(chǎn)生的感應電動(dòng)勢也應該是不同。據此，則可以確定電感的大致位置。

　　首先，由畢奧-薩伐爾定律知：通有穩恒電流I長(cháng)度為L(cháng)的直導線(xiàn)周?chē)鷷?huì )產(chǎn)生磁場(chǎng)，距離導線(xiàn)距離為r處P點(diǎn)的磁感應強度為： 

　　且磁感應強度方向為垂直紙面向里。于是，它的磁力線(xiàn)是在垂直于導線(xiàn)的平面內以導線(xiàn)為軸的一系列同心圓，圓上的磁感應強度大小相同。