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1. 实物图片
这个是设计最终的效果图：
2. 设计思路
本系统主要由无线充电装置、无线充电小车装置和超级电容组储能装置三个部分构成。以STM32为核心主控，以超级电容为储能器件，设计了一套无线充电小车动态系统。系统采用无线充电技术，通过接收线圈将电感线圈耦合的磁场能转化为电能储存超级电容里，再结合TPS63020电源管理模块为STM32提供稳定的电源电压，使得STM32最小系统可以稳定地控制寻迹模块和驱动模块，从而实现了无线动态充电、定时启动和沿轨道自动寻迹的功能。
3. 总体方案
本系统分为三个部分：无线充电部分、超级电容储能部分和驱动部分。如图1所示，无线充电部分由发射端、接收端和BUCK-BOOST自动升降压模块组成，直流稳压电源为主控芯片STM32供电，通过DC/AD转换电路，将交流电送至发射线圈，利用磁感应现象，完成无线电的传输[；驱动部分由STM32最小系统、TB6612电机驱动模块和TCRT5000红外寻迹模块组成。线圈发射端接通电源后，线圈接收端产生电流，一部分超级电容组充电，另一部分则是通过BUCK-BOOST自动升降压模块供给STM32最小系统、TB6612模块和红外寻迹模块。通过STM32的ADC采集，判断系统是否处于充电状态，结合STM32定时中断，实现定时自启动的功能；TCRT5000红外寻迹模块检测到黑线会返回低电平，检测白线会返回高电平，利用这个性质，通过STM32实时采集红外寻迹模块的电压就可以判断出小车的运动轨迹，再通过STM32引脚输出PWM脉冲到TB6612模块从而驱动电机，进而实现寻迹的功能。**
4. 系统分析
4.1 超级电容
系统输入端接入5V/1A的电源，而且需要持续供电60s，根据计算公式：
（1）W = UIT = 300J
计算出功W后，根据无线充电效率50%计算，接收端最高能接受150J的能量，BUCK-BOOST电路按80%效率计算，还有充电过程中STM32以及驱动电路的损耗按10%计算，则超级电容上可以收集到105J能量（这部分可能有点误差）：
（2）电容器能量W = 0.5CU^2;
则电容为 C = 2W/U^2 = 8.4F
通过实际测试和理论分析，这里选用5V 10F和5V 4F两个超级电容，并联两个超级电容作为系统的超级电容组。(具体的电容容量可以自己实际测试，也不一定要选用这个方案)
4.2 电机选取
【方案一】选用普通直流电机。因为该设计采用的输出调整电路为TPS63020 DC-DC变换在电感上流过约小于100mA时，会进入低功耗模式，可以使小车行驶距离更远，而且选用普通直流电机在3.3V下的电流约20~70mA，对电流的要求比较低，换而言之，电机驱动系统需要的功耗很低。
【方案二】选用直流无刷电机。无刷电机是指无电刷和换向器（或集电环）的电机，又称无换向器电机。直流无刷电机特点是：有传统直流电机的优点，同时又取消了碳刷和滑环结构、体积小、重量轻、出力大、效率高，电机本身没有励磁损耗和碳刷损耗，消除了多级减速耗，综合节电率可达到20%~60%，但是电路设计复杂，而且控制也相对复杂。
【方案三】选用交流电机。该设计在AC-AC变换时可以采用交流电机，交流电机与直流电机相比，由于没有换向器（和直流电机的换向类似），因此结构简单，制造方便，比较牢固，容易做成高转速、高电压、大电流的电机。但是由于充电小车系统靠超级电容储能，因此交流电机不能采用。
所以，为减少电路设计的复杂性，采用了方案一，而且通过测试和分析后，这里选用低功耗的N20直流小电机，驱动电流大约仅需20mA，功耗比较低，很适合这个设计的低功耗需求。
4.3 黑线检测方案选择
【方案一】选用CMOS摄像头，STM32单片机经过图像分析后，能准确地识别出黑点以及判断出小车行走的路径。虽然CMOS摄像头能让小车提前预判路径，达到较好的控制效果，但是对STM32单片机运算能力有很大要求，运算负担大，不利于降低功耗。
【方案二】选用红外检测模块。红外检测的方式虽然不能提前预判路线，但是能准确检测到路线轨迹，而且对单片机运算能力要求不高，功耗也较低。
考虑到系统的功耗，以优先降低功耗和减少设计的复杂性为主，折中考虑后，这里选用了方案二，用红外检测模块作为寻迹部分的主要模块。通过测试分析，采用2个红外发射接收管制成简单的两路识别
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