CN202669532U - 使用cpld控制平衡车电机的电路控制装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种使用CPLD控制平衡车电机的电路控制装置，包括平衡信号传感器、信号检测装置、信号处理装置、电机控制信号设置装置、CPLD电机控制输出接口、电机驱动装置、电机、电机速度检测装置、电机电流检测传感器、电机温度检测传感器；其中平衡信号传感器、信号检测装置、信号处理装置、电机控制信号设置装置、CPLD电机控制输出接口、电机驱动装置、电机依次连接；电机速度检测装置、电机电流检测传感器、电机温度检测传感器这三个装置其一端与电机连接，另一端与电机控制信号设置装置连接。本实用新型可解决实现保护电机、保护速度快捷的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种使用CPLD控制平衡车电机的电路控制装置。
背景技术
平衡车是一种由电力驱动、具有自我平衡能力的个人用运输载具，是都市用交通工具的一种，是一种前所未见的崭新交通工具。平衡车的运作原理主要是飞机平衡的原理，也就是车辆本身的自动平衡能力。其以内置的精密电子陀螺仪来判断车身所处的姿势状态，透过精密且高速的中央微处理器计算出适当的指令后，驱动马达来做到平衡的效果。然而，目前在平衡车产品中直流电机的应用非常广泛，对电机的控制要求也越来越高，许多相关产品对电机芯片的选择，成本的控制，以及控制方案都有很多弊端，如对电机的保护不到位，保护速度不够快等。
CPLD是一种复杂可编程具有逻辑功能的数字集成电路，用户可根据各自需要而自行构造逻辑功能。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种使用CPLD控制平衡车电机的电路控制装置，解决实现保护电机、保护速度快捷的技术问题。
使用CPLD控制平衡车电机的电路控制装置，包括平衡信号传感器、信号检测装置、信号处理装置、电机控制信号设置装置、CPLD电机控制输出接口、电机驱动装置、电机、电机速度检测装置、电机电流检测传感器、电机温度检测传感器；其中平衡信号传感器、信号检测装置、信号处理装置、电机控制信号设置装置、CPLD电机控制输出接口、电机驱动装置、电机依次连接；电机速度检测装置、电机电流检测传感器、电机温度检测传感器这三个装置其一端与电机连接，另一端与电机控制信号设置装置连接。
所述平衡信号传感器安装在平衡车承载装置内，位于相对且同轴设置的两个轮体的中间位置。
所述平衡信号传感器包括陀螺仪芯片及加速度计芯片，这两个芯片分别与信号处理装置连接。
所述信号处理装置为由CPLD控制芯片组成的电路控制板。
本实用新型的有益效果是：本实用新型利用CPLD控制芯片作为主控制芯片，其具有编程灵活、集成度高、设计开发周期短、适用范围宽、开发工具先进、设计制造成本低、对设计者的硬件经验要求低、标准产品无需测试、保密性强、价格大众化、电路结构简单，成本低，保护机制完善、控制同步实施等特点，将CPLD应用到平衡车的电机控制上面，能够改善对电机的保护，并且具有较高的保护速度。
附图说明
图1是实施例中电路控制装置的整体结构框图；
图中 11. 陀螺仪芯片、12.加速度计芯片、2. 信号检测装置、3. 信号处理装置、4. 电机控制信号设置装置、5. CPLD电机控制输出接口、6. 电机驱动装置、7. 电机、8. 电机速度检测装置、9. 电机电流检测传感器、10. 电机温度检测传感器。
具体实施方式
该电路控制装置应用的平衡车包括安装于承载装置上的行走装置、承载装置与转向装置以及安装在承载装置内的电路控制装置。
承载装置安装于行走装置中相对设置的两个轮体之间，用于在行走装置的带动下承载使用者行走。
电路控制装置包括作为平衡信号传感器的陀螺仪芯片11及加速度计12、信号检测装置2、信号处理装置3、电机控制信号设置装置4、CPLD电机控制输出接口5、电机驱动装置6、电机7、电机速度检测装置8、电机电流检测传感器9、电机温度检测传感器10；其中平衡信号传感器1、信号检测装置2、信号处理装置3、电机控制信号设置装置4、CPLD电机控制输出接口5、电机驱动装置6、电机7依次连接从而接收信号并作出相应动作；电机速度检测装置8、电机电流检测传感器9、电机温度检测传感器10这三个装置其一端均与电机7连接，另一端则均与电机控制信号设置装置4连接。
陀螺仪芯片11及加速度计12安装在平衡车承载装置内，位于相对且同轴设置的两个轮体的中间位置，这两个传感器对角速度及加速度信号的采集并产生相应的电压信号。
信号检测装置2、信号处理装置3、电机控制信号设置装置4共同组成一个常规的CPLD芯片控制电路板，其利用预先设定好的程序进行相应动作，CPLD芯片控制电路板、该电路板使用到的程序为本领域的技术人员能够实现，在此不再过多描述。
信号检测装置2为一个能够对陀螺仪芯片11及加速度计12产生的信号进行检测并初步放大滤波处理的电路控制板。
信号处理装置3为一个能够对信号检测装置2所检测到的信号进行数据处理，转化为通讯可用的数字信号的电路控制板。
电机控制信号设置装置4为一个根据信号处理装置给出的数字信号来设置电机7所需要的脉冲宽度调制PWM的占空比及转动的方向的电路控制板，上述的占空比是指即在一串理想的脉冲周期序列中如方波，正脉冲的持续时间与脉冲总周期的比值。
CPLD电机控制输出接口5通过和电机控制信号设置装置4并口快速通讯，将最终的脉冲宽度调制PWM信号及方向信号同步送出。
电机驱动装置6为目前平衡车使用到的驱动装置，其将CPLD电机控制输出接口5给出的脉冲宽度调制PWM进行功率放大从而驱动电机7。
电机7受到电机驱动装置6的控制，进行不同转数的正反转，以此来维持平衡车的平衡。
电机温度检测传感器8用来检测电机的温度，当电机7温度超过某个设定值时，将会产生报警信号并且将信号反馈到电机控制信号设置装置4，电机控制信号设置装置4就会发出操作指令对电机7进行保护处理。
电机电流检测传感器9利用电阻采用来检测通过电机7的电流，当电机7电流超过某个设定值时，将会产生报警信号并且将信号反馈到电机控制信号设置装置4，电机控制信号设置装置4就会发出操作指令对电流进行合理控制。
电机转速检测装置10利用霍尔逻辑关系来检测电机7的当前转速及转速方向，并且将检测到的数值反馈回电机控制信号设置装置4，当电机7的速度超过某个设定值时，根据需要对脉冲宽度调制PWM占空比进行限速调节。
总之，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本实用新型专利的涵盖范围。
Claims (4)
1.使用CPLD控制平衡车电机的电路控制装置，包括平衡信号传感器、电机驱动装置、电机，其特征在于：还包括信号检测装置、信号处理装置、电机控制信号设置装置、CPLD电机控制输出接口、电机速度检测装置、电机电流检测传感器、电机温度检测传感器；其中平衡信号传感器、信号检测装置、信号处理装置、电机控制信号设置装置、CPLD电机控制输出接口、电机驱动装置、电机依次连接；电机速度检测装置、电机电流检测传感器、电机温度检测传感器这三个装置其一端与电机连接，另一端与电机控制信号设置装置连接。
2.依据权利要求1所述的使用CPLD控制平衡车电机的电路控制装置，其特征在于：所述平衡信号传感器安装在平衡车承载装置内，位于相对且同轴设置的两个轮体的中间位置。
3.依据权利要求1所述的使用CPLD控制平衡车电机的电路控制装置，其特征在于：所述平衡信号传感器包括陀螺仪芯片及加速度计芯片，这两个芯片分别与信号处理装置连接。
4.依据权利要求1所述的使用CPLD控制平衡车电机的电路控制装置，其特征在于：所述信号处理装置为由CPLD控制芯片组成的电路控制板。
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