2018年电子电路设计大赛无线充电电动小车（C题）【本科组】
本参赛小组设计制作了无线充电电动小车系统，实现了利用法拉第电磁感应现象产生电流的技术。该系统主要由硬件和软件两部分构成，其中硬件部分包括最小系统版、数据采集两大部分，最小系统部分主要是扩展了主要电路，数据采集由TPS63020变换组成。
【2018年电子电路设计大赛无线充电电动小车（C题）——LNIST-12参赛作品解析】
在2018年的电子电路设计大赛中，参赛团队LNIST-12展示了他们的创新成果——一款无线充电电动小车。这款小车巧妙地运用了法拉第电磁感应原理，实现了无需物理接触的电力传输，展现了现代电子技术的先进性和实用性。该系统由硬件和软件两大部分组成，为理解其工作原理，我们将深入探讨以下几个关键知识点：
1. **无线充电技术**：无线充电基于法拉第电磁感应原理，通过发送端和接收端两个线圈之间的互感效应，当发送端通电产生磁场时，接收端线圈会在磁场作用下产生电流，从而为电动小车提供动力。这种技术避免了传统有线充电的不便，提高了设备的使用便捷性。
2. **硬件系统**：硬件部分主要包括最小系统版和数据采集两大部分。最小系统版是整个电路的核心，负责处理和控制所有功能，通常包括微控制器、存储器等核心组件。数据采集部分则涉及传感器和信号调理电路，用于监测和分析小车运行状态，如速度、电量等参数。
3. **电源模块**：电源模块是小车正常工作的基础，它需要将输入的电源转换为适合系统使用的电压和电流。这可能涉及到电压稳压器、电池管理系统等子模块，以确保供电的稳定性和效率。
4. **DC-DC变化模块**：此模块主要负责电压转换，可能包含升压或降压电路，以适应不同负载需求。例如，TPS63020是一种高效的DC-DC转换器，能够根据需要提供稳定且可调节的输出电压，满足小车内部各组件的电源需求。
5. **电路设计**：
- **主要电路设计**：主要电路可能包括驱动电机的电路、无线充电接收电路以及各种控制和保护电路。
- **控制电路设计**：控制电路由微控制器驱动，负责处理指令、控制电机运转及无线充电过程。
- **驱动电路设计**：驱动电路是连接微控制器和电机的桥梁，它能放大微控制器的信号，驱动电机以适当的速度和方向运行。
- **保护电路设计**：保护电路是为了防止过电压、过电流和短路等故障，确保系统的安全运行，可能包括过载保护、反接保护等。
6. **系统理论分析与计算**：
- **系统结构分析**：这涉及到小车的机械结构设计，包括车轮、车身、马达等组件的布局，以优化性能和稳定性。
- **L计算**：小车前进的L计算可能涉及了动力学和运动学的分析，以确定最佳行驶距离和速度。
- **h计算**：小车爬坡能力的h计算涉及了力学原理，包括重力、摩擦力和牵引力的平衡。
- **平衡稳定增强**：为了提高小车在行驶过程中的稳定性，可能采用了PID控制或其他稳定算法，以调整电机输出，保持小车平衡。
7. **电路与程序设计**：这部分涵盖了硬件电路图的设计和软件编程，包括微控制器的固件开发，实现无线充电的控制逻辑、数据采集和处理、电机控制等功能。编程语言可能涉及C或C++，使用实时操作系统（RTOS）进行多任务管理。
通过这个项目，参赛团队LNIST-12不仅展示了他们在电子电路设计方面的深厚功底，还体现了对无线充电技术、控制理论以及嵌入式系统应用的全面理解。他们的作品不仅是比赛的优秀成果，也为未来的无线充电设备研发提供了有价值的参考和启示。
