核心内容摘要
YSL水蜜桃86：不止是唇色，更是心动的秘密
硬件电路设计本设计的智能清洁小车有三个红外感应模块、给水模块和智能小车部分硬件模块。
其中红外感应模块包含红外线发射、红外线电源模块两个子模块给水模块包括水泵、蓄水箱也是两个子模块智能小车部分硬件模块包含PLC、电机驱动模块、避障循迹模块、红外接收器模块、电源模块6个子模块。
四设计所需准备内容基于PLC的清洁小车所需准备内容有三菱PLC的FN系列产品。
通过查阅SOLIDWORKS的教学材料、书籍学习使用软件SOLIDWORKS 2018参与进行小车的装配图制作、小车的渲染图制作、小车的仿真动画制作。
设计过程一设计草图制作使用SW 2018软件是因为他太像之前熟练操作过的CAD软件了。
只是从之前的平面设计制图三视图变成了现在的立体零件装配图并且能够模拟仿真转化成为爆炸图等优质功能。
SW几乎涵盖了智能清洁小车设计的整个生命链从草图绘制零件装配图的尺寸确定再到装配体的仿真、材料选定到最后的动画模拟仿真它全部都能够胜任甚至能够返璞归真将设计好的小车的三视图进行导出。
主要是确定大的框架后对内部尺寸进行再细化的安排首先小车的底盘进行数据的预估计这样就相应地得出小车的轮毂尺寸信息其次小车的结构注定承重条件有限过大的水箱会影响之后的电路板拼接安装并且会增加轮毂驱动电机的负载所以水箱容量的设置是在100ml-200ml的合适范围内安装在小车的中间。
再其次预估PLC及电源元件、线路板的尺寸我们将小车尾部做为核心驱动元件的上方成为了线路板排式插入的空间。
在初步确定小车各个零件尺寸之后使用SolidWorks 2018 进行零件图的绘制。
二装配图组装装配图组装通过网课的学习掌握了SolidWorks2018的基本操作包括裁剪实体、延伸、拉伸等等通过同轴线、同轴心以及基准点的配合实现装配体的组装通过参考文献得到零件参数规格基本操作后通过零件图调整基准点后的相互配合得到装配图。
三装配图渲染PhotoView 360渲染通过内置的的3D渲染插件可以对零件以及零件构成的装配图进行外观、布景的美化和贴图编辑选择日常生活中该设计的工作场所进行布景、装饰然后对零件进行渲染处理并对渲染细节进行设置。
在SW 2018版本中“PhotoView 360”作为SW本身的一个插件存在无需额外安装可以给到十分醒目的仿真体验。
装配图渲染是SW自带的功能首先将清洁小车表面选择合适的材料在这里我选择了镀铬的哑光材料当然在实物制作中会选择其他价格适中、强度到位的材料作为替换。
其次选择醒目的撞色配色最后将小车渲染放入软件自带的环境模拟场景中得到渲染后的清洁小车如下图所示。
四动画演示通过Instant 3D插件使智能清洁小车和模拟家庭场景的路面基准点配合特意在模拟路面上刻画出弯曲的路径曲线并加入带有警示的雪糕筒作为测试道具从而模拟清洁小车在家庭环境中的避障、防倒、防侧翻的功能。
使用SolidWorks来进行动画仿真并非是设计内容Instant 3D作为插件能够做出多轴减速器、摇杆结构等等机械设计的仿真给予观众更直观的认识能更加清楚的认识到不管是纯机械部件也好亦或是电气设备它们背后的机械原理正逢疫情我们的实验小组因为时间、地点的约束选择采用一种动画仿真的形式代替实物进行展示。
五电路设计智能清洁小车的电路设计是分开设计的不共地的分开设计让功能区域和驱动区域电路在运行当中波形图正常且不会失真大大增强了电路的可靠性。
以上排线图将电源电路、复位电路、晶振电路红外遥控接收电路、举升电路分开接地完成了以上所述在现实的运行中保证了清洁小车的“心脏”部分有条不紊地工作该设计部分必不可少。
散热设计由于散热而导致的机器失灵屡见不鲜采用何种方式进行排版是重中之重我们通过查阅相关资料将排列规则反复研究最终确定了直排立式的安装方式。
1利用空气冷却冷热空气对流的方式可冷却PCB板这种情况将其纵向排列即可可充分降温。
2小的窍门将PCB板上的元器件进行区分电容、集成电路等等放在上风口处。
大规模的集成电路可以放置在下风口进行通风。
前者为低耗元件。
后者为高耗能元件。
3大功率的元器件我们放置在PCB板的末端也就是靠近清洁小车外壳的一端纵向层面大功率元件靠上横向层面大功率元件靠机箱外壳即可充分降温。
4一些受热影响使用的电元器件应放在通风良好的地方即小车尾部的空间避免将它放在热源的顶部良好的PCB板布局实际上也是保障了核心的安全问题。
5设备内PCB板的散热主要依靠空气流动在组装时可以外置散热风扇功率合理的情况下使得小车电路部分更加安全。
配置器件、印制电路板做到避免在某个区域留有较大的空缺部分这是考虑到空气流动时总是趋向于阻力小的地方流动。
电磁兼容性设计电子设备在电磁环境下能够正常运转则非常考验它的电磁兼容性。
通过改变物理参数使得电子设备能够在强磁干扰、正常完成清洁任务并且自身所释放的电子干扰不会影响其它电器的使用这就是此设计的目的所在。
1导线宽度PCB板排线上所产生的电磁干扰主要是来源于电感因素而产生的因此应尽量降低PCB板排线的电感量。
PCB板排线的电感量通过公式得知和它的长度是成正比的和它的径向长度是呈现反比的排线越短、越细越能抑制这种现象。
驱动器衔接的信号线会有瞬变电流通过PCB板排线越短越好短。
我们设计的电路PCB板排线宽在
5mm。
2排线方式在PCB板排线正面进行横向排线反面进行交叉方向的排线然后在使用用金属化孔连接的方式。
不用长距离的排线也是进一步抑制它们线与线之间的电磁干扰。
接地的情况分析接地是使得干扰减少的普遍做法。
将驱动、功能模块大大小小电路全部分开接地这样就解决大部分因共接地线而产生的干扰问题让元件能够正常运行。
接地点数低频电路涉及到接地点数的问题则要考虑工作频率。
如果信号的工作频率在1MHz以下PCB板排线的布线和电源器间的电磁感应影响较小此时接地电路形成的环流对PCB板上元件影响较大此时应使用单点接地。
工作频率在10MHz以上的时候地线阻抗上升那么降低地线的阻抗所以多点接地适用。
数电模电分离增加线性电路的接地面积。
PCB板上高速逻辑电路、线性电路相分离两条地线也同时分开分别与电源端的地线连接。
接地线加粗接地线过细接地电位将会因为电流的改变而发生改变电子设备的电平不稳抗噪声性能失效。
我们将接地线的设计尽可能地加粗使它能通过位于PCB板的允许电流。
最终我们的设计规格选择接地线的宽度为2mm。
接地线构成闭环路PCB板地线系统只通过数电来构成PCB板上的大小集成电路组件碰上功耗大的电元器件时接地线直径大小会产生较大的电位差抗噪音能力下降接地结构成环路电位差值相应减小元件因抗噪音能力恢复而恢复稳定。
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