CN203786592U - 两轮直立自平衡小车的控制系统 - Google Patents

两轮直立自平衡小车的控制系统 Download PDF

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李江江
娄俊鹏
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Abstract

本实用新型公开的两轮直立自平衡小车的控制系统，包括控制模块，控制模块分别连接有电源模块、传感显示模块以及驱动调整模块。本实用新型的两轮直立自平衡小车的控制系统，解决了现有的两轮直立自平衡小车存在的调整速度较慢的问题。本实用新型的两轮直立自平衡小车的控制系统反应速度快，控制精确，能控制两轮直立自平衡小车快速反应以及平衡运行。

Description

两轮直立自平衡小车的控制系统
技术领域
本实用新型属于控制装置技术领域，具体涉及一种两轮直立自平衡小车的控制系统。
背景技术
现在两轮直立自平衡小车的使用范围越来越广，在安保巡查、代步、机场协助等方面发挥着越来越大的作用，但是现有的两轮直立自平衡小车存在调整速度较慢的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种两轮直立自平衡小车的控制系统，解决了现有的两轮直立自平衡小车存在的调整速度较慢的问题。
本实用新型所采用的技术方案是：两轮直立自平衡小车的控制系统，包括控制模块，控制模块分别连接有电源模块、传感显示模块以及驱动调整模块。
本实用新型的特点还在于，
电源模块包括互相连接的12V锂电池以及降压供电单元，12V锂电池与驱动调整模块相连，降压供电单元与控制模块相连。
传感显示模块包括陀螺仪、显示屏以及加速度传感器。
控制模块采用AVR单片机。
驱动调整模块包括驱动单元，驱动单元分别与12V锂电池和控制模块相连，驱动单元分别连接有第一直流电机和第二直流电机。
降压供电单元是型号为7805的三端稳压集成芯片。
陀螺仪是型号为ENC-03MA的角速度传感器，加速度传感器是型号为MMA7361的三轴加速度传感器。
驱动单元是型号为L298N的驱动芯片。
本实用新型的有益效果是：本实用新型的两轮直立自平衡小车的控制系统，解决了现有的两轮直立自平衡小车存在的调整速度较慢的问题。本实用新型的两轮直立自平衡小车的控制系统反应速度快，控制精确，能控制两轮直立自平衡小车快速反应以及平衡运行。
附图说明
图1是本实用新型的两轮直立自平衡小车的控制系统的结构示意图；
图2是本实用新型的两轮直立自平衡小车的控制系统的具体结构示意图。
图中，1.电源模块，2.传感显示模块，3.控制模块，4.驱动调整模块，11.12V锂电池，12.降压供电单元，21.陀螺仪，22.显示屏，23.加速度传感器，41.驱动单元，42.第一直流电机，43.第二直流电机。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本实用新型进行详细说明。
本实用新型提供的两轮直立自平衡小车的控制系统的结构如图1所示，包括控制模块3，控制模块3分别连接有电源模块1、传感显示模块2以及驱动调整模块4。
如图2所示，电源模块1包括互相连接的12V锂电池11以及降压供电单元12，12V锂电池11与驱动调整模块4相连，降压供电单元12与控制模块3相连。
传感显示模块2包括陀螺仪21、显示屏22以及加速度传感器23。
控制模块3采用AVR单片机。
驱动调整模块4包括驱动单元41，驱动单元41分别与12V锂电池11和控制模块3相连，驱动单元41分别连接有第一直流电机42和第二直流电机43。
降压供电单元12是型号为7805的三端稳压集成芯片。
陀螺仪21是型号为ENC-03MA的角速度传感器，加速度传感器23是型号为MMA7361的三轴加速度传感器。
驱动单元41是型号为L298N的驱动芯片。
陀螺仪21用于位置控制、姿态控制等领域。它通过内部的双压电晶片作为基础零件，以达到输出电压=V0+A*W(-90deg/s<W<90deg/s)，其中V0为传感器静态时的输出电压，A为比例常数，W为角速度。将输出的电压发送给控制模块3进行A/D转换，然后通过该公式进行逆变换测得到了相应的角速度W。
加速度传感器23是型号为MMA7361的三轴加速度传感器，其具有模拟输出功能和测量XYZ的3轴灵敏度。它的输出电压与加速度的关系为V0(v)＝1.65(v)+0.08*a(m/S2)，式中1.65是加速度为0时的电压输出，a为加速度。同陀螺仪21的使用一样，将输出的电压V0进行A/D转换后，将该公式进行逆向使用将可以得出该时刻的加速度值。
驱动芯片L298N的内部包含4个通道逻辑驱动电路，即内含二个H桥的高电压大电流双桥式驱动器，接收标准TTL逻辑电平信号，可驱动46V、2A以下的无刷直流电机。L298N可驱动2个电机，OUT1、OUT2，OUT3、OUT4之间接2个电动机，其管脚5、7、10以及12接控制电平，控制电机正反转，ENA和ENB接控制使能端，控制电机的停转。所以，L298N适合用作小型直流电机控制芯片。
12V锂电池11直接为驱动单元41供电，经过驱动单元41的驱动后可以分别控制第一直流电机42和第二直流电机43运转，12V锂电池11经过型号为7805的降压供电单元12为控制模块3的AVR单片机供电。
当两轮直立自平衡小车运动时，陀螺仪21和加速度传感器23实时将测得的数据发送给AVR单片机，AVR单片机将获得的模拟信号经过A/D转换后变为数字信号再通过上述的两个公式计算出两轮直立自平衡小车的倾斜角度和加速度，其获得的倾斜角度和加速度信息通过与AVR单片机相连的显示屏22显示出来，同时AVR单片机控制驱动芯片L298N驱动第一直流电机42和第二直流电机43相互配合调整两轮直立自平衡小车的姿态和速度。
通过上述方式，本实用新型的两轮直立自平衡小车的控制系统，解决了现有的两轮直立自平衡小车存在的调整速度较慢的问题。本实用新型的两轮直立自平衡小车的控制系统反应速度快，控制精确，能控制两轮直立自平衡小车快速反应以及平衡运行。

Claims (6)

1.两轮直立自平衡小车的控制系统，其特征在于，包括控制模块(3)，控制模块(3)分别连接有电源模块(1)、传感显示模块(2)以及驱动调整模块(4)，所述传感显示模块(2)包括陀螺仪(21)、显示屏(22)以及加速度传感器(23)，所述驱动调整模块(4)包括驱动单元(41)，驱动单元(41)分别与电源模块(1)和控制模块(3)相连，驱动单元(41)分别连接有第一直流电机(42)和第二直流电机(43)。 
2.如权利要求1所述的两轮直立自平衡小车的控制系统，其特征在于，所述电源模块(1)包括互相连接的12V锂电池(11)以及降压供电单元(12)，12V锂电池(11)与驱动单元(41)相连，降压供电单元(12)与控制模块(3)相连。 
3.如权利要求1所述的两轮直立自平衡小车的控制系统，其特征在于，所述控制模块(3)采用AVR单片机。 
4.如权利要求2所述的两轮直立自平衡小车的控制系统，其特征在于，所述降压供电单元(12)是型号为7805的三端稳压集成芯片。 
5.如权利要求1所述的两轮直立自平衡小车的控制系统，其特征在于，所述陀螺仪(21)是型号为ENC-03MA的角速度传感器，所述加速度传感器(23)是型号为MMA7361的三轴加速度传感器。 
6.如权利要求1所述的两轮直立自平衡小车的控制系统，其特 征在于，所述驱动单元(41)是型号为L298N的驱动芯片。 
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106292470A (zh) * 2016-10-19 2017-01-04 厦门大学嘉庚学院 一种智能直立车控制系统

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