CN104590457A - 一种电动独轮车控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种电动独轮车控制系统，其包括：电源系统，控制系统，角速度传感器，霍尔传感器；所述角速度传感器检测独轮车加速度信号与角速度信号并传递至控制系统，所述控制系统根据加速度信号与角速度信号计算独轮车运行速度给定值；所述霍尔传感器检测独轮车实时运行速度并传递至控制系统，所述控制系统比较实时运行速度与运行速度给定值并输出控制信号至电机。本发明相对现有技术具有如下优点：采用角速度传感器和霍尔传感器作为信号采集元件，使得本发明的独轮车控制系统具有良好的控制精度。
Description
技术领域
本发明涉及电动独轮车技术领域，尤其涉及一种独轮车控制系统。
背景技术
电动独轮车是一种新型环保的代步工具，使用者将脚放在轮子两侧的踏板上以后，向前倾斜身体即可前进，向后倾斜减速，向左或向右倾斜转弯。
现有的电动独轮车的控制系统均较简单，例如公开号为CN203921102U的中国专利“电动自平衡独轮车控制系统”，其采用电机矢量驱动电路、电流采样电路、DC/DC转换电路等实现电动独轮车的控制，但是其仅涉及电源电路的控制，对于电动独轮车的整体控制系统缺乏论述。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述不足，提出一种控制精度高的电动独轮车控制系统。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是，提出一种电动独轮车控制系统，其包括：
电源系统，控制系统，角速度传感器，霍尔传感器；所述角速度传感器检测独轮车加速度信号与角速度信号并传递至控制系统，所述控制系统根据加速度信号与角速度信号计算独轮车运行速度给定值；所述霍尔传感器检测独轮车实时运行速度并传递至控制系统，所述控制系统比较实时运行速度与运行速度给定值并输出控制信号至电机。
进一步地，所述控制系统还根据角速度信号与加速度信号判断独轮车是否跌倒，若跌倒则停止电机控制。
进一步地，所述角速度传感器采用MPU6050芯片，所述控制系统采用STM32F103C8T6芯片。
进一步地，还包括角速度信号放大系统与加速度信号放大系统；所述角速度信号放大系统包括SGM8632XS芯片，电阻R33、电阻R34、电阻R32、电阻R35、电阻R36、电阻R30、电阻R31、电阻R28、电阻R29、电阻R27、二极管D5、二极管D6以及电容C11；所述电阻R27一端接入3.3V电压，另一端接入SGM8632XS芯片第五管脚；所述电阻R28、电阻R29串联后一端接入信号输出端另一端接入SGM8632XS芯片第五管脚；所述二极管D5正端接入SGM8632XS芯片第五管脚，负端接入SGM8632XS芯片第六管脚；所述电阻R31一端接地另一端接入SGM8632XS芯片第六管脚；所述电阻R30一端接入二极管D5负极端，另一端接入SGM8632XS芯片第七管脚；所述电容C11一端接地，另一端接入3.3V电压与SGM8632XS芯片第八管脚；所述SGM8632XS芯片第四管脚接地；所述电阻R32一端接入3.3V电压，另一端接入SGM8632XS芯片第三管脚；所述电阻R33、电阻R34串联后一端接入信号输出端另一端接入SGM8632XS芯片第三管脚；所述二极管D6正极端接入SGM8632XS芯片第三管脚，负极端接入SGM8632XS芯片第二管脚；所述电阻R36一端接地，另一端接入SGM8632XS芯片第二管脚；所述电阻R35一端接入SGM8632XS芯片第二管脚，另一端接入SGM8632XS芯片第一管脚；所述SGM8632XS芯片第七管脚、第一管脚均还接入控制系统；
所述加速度信号放大系统包括SGM8632XS芯片，电阻R22、电阻R23、电阻R24、电阻R25、电阻R26、电阻R37、电阻R38、电阻R39、电阻R40、电阻R50、电阻R51、电阻R52、二极管D4、三极管Q20以及电容C18、电容C10、电容C16；所述电阻R22一端接入3.3V电压，另一端接入SGM8632XS芯片第五管脚；所述电阻R23、电阻R24串联后一端接入信号输出端另一端接入SGM8632XS芯片第五管脚；所述二极管D4正端接入SGM8632XS芯片第五管脚，负端接入SGM8632XS芯片第六管脚；所述电阻R26一端接地另一端接入SGM8632XS芯片第六管脚；所述电阻R25一端接入二极管D4负极端，另一端接入SGM8632XS芯片第七管脚；所述电容C10一端接地，另一端接入3.3V电压与SGM8632XS芯片第八管脚；所述SGM8632XS芯片第四管脚接地；所述电阻R37一端接入3.3V电压，另一端接入SGM8632XS芯片第三管脚；所述电容C18一端接地，另一端接入SGM8632XS芯片第三管脚；所述电阻R52、电阻R38串联后一端接入三极管Q20基极，另一端接入SGM8632XS芯片第三管脚；所述三极管Q20发射极接地，所述三极管Q20集电极接入电阻R50后接入输入电压Vcc；所述电阻R51一端接入输入电压Vcc另一端串接电容C16后接地；所述电阻R40一端接地，另一端接入SGM8632XS芯片第二管脚；所述电阻R39一端接入SGM8632XS芯片第二管脚，另一端接入SGM8632XS芯片第一管脚；所述SGM8632XS芯片第一管脚、电阻R51另一端均还接入控制系统。
进一步地，还包括电机驱动系统，所述电机驱动系统包括电阻R0、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电容C1、电容C2、电容C3、二极管D0、二极管D1、三极管Q0、三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3、MOS管U0、MOS管U1；所述电阻R1一端接入第一输入端另一端接入三极管Q1基极，所述电阻R3一端接入第一输入端另一端接地，所述三极管Q1发射极接入电阻R2后接地，所述三极管Q1集电极接入三极管Q0基极；16V电源经过二极管D0后接入三极管Q0发射极，电阻R0一端接入三极管Q0发射极另一端接入三极管Q0基极；所述三极管Q0集电极接入三极管Q2基极；二极管D1正极接入电阻R5后接入三极管Q2基极，电阻R4一端接入三极管Q2集电极另一端接入三极管Q2基极，电容C2一端接入三极管Q2发射极另一端接入三极管Q2集电极；MOS管U0栅极接入三极管Q2发射极，MOS管U0漏极接入63V电源，MOS管U0源级接入输出端；电阻R8一端接入第二输入端，另一端接入三极管Q5基极，三极管Q5发射极接地，三极管Q5集电极接入MOS管U1栅极；电阻R9一端接入第二输入端，另一端接入三极管Q4基极，电阻R7一端接入第二输入端，另一端接入三极管Q4发射极，三极管Q4基极接入3.3V电源；电阻R6一端接入三极管Q4发射极另一端接入16V电源；三极管Q3集电极接入电阻R10后接入MOS管U1栅极，三极管Q3发射极接入16V电源；电容C3一端接入MOS管U1栅极另一端接地；MOS管U1源级接地，MOS管U1漏极接入输出端；电阻R11一端接地另一端接入输出端。
本发明相对现有技术具有如下优点：
1、采用角速度传感器和霍尔传感器作为信号采集元件，使得本发明的独轮车控制系统具有良好的控制精度；
2、具体设计信号方法系统与驱动系统的电路结构，使得本发明独轮车控制系统的控制精度更高，实用性更高。
附图说明
图1为本发明电动独轮车控制系统的原理框图；
图2为角速度信号放大系统的电路图；
图3为加速度信号放大系统的电路图；
图4为电机驱动系统的电路图。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
请参照图1，本发明电动独轮车控制系统，其包括电源系统100，控制系统200，角速度传感器300，霍尔传感器400。
所述角速度传感器300检测独轮车加速度信号与角速度信号并传递至控制系统，所述控制系统根据加速度信号与角速度信号计算独轮车运行速度给定值；所述霍尔传感器检测独轮车实时运行速度并传递至控制系统，所述控制系统比较实时运行速度与运行速度给定值并输出控制信号至电机。
进一步地，所述控制系统还根据角速度信号与加速度信号判断独轮车是否跌倒，若跌倒则停止电机控制。
本实施例中，角速度传感器采用MPU6050芯片，所述控制系统采用STM32F103C8T6芯片。上述两种芯片相互兼容性能较好。
请参照图2、图3，本发明还包括角速度信号放大系统与加速度信号放大系统。
所述角速度信号放大系统包括SGM8632XS芯片，电阻R33、电阻R34、电阻R32、电阻R35、电阻R36、电阻R30、电阻R31、电阻R28、电阻R29、电阻R27、二极管D5、二极管D6以及电容C11；所述电阻R27一端接入3.3V电压，另一端接入SGM8632XS芯片第五管脚；所述电阻R28、电阻R29串联后一端接入信号输出端另一端接入SGM8632XS芯片第五管脚；所述二极管D5正端接入SGM8632XS芯片第五管脚，负端接入SGM8632XS芯片第六管脚；所述电阻R31一端接地另一端接入SGM8632XS芯片第六管脚；所述电阻R30一端接入二极管D5负极端，另一端接入SGM8632XS芯片第七管脚；所述电容C11一端接地，另一端接入3.3V电压与SGM8632XS芯片第八管脚；所述SGM8632XS芯片第四管脚接地；所述电阻R32一端接入3.3V电压，另一端接入SGM8632XS芯片第三管脚；所述电阻R33、电阻R34串联后一端接入信号输出端另一端接入SGM8632XS芯片第三管脚；所述二极管D6正极端接入SGM8632XS芯片第三管脚，负极端接入SGM8632XS芯片第二管脚；所述电阻R36一端接地，另一端接入SGM8632XS芯片第二管脚；所述电阻R35一端接入SGM8632XS芯片第二管脚，另一端接入SGM8632XS芯片第一管脚；所述SGM8632XS芯片第七管脚、第一管脚均还接入控制系统。
所述加速度信号放大系统包括SGM8632XS芯片，电阻R22、电阻R23、电阻R24、电阻R25、电阻R26、电阻R37、电阻R38、电阻R39、电阻R40、电阻R50、电阻R51、电阻R52、二极管D4、三极管Q20以及电容C18、电容C10、电容C16；所述电阻R22一端接入3.3V电压，另一端接入SGM8632XS芯片第五管脚；所述电阻R23、电阻R24串联后一端接入信号输出端另一端接入SGM8632XS芯片第五管脚；所述二极管D4正端接入SGM8632XS芯片第五管脚，负端接入SGM8632XS芯片第六管脚；所述电阻R26一端接地另一端接入SGM8632XS芯片第六管脚；所述电阻R25一端接入二极管D4负极端，另一端接入SGM8632XS芯片第七管脚；所述电容C10一端接地，另一端接入3.3V电压与SGM8632XS芯片第八管脚；所述SGM8632XS芯片第四管脚接地；所述电阻R37一端接入3.3V电压，另一端接入SGM8632XS芯片第三管脚；所述电容C18一端接地，另一端接入SGM8632XS芯片第三管脚；所述电阻R52、电阻R38串联后一端接入三极管Q20基极，另一端接入SGM8632XS芯片第三管脚；所述三极管Q20发射极接地，所述三极管Q20集电极接入电阻R50后接入输入电压Vcc；所述电阻R51一端接入输入电压Vcc另一端串接电容C16后接地；所述电阻R40一端接地，另一端接入SGM8632XS芯片第二管脚；所述电阻R39一端接入SGM8632XS芯片第二管脚，另一端接入SGM8632XS芯片第一管脚；所述SGM8632XS芯片第一管脚、电阻R51另一端均还接入控制系统。
进一步地，本发明还包括电机驱动系统，所述电机驱动系统包括电阻R0、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电容C1、电容C2、电容C3、二极管D0、二极管D1、三极管Q0、三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3、MOS管U0、MOS管U1；所述电阻R1一端接入第一输入端另一端接入三极管Q1基极，所述电阻R3一端接入第一输入端另一端接地，所述三极管Q1发射极接入电阻R2后接地，所述三极管Q1集电极接入三极管Q0基极；16V电源经过二极管D0后接入三极管Q0发射极，电阻R0一端接入三极管Q0发射极另一端接入三极管Q0基极；所述三极管Q0集电极接入三极管Q2基极；二极管D1正极接入电阻R5后接入三极管Q2基极，电阻R4一端接入三极管Q2集电极另一端接入三极管Q2基极，电容C2一端接入三极管Q2发射极另一端接入三极管Q2集电极；MOS管U0栅极接入三极管Q2发射极，MOS管U0漏极接入63V电源，MOS管U0源级接入输出端；电阻R8一端接入第二输入端，另一端接入三极管Q5基极，三极管Q5发射极接地，三极管Q5集电极接入MOS管U1栅极；电阻R9一端接入第二输入端，另一端接入三极管Q4基极，电阻R7一端接入第二输入端，另一端接入三极管Q4发射极，三极管Q4基极接入3.3V电源；电阻R6一端接入三极管Q4发射极另一端接入16V电源；三极管Q3集电极接入电阻R10后接入MOS管U1栅极，三极管Q3发射极接入16V电源；电容C3一端接入MOS管U1栅极另一端接地；MOS管U1源级接地，MOS管U1漏极接入输出端；电阻R11一端接地另一端接入输出端。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (5)
1.一种电动独轮车控制系统，其特征在于：包括：
电源系统，控制系统，角速度传感器，霍尔传感器；所述角速度传感器检测独轮车加速度信号与角速度信号并传递至控制系统，所述控制系统根据加速度信号与角速度信号计算独轮车运行速度给定值；所述霍尔传感器检测独轮车实时运行速度并传递至控制系统，所述控制系统比较实时运行速度与运行速度给定值并输出控制信号至电机。
2.根据权利要求1所述的电动独轮车控制系统，其特征在于：所述控制系统还根据角速度信号与加速度信号判断独轮车是否跌倒，若跌倒则停止电机控制。
3.根据权利要求1所述的电动独轮车控制系统，其特征在于：所述角速度传感器采用MPU6050芯片，所述控制系统采用STM32F103C8T6芯片。
4.根据权利要求1所述的电动独轮车控制系统，其特征在于：还包括角速度信号放大系统与加速度信号放大系统；所述角速度信号放大系统包括SGM8632XS芯片，电阻R33、电阻R34、电阻R32、电阻R35、电阻R36、电阻R30、电阻R31、电阻R28、电阻R29、电阻R27、二极管D5、二极管D6以及电容C11；所述电阻R27一端接入3.3V电压，另一端接入SGM8632XS芯片第五管脚；所述电阻R28、电阻R29串联后一端接入信号输出端另一端接入SGM8632XS芯片第五管脚；所述二极管D5正端接入SGM8632XS芯片第五管脚，负端接入SGM8632XS芯片第六管脚；所述电阻R31一端接地另一端接入SGM8632XS芯片第六管脚；所述电阻R30一端接入二极管D5负极端，另一端接入SGM8632XS芯片第七管脚；所述电容C11一端接地，另一端接入3.3V电压与SGM8632XS芯片第八管脚；所述SGM8632XS芯片第四管脚接地；所述电阻R32一端接入3.3V电压，另一端接入SGM8632XS芯片第三管脚；所述电阻R33、电阻R34串联后一端接入信号输出端另一端接入SGM8632XS芯片第三管脚；所述二极管D6正极端接入SGM8632XS芯片第三管脚，负极端接入SGM8632XS芯片第二管脚；所述电阻R36一端接地，另一端接入SGM8632XS芯片第二管脚；所述电阻R35一端接入SGM8632XS芯片第二管脚，另一端接入SGM8632XS芯片第一管脚；所述SGM8632XS芯片第七管脚、第一管脚均还接入控制系统；
所述加速度信号放大系统包括SGM8632XS芯片，电阻R22、电阻R23、电阻R24、电阻R25、电阻R26、电阻R37、电阻R38、电阻R39、电阻R40、电阻R50、电阻R51、电阻R52、二极管D4、三极管Q20以及电容C18、电容C10、电容C16；所述电阻R22一端接入3.3V电压，另一端接入SGM8632XS芯片第五管脚；所述电阻R23、电阻R24串联后一端接入信号输出端另一端接入SGM8632XS芯片第五管脚；所述二极管D4正端接入SGM8632XS芯片第五管脚，负端接入SGM8632XS芯片第六管脚；所述电阻R26一端接地另一端接入SGM8632XS芯片第六管脚；所述电阻R25一端接入二极管D4负极端，另一端接入SGM8632XS芯片第七管脚；所述电容C10一端接地，另一端接入3.3V电压与SGM8632XS芯片第八管脚；所述SGM8632XS芯片第四管脚接地；所述电阻R37一端接入3.3V电压，另一端接入SGM8632XS芯片第三管脚；所述电容C18一端接地，另一端接入SGM8632XS芯片第三管脚；所述电阻R52、电阻R38串联后一端接入三极管Q20基极，另一端接入SGM8632XS芯片第三管脚；所述三极管Q20发射极接地，所述三极管Q20集电极接入电阻R50后接入输入电压Vcc；所述电阻R51一端接入输入电压Vcc另一端串接电容C16后接地；所述电阻R40一端接地，另一端接入SGM8632XS芯片第二管脚；所述电阻R39一端接入SGM8632XS芯片第二管脚，另一端接入SGM8632XS芯片第一管脚；所述SGM8632XS芯片第一管脚、电阻R51另一端均还接入控制系统。
5.根据权利要求1或4所述的电动独轮车控制系统，其特征在于：还包括电机驱动系统，所述电机驱动系统包括电阻R0、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电容C1、电容C2、电容C3、二极管D0、二极管D1、三极管Q0、三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3、MOS管U0、MOS管U1；所述电阻R1一端接入第一输入端另一端接入三极管Q1基极，所述电阻R3一端接入第一输入端另一端接地，所述三极管Q1发射极接入电阻R2后接地，所述三极管Q1集电极接入三极管Q0基极；16V电源经过二极管D0后接入三极管Q0发射极，电阻R0一端接入三极管Q0发射极另一端接入三极管Q0基极；所述三极管Q0集电极接入三极管Q2基极；二极管D1正极接入电阻R5后接入三极管Q2基极，电阻R4一端接入三极管Q2集电极另一端接入三极管Q2基极，电容C2一端接入三极管Q2发射极另一端接入三极管Q2集电极；MOS管U0栅极接入三极管Q2发射极，MOS管U0漏极接入63V电源，MOS管U0源级接入输出端；电阻R8一端接入第二输入端，另一端接入三极管Q5基极，三极管Q5发射极接地，三极管Q5集电极接入MOS管U1栅极；电阻R9一端接入第二输入端，另一端接入三极管Q4基极，电阻R7一端接入第二输入端，另一端接入三极管Q4发射极，三极管Q4基极接入3.3V电源；电阻R6一端接入三极管Q4发射极另一端接入16V电源；三极管Q3集电极接入电阻R10后接入MOS管U1栅极，三极管Q3发射极接入16V电源；电容C3一端接入MOS管U1栅极另一端接地；MOS管U1源级接地，MOS管U1漏极接入输出端；电阻R11一端接地另一端接入输出端。
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