听说你有病，我这儿可有对症的药

由于第12届竞赛赛道中存在着圆环赛道元素，组委会后来根据同学们的建议，采用了双线铺设法，结果造成赛道电磁线的电感量增加了四倍（不是两倍），原来官方公布信号源的方案所产生的电磁信号就会发生比较大的偏差。

图1 电磁信号源官方参考方案输出级部分电路

为此，组委会也不厌其烦的进行了多次分析和探讨：“测试篇|如何简便标定信号源电流大小？”，“再谈磁场为何变大了”，“为什么磁场会变大了呢”。这个现象讨论也吸引了很多同学们的兴趣，也相继提出了一些改进的方案和措施。

这不，我的办公室来了一位熟悉的访客-北科智能车队的佟超。灿烂的笑容坦露出开朗的性格。他开门见山的展示了对于原有官方版电磁赛道电源的改进方法。我问，首先你怎么保证你们的方案与原有的规格相符合的呢？

这不，他从书包里拿出了一个神秘的物品-北科电磁大茶杯摆放在我的面前。

原来茶杯内部使用热熔胶固定了一个标准的10mH电感和6.2nF的电容并联谐振电路。将这个茶杯直接扣在赛道一段电磁线的上面。使用交流毫伏表测量LC两段交流电压。对比各个电源驱动赛道的时候，传感器感应的交流信号即可知道他们之间是否功效相等。

佟超介绍到，每年北科校内赛参赛的队伍特别多，为了方便校内同学练习车模，他们针对原来电源的几个问题进行了改动，形成了现在的两个电磁电源版本。

首先这两个版本分别采用反馈方法（比赛版本），和前馈方法（调试版本）对于赛道电抗对于信号基波的影响进行校正。前馈版本是在信号源启动的过程中，对于赛道电磁线进行电抗测量，根据测量值对输出信号进行修正。反馈版本则是利用在输出信号线在一个工字电感上绕了几圈，通过LC谐振回路选出信号基波后送到单片机进行测量，然后加以调节输出信号的强度从而实现恒磁的效果。。

采用脉冲宽度调节控制输出电流强度，信号源输出部分的晶体管处于开关状态，极大降低了系统功耗。调试版本的电源就可以直接插在笔记本电脑的USB接口，或者一般的充电宝上，就可以驱动普通的调试赛道的。

这个方法应用了电磁线圈在感抗部分，对于输出双向脉冲信号进行续流，从而形成了近似于方波的输出信号，其强度与脉冲宽度成正比。赛道电磁线的直径越大，电阻越小，驱动的功耗就越低。

减少电源的体积和减低成本。同学们都是穷哈哈的，校内比赛经费也不多。在材料费用上，能省一点就剩一点。

此外，电源还具有一些实用的小功能。比如其中一个三色发光二极管所组成的不同颜色，可以显示赛道阻抗的变化。对于电磁线连接处接触不良所导致的阻抗的剧烈变化，也能够进行记录和显示，这样便于同学能够及时排除赛道故障。这些功能也弥补了没有电流值的显示。

今天下午，我收到了来自辽宁工业大学参赛队员梁超同学发送过来的一个快递，也展示了他们制作的一款电磁组20kHz交流信号源。外形采用了与传统竞赛相一致的外壳。在功能介绍文档中，了解到他们制作的这款改进信号源存在两种工作模式：恒流模式和恒磁模式。

恒流模式是为了兼容原来信号源的功能，采用标准官方方案作为输出级，输出波形与以往相同。

在恒磁模式下，梁超他们也采用了输出回路中，串接谐振电感的方式得到电流的基波幅度，然后进行反馈控制输出电流。经过实验，可以看出，对于不同的赛道长度，恒磁方式可以将车模传感器输出值控制在很小的范围内。

通过他们拍摄的输出级反馈电流波形可以看出，恒流与恒磁模式下，输出电流峰值变化是不同的。恒磁模式下，输出电流的幅度不会随着赛道感抗增加而变化，从而控有效控制住了有效输出电流中的基波幅度。

以上两种同学们提出的电磁交流信号源，都真对原来信号源在设计中的缺陷进行了改进，使得赛道上的电磁线中的磁场强度不随着赛道形状大小的改变而发生过大的变化。

今年比赛中，由于取消了圆形赛道，所以铺设赛道的电磁线将仍然采用单圈的铺设方式，因此，采用传统官方方案的信号源，由于赛道感抗造成信号幅度的波动不会太明显。如果同学们手边已经有了信号源，可以参照推文“测试篇|如何简便标定信号源电流大小？”中的介绍对于赛道中信号进行校正。当然，也可以选购上述具有恒磁功能的信号源帮助自己的调试赛道。特别建议，对于有能力的队伍可以根据参考方案以及前面介绍的原理自行设计制作电磁赛道电源。

影响赛道上磁场变化的因素很多，除了信号源的波动之外，环境影响也是非常明显的。例如铺设赛道场地下，如果有金属存在就会相应减弱赛道磁场；弯曲赛道、环岛赛道、十字路口等处，赛道磁场强度也会发生很大的扭曲。在设计传感器电路的时候，需要能够考虑到给信号通道留有一定的动态范围，以适应过强磁场赛道。

伟大的工程师，不仅能够解决困难的工程挑战，同时也能够发明制作新型的工具，用于简化以后人们在解决类似问题的过程。参加智能车竞赛的同学，不仅从单一的理论的学习扩展到多种技术的综合应用，而且要从使用工具扩展制作工具；从解决现实世界中的问题，扩展到创造新的世界。

我一直设想，在将来智能车比赛现场会出现优雅的只能飞艇在运行。

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