CN201410980Y - 二轮车平衡控制装置 - Google Patents

Abstract

二轮车平衡控制装置包括方向传感器、水平传感器、电子控制电路及执行器，执行器电机接蜗杆和蜗轮，蜗轮的一面经联接轴接外联接器并由轴承支承在箱体上，蜗轮的另一面上设有绝缘垫，绕线电阻固定在该绝缘垫上，方向旋转轴由轴承支承在箱体上，方向传感器的触头固定在方向旋转轴上并与绕线电阻滑动接触；水平传感器陀螺的旋转轴与箱体轴承联接，陀螺一侧设有绝缘垫，绝缘垫上固定有电阻绕线，旋转触头固定在箱体内的固定支架上与电阻绕线滑动联接；车行驶时，传感器把运动状态转换成电信号，输送给电子控制电路处理，输出控制电信号，驱动执行器控制方向柱左或右转动，从而达到控制二轮车平衡稳定行驶和方向准确控制的目的。

Description

二轮车平衡控制装置

技术领域

本实用新型涉及前、后轮结构二轮车，尤其涉及一种控制二轮车行驶中保持平衡稳定和准确行驶方向的一种自动控制装置。

技术背景

目前，驾驶二轮车行驶是靠人工技能控制，在驾驶中需要驾驶人员精力高度集中和精确控制，容易导致驾驶疲劳，行驶方向也不够准确，特别是在精力分散，驾驶疲劳和遇上紧急情况时，二轮车容易失控，不能保持平衡稳定，导致人车摔倒，人员受伤，造成事故。

发明内容

本实用新型的目的是为了克服上述的不足，提供一种二轮车平衡自动控制装置，该装置能在二轮车行驶过程中自动控制二轮车保持平衡稳定和准确行驶方向。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种二轮车平衡控制装置包括方向传感器、水平传感器、电子控制电路及执行器，其特征在于所述执行器包括电机、蜗杆、蜗轮、联接轴、外联接器、内联接器、方向旋转轴、箱体；电机紧固在箱体内，电机接蜗杆和蜗轮，蜗轮与联接轴和方向旋转轴为同一轴心，蜗轮的一面经联接轴接外联接器并由轴承支承在箱体上，外联接器通过插齿与内联接器联接，蜗轮的另一面上设有绝缘垫，所述方向传感器的绕线电阻固定在该绝缘垫上，方向旋转轴由轴承支承在箱体上，方向传感器的触头固定在方向旋转轴上并与绕线电阻滑动接触；所述水平传感器包括陀螺、电阻绕线、旋转触头、箱体；陀螺的旋转轴与箱体轴承联接，陀螺一侧设有绝缘垫，绝缘垫上固定有电阻绕线，旋转触头固定在箱体内的固定支架上与电阻绕线滑动联接；

所述电子控制电路联接水平传感器、方向传感器和执行器的电机；

方向旋转轴由螺母与方向把紧固；

内联接器由螺母紧固在二轮车的方向柱上；

水平传感器固接在二轮车主车架上。

本实用新型的工作原理和有益效果是：驾驶二轮车行驶时，通电使装置工作，安装在二轮车上的所有传感器把二轮车的运动状态转换成电信号，输送给电子控制电路处理，输出控制电信号，驱动执行器摸拟人工技能控制二轮车方向柱左或右转动，从而达到控制二轮车平衡稳定行驶和方向准确控制的目的。解决人员容易驾驶二轮车的问题。

附图说明

图1是本实用新型的原理方框图；

图2是实施例的执行器及方向传感器结构示意图；

图3是图2的剖视图；

图4是实施例的电子控制电路原理图；

图5是实施例的水平传感器结构示意图；

图6是实施例的陀螺结构示意图；

图7是实施例的方向传感器结构示意图；

图中：1为电机，2为蜗杆，3为蜗轮，4为方向传感器，4-1为绕线电阻，4-2为固定支架，4-3为触头，4-4为连接导线，5为方向旋转轴，6为方向把，7为螺母，8为轴承，9为绝缘垫，10为轴承，11为联接轴，12为外联接器，13为内联接器，14为螺母，15为箱体，16为方向柱，17为陀螺，17-1为电机，17-2为飞轮，17-3为转动轴，17-4为电机固定座，17-5为外壳，18为旋转轴，19为电阻绕线，20为转动触头，21为箱体，22为固定支架，23为绝缘垫。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步描述：

实施例：

图1是本实用新型的原理方框图，水平传感器和方向传感器是二轮车平衡控制装置中最主要的两个传感器。水平传感器的作用是对二轮车的运动状态进行检测，以获得二轮车的平衡状态；方向传感器的作用是对二轮车的方向状态进行检测，以获得二轮车的方向状态；电子控制电路的主要作用是接收水平传感器、方向传感器的输入信号，放大并进行逻辑判断、输出控制指令，控制执行器进行工作。

一种二轮车平衡控制装置，包括方向传感器、水平传感器、电子控制电路及执行器：

执行器及方向传感器如附图2，图3，图7，电机1紧固在箱体15内，电机1接蜗杆2和蜗轮3，蜗轮3与联接轴11和方向旋转轴5为同一轴心，蜗轮3的一面经联接轴11接外联接器12并由轴承10支承安装在箱体15上，外联接器12通过插齿与内联接器13联接，内联接器13由螺母14紧固在摩托车的方向柱16上，蜗轮3的另一面上设有绝缘垫9，所述方向传感器的绕线电阻4-1固定在该绝缘垫9上，并与蜗轮3为同一轴心，方向旋转轴5由轴承8支承安装在箱体15上，方向传感器的触头4-3固定在方向旋转轴5上并与绕线电阻4-1滑动接触，方向旋转轴5由螺母7与方向把6紧固；方向传感器包括绕线电阻4-1、固定支架4-2、动触头4-3、连接导线4-4，绕线电阻4-1由固定支架4-2固定在蜗轮3的绝缘垫9上，绕线电阻4-1的一端经连接导线4-4接高精度稳压电路的输出电源，另一端接地，动触头4-3固定在方向旋转轴5上，动触头4-3的触点紧靠绕线电阻4-1滑动连接，动触头4-3接一导线到方向信号放大电路电阻R6的另一端。

如图5的水平传感器包括陀螺17、电阻绕线19、旋转触头20、箱体21；陀螺17的旋转轴18与箱体21轴承联接，陀螺17一侧设有绝缘垫23，绝缘垫23上固定有电阻绕线19，旋转触头20固定在箱体21内的固定支架22上与电阻绕线19滑动联接。

如图6的陀螺结构示意图，陀螺17包括电机17-1、飞轮17-2、旋转轴18、转动轴17-3、电机固定座17-4、陀螺外壳17-5；旋转轴18固定在陀螺外壳17-5上，陀螺17可以在水平传感器内转动，电机17-1通过转动轴17-3联接并带动飞轮17-2高速转动，获得到陀螺稳定的定轴性，电机固定座17-4把电机17-1固定在陀螺外壳17-5上，以保持电机17-1的正常转动。水平传感器工作时，陀螺17随二轮车姿态变化带动电阻绕线19和动触头20作相对运动，获得水平检测信号输出。

水平传感器固接在二轮车主车架上。

图4是本实用新型的电子控制电路原理图：

高精度稳压电源包括U201稳压集成块7805，U202稳压集成块AS431L，限流电阻R1；U201稳压集成块7805输入脚接12伏电源，输出脚接限流电阻R1一端，接地脚接接地；U202稳压集成块AS431L的输入脚接限流电阻R1的另一端，接地脚接地，输出脚接水平传感SS1和方向传感SS2的输入端。

水平传感信号放大电路包括连接电阻R2、反馈电阻R3、连接电阻R4、运算放大集成块IC1、调节电阻RP3；运算放大集成块IC1的负输入端2脚接限流电阻R2和反馈电阻R3的一端，正输入端3脚接调节电阻RP3的中间脚，输出脚6接反馈电阻R3的另一端，调节电阻RP3的一端接5伏电源，另一端接地，中间端接IC1的正输入端3脚。运算放大集成块IC1的7脚接电源，4脚接地。

方向传感信号放大电路包括连接电阻R6、连接电阻R7、反馈电阻R8、调节电阻RP4、运算放大集成块IC2。运算放大集成块IC2的负输入端2脚接限流电阻R6和反馈电阻R8的一端，正输入端3脚接调节电阻RP4的中间脚，输出脚6接反馈电阻R8的另一端，调节电阻RP4的一端接5伏电源，另一端接地，中间端接IC2的正输入端脚3。运算放大集成块IC2的7脚接电源，4脚接地。

信号逻辑判断电路包括限流电阻R5、限流二极管D1，限流电阻R9、限流二极管D2、光电隔离器PC1与PC2内的发光二极管和光电三极管。限流电阻R5、光电隔离器PC1内的输入发光二极管、限流二极管D1串联组成信号逻辑判断电路的一个通道；限流电阻R9、光电隔离器PC2内的输入发光二极管、限流二极管D2串联组成信号逻辑判断电路的另一个通道，两个通道并联组成两个输入端；同时又组成两个输出端，其中，一个输出端由PC1光电隔离器内的输出三极管、限流电阻R10串联组成；另一个输出端PC2光电隔离器内的输出三极管、限流电阻R12串联组成。

驱动电路包括连接电阻R14、连接电阻R15、连接电阻R11、连接电阻R13，保护二极管D3、D4、D5、D6，放大三极管Q1、Q6，功率三极管Q4、Q5、Q2、Q3。一组功率驱动电路由连接电阻R14、连接电阻R13、保护二极管D4、D5，放大三极管Q1，功率三极管Q3、Q4组成；另一组功率驱动电路由连接电阻R11、连接电阻R15、保护二极管D3、D6；放大三极管Q6；功率三极管Q5、Q2组成，对电机进行的正、反转H桥电路驱动。

电子控制电路联接二轮车的水平传感器、方向传感器和执行器的电机1。电子控制电路联接在二轮车的路码表上。

结合图2、图3、图5、图6、图7，对二轮车平衡控制装置进行安装、调试，使其能够正常工作。二轮车平衡控制装置进行自动平衡控制和方向控制的过程如下：

一是二轮车自动平衡调节工作控制：若一旦车辆发生左倾斜，水平传感器就检测到一个负电压，电压经IC1放大，进入信号逻辑判断电路由PC1输出，控制Q1、Q3、Q4导通，Q6、Q5、Q2截止。电机1相应正转，机械控制机构控制摩托车方向柱16向左转动，二轮车随即恢复水平稳定，水平传感器无检测信号输出，Q1、Q3、Q4、Q6、Q5、Q2截止，电机停转；之后，方向传感器因蜗轮3左转面检测出一个负电压，经IC2放大，进入信号逻辑判断电路由PC2输出，控制Q6、Q5、Q2导通，Q1、Q3、Q4截止。电机1相应正转，机械控制机构控制摩托车方向柱16向右转动，方向柱回到原位置，最后，水平传感器、方向传感器均无检测信号输出，Q1、Q3、Q4、Q6、Q5、Q2截止，电机停转，方向柱保持原来方向变。同样，一旦车辆发生右倾斜，自动平衡控制仪又进入相反的一个工作控制程序。

二是车辆进入方向控制工作控制：若有一个向左转的方向，方向把6向左转动，方向传感器因蜗轮3右转动检测出一个正电压，经IC2放大，进入运算电路处理由PC1输出，控制Q1、Q3、Q4导通，Q6、Q5、Q2截止。电机1相应正转，机械控制装置控制摩托车方向柱6向左转动，车辆发生右倾斜，水平传感器就检测到一个负电压，信号经IC1放大，进入信号逻辑判断电路由PC2输出，控制Q6、Q5、Q2导通，Q1、Q3、Q4截止。电机1相应反转，机械控制装置控制摩托车方向柱16向右转动，方向传感器无检测信号输出，电机停转；方向柱回到方向把位置，最后，水平传感器、方向传感器均无检测信号输出，Q1、Q3、Q4、Q6、Q5、Q2截止，电机停转，方向得到控制。同样，一旦有一个向右转的方向，自动平衡控制仪进入相反的一个工作程序。

总之，二轮车平衡控制装置控制二轮车是自动平衡调节和方向控制综合控制过程，但总的来说，最终结果是既保持了车轮平衡稳定，又控制了二轮车的前进方向，达到自动控制的目的。

Claims (2)

1、一种二轮车平衡控制装置包括方向传感器、水平传感器、电子控制电路及执行器，其特征在于所述执行器包括电机(1)、蜗杆(2)、蜗轮(3)、联接轴(11)、外联接器(12)、内联接器(13)、方向旋转轴(5)、箱体(15)；电机(1)紧固在箱体(15)内，电机(1)接蜗杆(2)和蜗轮(3)，蜗轮(3)与联接轴(11)和方向旋转轴(5)为同一轴心，蜗轮(3)的一面经联接轴(11)接外联接器(12)并由轴承(10)支承在箱体(15)上，外联接器(12)通过插齿与内联接器(13)联接，蜗轮(3)的另一面上设有绝缘垫(9)，所述方向传感器的绕线电阻(4-1)固定在该绝缘垫(9)上，方向旋转轴(5)由轴承(8)支承在箱体(15)上，方向传感器(4)的触头(4-3)固定在方向旋转轴(5)上并与绕线电阻(4-1)滑动接触；所述水平传感器包括陀螺(17)、电阻绕线(19)、旋转触头(20)、箱体(21)，陀螺(17)的旋转轴(18)与箱体(21)轴承联接，陀螺(17)一侧设有绝缘垫(23)，绝缘垫(23)上固定有电阻绕线(19)，旋转触头(20)固定在箱体(21)内的固定支架(22)上与电阻绕线(19)滑动联接，所述电子控制电路联接水平传感器、方向传感器和执行器的电机(1)。

2、根据权利要求1所述的二轮车平衡控制装置，其特征是：所述陀螺(17)包括电机(17-1)、飞轮(17-2)、旋转轴(18)、转动轴(17-3)、电机固定座(17-4)、陀螺外壳(17-5)；旋转轴(18)固定在陀螺外壳(17-5)上，电机(17-1)通过转动轴(17-3)联接并带动飞轮(17-2)，电机固定座(17-4)把电机(17-1)固定在陀螺外壳(17-5)上。

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