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南京航空航天大学:电子设计竞赛团队的暑假奋斗历程

来源:南京航空航天大学自动化学院 作者:王壮壮

全国大学生电子设计竞赛是教育部倡导的大学生学科竞赛之一,是面向大学生的群众性科技活动。竞赛的特点是与高等学校相关专业的课程体系和课程内容改革密切结合,可以说是理论和实践高度结合的高认可度赛事。

今年暑假,我校“全国大学生电子设计竞赛团队”一同参加了以电赛为主要内容的社会实践活动,在整个过程中收获到了宝贵的经验和精神财富。

01 电赛准备期

刚刚结束各科期末考试,我们便再次投入电赛的准备之中,根据往年的竞赛,电赛主要的方向有控制、电源、和信号三大部分,我们实践队伍的同学在这三大部分均有分布。控制部分又会分为运动控制题和四旋翼题。

首先我们准备了一些比赛大概率会用到的模块,比如超声波、蓝牙、红外等等,并且编写了相应的程序来驱动它们使其正常运行。然后每组开始准备往年的题目,进行赛前热身,电源组疯狂画板子为比赛可能用到的pcb做好充足准备,四旋翼组不断提高自己的四旋翼的性能稳定度为比赛的任务打好坚实的基础,控制组不断优化自身的控制效果以达到稳准狠的效果,3号楼的我们,朝着同一个方向,并肩作战,共同奋斗。

心中的信念带领着我们前进,我们决定做几道往年的题目来练练手,于是开始制定详细缜密的方案,比如四旋翼组,我们选择做去年的题目来练手,但是飞机的光流还不是很稳定,于是我们各司其职,一个队员负责优化光流模块,一个队员负责图像处理部分,一个队员负责底层驱动,就这样一个庞大的任务被我们分解成一小块一小块的,各自又负责着自身擅长的领域,使整个任务显得没那么可怕了。

结束了一天的比赛前期的准备规划,我们累并快乐着,感觉希望的曙光明亮起来,即便没有得奖,我们只要这样一步一个脚印地踏实走下去,这个过程也会收获不少。

02 电赛猜题过程

八月二日中午,电子设计大赛官网上公布了器件清单,以便参赛选手提前准备器件,可以在比赛期间专心对付难题。比赛器件清单里面并没有具体说明哪一道题目使用何种仪器和元件,所以只能根据往年经验大概猜测使用器件,并且以此为依据推出比赛题目方向。

我们选择的题目是A题,按照往年经验,A题一般是电源类的大功率电力电子变换电路。所以只要看到功率比较大的器件,几乎可以确定是A题使用的。仔细分析清单过后,大家认为其中的厚膜无感电阻、高频磁环、通用大功率器件以及超级电容是A题所使用的。其中大功率器件毫无疑问,MOS管等大功率器件只有A题会使用;高频磁环应该是用来绕制电感;至于厚膜无感电阻,大家都是第一次听说这个东西,但看到后面备注功率不小于15W,所以认为它也是需要准备的。还有超级电容,大家并不是很能确定是不是本题所使用的。

除了器件,从仪器清单上也可以看出一些端倪。首先通用的电压源示波器万用表是一定会有的。但是里面并没有出现交流电源,于是我们可以确定,整流电路以及功率因数校正等凡是用到交流电源的题目一定不会出现。

接下来大家讨论了一下可能出现的题目方向,由于器件清单实在是太模棱两可,所以大家认为应该不会出现太大的变动。唯一需要谨慎的是超级电容,一旦有超级电容的加入,题目可能就会完全不一样了。首先基本的buck拓扑一定会有,将超级电容作为暂时储能装置融入进来,所以最后题目可能会像新能源发电设备一样,超级电容作为储能和电力补偿。

03 电赛正赛DAY1

8月7日,这一天我们都起得很早,因为今天七点就要发布期盼已久的比赛试题。六点就已经有人在实验室门口等着,每个人都怀着激动,紧张又兴奋的心情,好像万箭待发。看到试题心里的那颗石头也可以稍微落下。于是大家都登上全国大学生电子竞赛的网站,不停的刷新,希望自己是第一个看到题目的,毕竟这样就可以为比赛多赢取一点时间。6点30分,赛题提前半小时发布。看到赛题的我们不知如何是好,电源组:“这是电源吗?”,无人机组:“这个5mm的线怎么找啊?”,一连串的问题浮现在脑海:“我是谁,我在哪?”。尤其是电源组赛前准备的一大堆东西,结果都用不上。毫不夸张的说,昨天500抢购的,今天想着5元怎么卖出去。大家都很仔细的研究着题目的每一个细节,生怕错过了一些有效信息,以防走一些弯路。需要的元器件在网上买肯定是来不及了,所以就想着到附近的电子商城或者某二手软件上找同城的卖家直接上门取货。时间就在等元器件和更换方案中一秒一秒的流逝。尽管问题很多,各组还是慢慢冷静下来开始紧张的讨论自己的方案。一个方案不行又紧接着更换另一个方案,没有人敢有丝毫的怠慢。由于是第一天,大家精气神十足,就算再艰难也慢慢克服了。第一天也不知不觉就结束了,有的组已经确定了理想的方案并且开始实施,有的组还在不停的更换寻找更好的方案。这天大家回去的很晚。

04 电赛正赛DAY4

8.10日,到了比赛最后一天,收官之战,经过三天三夜的奋战,同学们是不是该精疲力尽了?但是当我凌晨经过各实验室门口,看到很多人都是一夜未眠,但仍然不知疲惫地奋斗。不到最后一刻就不放弃,拼尽全力就不后悔,这是电赛让我感受到的强大精神!

最后一天,大多作品到了调试完善阶段,小车绕圈跑了一圈又一圈,电磁炮对靶开了一炮又一炮,四旋翼落下又升起……有的人一点点进步,便会坚定的微笑,也有人越改越糟糕,只能抱头叹息。但不管怎样,时间不会放慢它的脚步,转眼就到了封箱时间,大家按照自己选的箱子型号领纸箱,有的人又另外准备了适合自己作品大小的箱子。我们在四旋翼外面放了气泡膜防震,还装了所有剩下的备份器件、电烙铁、杜邦线等几乎所有可能会用到的工具,然后几个人护送箱子去给老师贴上封条。回到实验室,无论结果怎样,现在已经竭尽全力了,唯有听天由命,心也就终于放了下来。收拾好桌上的杂物,将箱子小心翼翼放在空处,等待等待护送它们到测试学校。不再多想什么,精疲力尽的同学们都抓紧回到宿舍开始补觉,有人甚至一觉睡到第二天下午,这一觉大概是从小到大睡的最熟最舒适的一次了。

比赛终于结束,不论结果怎样,坚持到底,竭尽全力,我们就是成功的!从这次电赛中,我们学到的不仅仅是知识,还有团队合作精神,还有坚持不懈的精神,这些都是比结果更有意义的东西!

05 电赛测评

8月13日是赛区测评的时间,因各组测评的具体时段不同,有早有晚,所以学校并没有安排校车统一接送,为了节省时间,早上8点半我们在东门集合,打车前往南理工。

比赛地点位于南理工的电光学院楼,到达后我们先去仓库领取了自己的作品,然后在等待区等候。每个队伍都有20分钟的调试时间和20分钟的测评时间,因前一个队在测评的时候下一支队便可以进行调试,所以整体速度还是挺快的。大约10点半的时候,工作人员叫到了我们队的密号。我们深吸了一口气,捧起装着小车和其他零件的纸箱走进了测评室,说不紧张是不可能的,毕竟这是我们一个多月的汗水凝结,每个人都希望它能有优秀的表现。测评室中有三位评委老师和一位志愿者,以及一组正在测评的队伍。拆开密封的纸箱后,我们快速地从中取出小车、线圈、继电器、控制板、螺丝刀等器件,开始装配赛道。待到赛道装完,小车摆放好后,我们把手放在了电源开关上,这时大家的心都吊到了嗓子眼,经过了密封保存和汽车运输,谁都不敢保证小车有没有出现问题。按下开关,小车充电指示灯亮起的一刻,我们悬着的心终于放了回去。

调试时间很快结束,评委老师们将目光投向我们这里。随着评委老师“三、二、一”倒数结束,我们按下电源开关,60秒后充电完成,小车断电自启。看着小车一圈圈地在赛道上跑过,我们紧攥着手在心里默数。最终小车能量耗尽停下——共跑了15圈半,与当时在实验室测得的数据相差不大。

结束后离开测评室,我们都长出了一口气,相视一笑,辛苦了一个多月完成的作品得到了验收,过程还算完美,毕竟不出意外其实就是最好的状态。

此次电赛实践是一次不可多得的宝贵经历,这两个月不仅锻炼了专业能力,提升了知识水平,也打磨了意志力,让我们学会了如何面对困难,收获了解决难题的勇气。相信这次收获满满的社会实践能够为我们的未来增添夺目的光彩。

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