CN207117510U - 遥控多电机驱动的控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种遥控多电机驱动的控制系统，包括：能够相互通信的遥控器与接收器；接收器包括接收电路和与接收电路连接的主控电路；接收电路根据遥控器的控制指令，产生调速信号和刹车信号并提供给主控电路，主控电路根据接收电路的输出，对电机进行控制；接收器能够向遥控器反馈信息。接收电路包括第一无线收发模块RX、微处理器CPU1、第一脉冲信号转模拟电压电路、第二脉冲信号转模拟电压电路；微处理器CPU1通过一个电池检测电路连接供电电池BT1，并将供电电池BT1的电量通过第一无线收发模块RX向遥控器发送。本实用新型使得电机控制速度更平滑，避免电机出现抖动，遥控器和接收器可自动对频。

Description

遥控多电机驱动的控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种无刷轮毂电机的驱动和遥控技术领域，尤其是一种遥控控制无刷电机驱动的控制系统。

背景技术

目前市场上的滑板车调速和制动均采用较早的皮带传动式的航模电机控制系统，他们使用信号脉冲输出给主CPU控制，造成滑板车在滑行体验时的加速和制动性能出现电机运转不平稳，甚至出现电机在加速时，由于加速信号是脉冲信号没有做进一步的优化处理所出现的电机抖动，或控制信号延迟，严重影响到产品的体验效果。

遥控器在对接收器对频时的软件算法上都采用固定对码方式，如A遥控必须对A接收，如需要A和B对码时，需要强行打开B的接收器的盒子用人工初始化方式才能做新的一轮对频。这种控制方法使遥控器在出厂时必须和接收器一对一匹配好并贴上标号防止错乱，这样在批量生产调试和产品的后期维护时给用户带来不便。

遥控器只是单向向接收器传送控制指令，无法从遥控器上感知滑板车的工作状态。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种遥控多电机驱动的控制系统，利用接收电路接收来自遥控器的控制信号，并处理变换成直流模拟信号提供给主控CPU，使得电机控制速度更平滑，避免电机出现抖动；遥控器和接收器在上电对频时间段内可自动配对，用户通过遥控器可查看滑板车的电池电量状态。本实用新型采用的技术方案是：

一种遥控多电机驱动的控制系统，包括：

能够相互通信的遥控器与接收器；

接收器包括接收电路和与接收电路连接的主控电路；接收电路根据遥控器的控制指令，产生调速信号和刹车信号并提供给主控电路，主控电路根据接收电路的输出，对电机进行控制；

接收器能够向遥控器反馈信息。

进一步地，接收电路包括第一无线收发模块RX、微处理器CPU1、第一脉冲信号转模拟电压电路、第二脉冲信号转模拟电压电路；

所述第一无线收发模块RX用于与遥控器通信，第一无线收发模块RX连接微处理器CPU1；微处理器CPU1的一个PWM控制信号端口通过第一脉冲信号转模拟电压电路，产生调速信号TS；微处理器CPU1的另一个PWM控制信号端口通过第二脉冲信号转模拟电压电路，产生刹车信号BK；上述调速信号TS和刹车信号BK都是直流模拟信号。

更进一步地，

第一脉冲信号转模拟电压电路包括NPN三极管Q1、PNP三极管Q2、电阻R1、R2、R3、电容C1、C2；三极管Q1的基极接微处理器CPU1的一个PWM控制信号端口，发射极接第一地，集电极接电阻R1一端和三极管Q2基极，电阻R1另一端和三极管Q2发射极接电压VCC1；三极管Q2的集电极接电阻R2的一端，电阻R2的另一端接电容C1、C2的一端和电阻R3的一端，并用于输出调速信号TS；电阻R3另一端接第一地；电容C1、C2的另一端接第一地；

第二脉冲信号转模拟电压电路包括NPN三极管Q3、PNP三极管Q4、电阻R4、R5、R6、电容C3；三极管Q3的基极接微处理器CPU1的另一个PWM控制信号端口，发射极接第一地，集电极接电阻R4一端和三极管Q4基极，电阻R4另一端和三极管Q4发射极接电压VCC1；三极管Q4的集电极接电阻R5的一端，电阻R5的另一端接电容C3的一端和电阻R6的一端，并用于输出刹车信号BK；电阻R6另一端接第一地；电容C3的另一端接第一地。

更进一步地，

微处理器CPU1通过一个电池检测电路连接供电电池BT1，并将供电电池BT1的电量通过第一无线收发模块RX向遥控器发送。

进一步地，主控电路包括相同的左电机驱动电路和右电机驱动电路；

左电机驱动电路包括：主控CPU3、第一霍尔换相电路、A、B、C三相驱动支路；A相驱动支路包括MOS管W1、W2、电阻R101、R102、R103、电容C101、二极管D101，B相驱动支路包括MOS管W3、W4、电阻R104、R105、R106、电容C102、二极管D102，C相驱动支路包括MOS管W5、W6、电阻R107、R108、R109、电容C103、二极管D103；

第一霍尔换相电路的输入端接无刷电机上的霍尔器件，输出端接主控CPU3；调速信号TS和刹车信号BK分别接入主控CPU3的两个I/O端口；

主控CPU3上包括三组控制端口，每组控制端口包括上管控制端、中间端和下管控制端；

第一组控制端口的上管控制端、中间端和下管控制端分别接电阻R101一端、电阻R102一端、电阻R103一端；电阻R101的另一端接MOS管W1的栅极，MOS管W1的漏极接电压VCC2,源极接电阻R102的另一端、电容C101的一端、MOS管W2的漏极，并连接左电机的A相；电阻R103的另一端接MOS管W2的栅极，MOS管W2的源极接第二地；电容C101的另一端接二极管D101的阴极，二极管D101的阳极接电压VCC3；电压VCC3为电压VCC2的一半；

第二组控制端口的上管控制端、中间端和下管控制端分别接电阻R104一端、电阻R105一端、电阻R106一端；电阻R104的另一端接MOS管W3的栅极，MOS管W3的漏极接电压VCC2,源极接电阻R105的另一端、电容C102的一端、MOS管W4的漏极，并连接左电机的B相；电阻R106的另一端接MOS管W4的栅极，MOS管W4的源极接第二地；电容C102的另一端接二极管D102的阴极，二极管D102的阳极接电压VCC3；

第三组控制端口的上管控制端、中间端和下管控制端分别接电阻R107一端、电阻R108一端、电阻R109一端；电阻R107的另一端接MOS管W5的栅极，MOS管W5的漏极接电压VCC2,源极接电阻R108的另一端、电容C103的一端、MOS管W6的漏极，并连接左电机的C相；电阻R109的另一端接MOS管W6的栅极，MOS管W6的源极接第二地；电容C103的另一端接二极管D103的阴极，二极管D103的阳极接电压VCC3。

更进一步地，调速信号TS和刹车信号BK分别通过一个电阻接入主控CPU3。

进一步地，遥控器包括第二无线收发模块TX、微处理器CPU2、多个电量指示二极管、工作和对频指示二极管D305、发射机电池电量指示二极管D306；

所述第二无线收发模块TX用于与接收器通信，第二无线收发模块TX连接微处理器CPU2；微处理器CPU2的各个I/O端口分别连接各电量指示二极管、工作和对频指示二极管D305、发射机电池电量指示二极管D306的阴极；各电量指示二极管、工作和对频指示二极管D305、发射机电池电量指示二极管D306的阳极接电压VCC4, 并通过电容C301接第三地；

微处理器CPU2通过电阻R301连接速度控制元件SK1。

更进一步地，微处理器CPU2还连接一个或多个控制键；微处理器CPU2还连接一个蜂鸣器SP1。

进一步地，所述遥控器和接收器在开机时能够自动对频完成配对；包括以下步骤：

遥控器和接收器分别上电；

遥控器向接收器发送第一随机数指令；

接收器判断是否收到第一随机数指令，若否则等待，若是则给遥控器发送应答；

遥控器判断是否收到接收器的应答，若否则重新发送第一随机数指令，若是则向接收器发送一个应答；

接收器判断是否收到遥控器发送的应答，若否则返回等待接收第一随机数指令的状态，若是则将遥控器发送的第一随机数作为有效码存储；

接收器自身产生随机数，提取接收器产生的随机数和存储的有效码对比，是否符合预设规则，若否则接收器提示遥控器发送第二随机数指令；若是则将存储的有效码发送到遥控器待遥控器确认；

遥控器判断是否收到接收器发送的有效码，若否则返回发送第一随机数指令状态；若是则停止向接收器发送随机数，对码完成。

本实用新型的优点在于：

1）对电机的控制更平滑，避免电机出现抖动；刹车时防止电机抱死。

2）遥控器和接收器开机自动完成对频，批量生产调试和使用时给厂家和用户带来方便。

3）遥控器和接收器双向传输，接收器可以根据收到的遥控器指令执行控制，同时接收器可以向遥控器回传一些信息并在遥控器上显示，以便了解滑板车的工作状态，比如滑板车的供电电池电量过低时遥控器上相应LED可以显示，电量过低时遥控器上蜂鸣器会报警。

附图说明

图1为本实用新型的接收器中接收电路原理图。

图2为本实用新型的接收器中主控电路原理图。

图3为本实用新型的遥控器原理图。

图4为本实用新型的遥控器和接收器自动对频流程图。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

遥控多电机驱动的控制系统，在一种实施例中，适用于遥控控制滑板车；此种滑板车采用双电机驱动；在其它实施例中，也适用于双电机驱动的其它电子设备，比如大型的遥控玩具汽车，可遥控的儿童乘坐电动汽车等；

遥控多电机驱动的控制系统，包括遥控器和接收器；遥控器采用开机即和接收器自动对频方式，即1对N，在设定的时间内自动完成对频，从而遥控器在上电对频时间段内可配对本实用新型中的任意一个接收器；反之，本实用新型中的一个接收器在上电对频时间段也可以自动匹配本实用新型中的任意一个遥控器；在遥控器和接收器对频成功后立即停止搜频。

接收器包括接收电路和与接收电路连接的主控电路；

接收电路根据遥控器的控制指令，产生调速信号和刹车信号并提供给主控电路，主控电路根据接收电路的输出，对电机进行控制；

接收电路如图1所示，包括第一无线收发模块RX、微处理器CPU1、第一脉冲信号转模拟电压电路、第二脉冲信号转模拟电压电路；

所述第一无线收发模块RX用于与遥控器通信，第一无线收发模块RX连接微处理器CPU1；微处理器CPU1的一个PWM控制信号端口通过第一脉冲信号转模拟电压电路，产生调速信号TS；微处理器CPU1的另一个PWM控制信号端口通过第二脉冲信号转模拟电压电路，产生刹车信号BK；上述调速信号TS和刹车信号BK都是直流模拟信号，因而提供给主控CPU后，可以使得控制电机更平稳；

另外，微处理器CPU1还通过一个电池检测电路连接滑板车的供电电池BT1，从而可以采样，并将供电电池BT1的电量通过第一无线收发模块RX向遥控器发送；如图1所示，电池检测电路包括电阻R7、R8，电阻R7和R8串联，形成一分压电路，该分压电路一端接供电电池BT1，另一端接第一地；电阻R7和R8连接的节点用于连接微处理器CPU1的电压采样端口；

第一脉冲信号转模拟电压电路包括NPN三极管Q1、PNP三极管Q2、电阻R1、R2、R3、电容C1、C2；三极管Q1的基极接微处理器CPU1的一个PWM控制信号端口，发射极接第一地，集电极接电阻R1一端和三极管Q2基极，电阻R1另一端和三极管Q2发射极接电压VCC1；三极管Q2的集电极接电阻R2的一端，电阻R2的另一端接电容C1、C2的一端和电阻R3的一端，并用于输出调速信号TS；电阻R3另一端接第一地；电容C1、C2的另一端接第一地；

第二脉冲信号转模拟电压电路包括NPN三极管Q3、PNP三极管Q4、电阻R4、R5、R6、电容C3；三极管Q3的基极接微处理器CPU1的另一个PWM控制信号端口，发射极接第一地，集电极接电阻R4一端和三极管Q4基极，电阻R4另一端和三极管Q4发射极接电压VCC1；三极管Q4的集电极接电阻R5的一端，电阻R5的另一端接电容C3的一端和电阻R6的一端，并用于输出刹车信号BK；电阻R6另一端接第一地；电容C3的另一端接第一地；

上述微处理器CPU1采用7A25P；第一无线收发模块RX采用2.4Ghz无线通信模块；VCC1为+5v；

主控电路如图2所示，包括左电机驱动电路和右电机驱动电路；这两个电机驱动电路结构完全一样，分别用于驱动一个无刷电机；其中的主控CPU均采用OB6616；

左电机驱动电路包括：主控CPU3、第一霍尔换相电路、A、B、C三相驱动支路；A相驱动支路包括MOS管W1、W2、电阻R101、R102、R103、电容C101、二极管D101，B相驱动支路包括MOS管W3、W4、电阻R104、R105、R106、电容C102、二极管D102，C相驱动支路包括MOS管W5、W6、电阻R107、R108、R109、电容C103、二极管D103；

第一霍尔换相电路的输入端接无刷电机上的霍尔器件，输出端接主控CPU3；调速信号TS和刹车信号BK分别接入主控CPU3的两个I/O端口，可以直接接入主控CPU3，或分别通过电阻R110、R111接入；

主控CPU3上包括三组控制端口，每组控制端口包括上管控制端、中间端和下管控制端；

第一组控制端口的上管控制端、中间端和下管控制端分别接电阻R101一端、电阻R102一端、电阻R103一端；电阻R101的另一端接MOS管W1的栅极，MOS管W1的漏极接电压VCC2,源极接电阻R102的另一端、电容C101的一端、MOS管W2的漏极，并连接左电机的A相；电阻R103的另一端接MOS管W2的栅极，MOS管W2的源极接第二地；电容C101的另一端接二极管D101的阴极，二极管D101的阳极接电压VCC3；电压VCC2为+24v，电压VCC3为电压VCC2的一半；

第二组控制端口的上管控制端、中间端和下管控制端分别接电阻R104一端、电阻R105一端、电阻R106一端；电阻R104的另一端接MOS管W3的栅极，MOS管W3的漏极接电压VCC2,源极接电阻R105的另一端、电容C102的一端、MOS管W4的漏极，并连接左电机的B相；电阻R106的另一端接MOS管W4的栅极，MOS管W4的源极接第二地；电容C102的另一端接二极管D102的阴极，二极管D102的阳极接电压VCC3；

第三组控制端口的上管控制端、中间端和下管控制端分别接电阻R107一端、电阻R108一端、电阻R109一端；电阻R107的另一端接MOS管W5的栅极，MOS管W5的漏极接电压VCC2,源极接电阻R108的另一端、电容C103的一端、MOS管W6的漏极，并连接左电机的C相；电阻R109的另一端接MOS管W6的栅极，MOS管W6的源极接第二地；电容C103的另一端接二极管D103的阴极，二极管D103的阳极接电压VCC3；

右电机驱动电路和左电机驱动电路相同，包括主控CPU4、第二霍尔换相电路、A、B、C三相驱动支路；如图2所示；

调速信号TS和刹车信号BK均为跟随PWM控制信号的占空比相应变化的直流电压信号；主控CPU3、CPU4根据调速信号TS来平滑调节左电机、右电机转速；

需要减速时，当TS=0v，每一相驱动支路中的上管W1、W3、W5关断，下管W2、W4、W6也关断，滑板车的电机因为滑板车阻力而自然降速；

需要刹车时，当BK>0v，则每一相驱动支路中的上管W1、W3、W5关断，下管W2、W4、W6则导通，使得电机的三相线短路，电机的阻力最大化，实现刹车；

本实用新型刹车部分的电路，优点是能让电机线性降速而不是立即停止，防止突然抱死；

二极管D101、D102、D103是隔离作用，防止自举电压反灌串入12V电源（提供VCC3的电源）中；

遥控器如图3所示，包括第二无线收发模块TX、微处理器CPU2、多个电量指示二极管D301～D304、工作和对频指示二极管D305、发射机电池电量指示二极管D306；微处理器CPU2采用7A23P；第二无线收发模块TX采用2.4Ghz无线通信模块；

所述第二无线收发模块TX用于与接收器通信，第二无线收发模块TX连接微处理器CPU2；微处理器CPU2的各个I/O端口分别连接各电量指示二极管、工作和对频指示二极管D305、发射机电池电量指示二极管D306的阴极；各电量指示二极管、工作和对频指示二极管D305、发射机电池电量指示二极管D306的阳极接电压VCC4，并通过电容C301接第三地；

微处理器CPU2通过电阻R301连接速度控制元件SK1；速度控制元件SK1可采用拨杆，向上拨时遥控器发出加速指令，向下拨时遥控器发出刹车指令，拨杆处于中间位置则遥控器发出自然降速指令；

微处理器CPU2还可进一步连接一个或多个控制键，比如连接控制灯光键K1、正反转控制键K2，控制灯光键K1可以遥控控制滑板车上设置的灯光，正反转控制键K2可控制滑板车上电机的正转或反转；

遥控器上的电量指示二极管用于显示滑板车上供电电池BT1的电量；滑板车上供电电池BT1的电量会动态回传到遥控器上用LED二极管D301～D304显示；

工作和对频指示二极管D305在开机上电对频模式时快闪，正常工作模式时慢闪；

微处理器CPU2还可进一步连接一个蜂鸣器SP1，在滑板车供电电池BT1电量过低时发出报警；

遥控器和接收器在开机时能够自动对频完成配对；配对过程如图4所示，包括：

遥控器和接收器分别上电；

遥控器向接收器发送第一随机数指令；

接收器判断是否收到第一随机数指令，若否则等待，若是则给遥控器发送应答；

遥控器判断是否收到接收器的应答，若否则重新发送第一随机数指令，若是则向接收器发送一个应答；

接收器判断是否收到遥控器发送的应答，若否则返回等待接收第一随机数指令的状态，若是则将遥控器发送的第一随机数作为有效码存储；

接收器自身产生随机数，提取接收器产生的随机数和存储的有效码对比，是否符合预设规则，比如是否都是相同的码（随机数），若否则接收器提示遥控器发送第二随机数指令；若是则将存储的有效码发送到遥控器待遥控器确认；

遥控器判断是否收到接收器发送的有效码，若否则返回发送第一随机数指令状态；若是则停止向接收器发送随机数，对码完成。

Claims (8)

1.一种遥控多电机驱动的控制系统，其特征在于，包括：

能够相互通信的遥控器与接收器；

接收器包括接收电路和与接收电路连接的主控电路；接收电路根据遥控器的控制指令，产生调速信号和刹车信号并提供给主控电路，主控电路根据接收电路的输出，对电机进行控制；

接收器能够向遥控器反馈信息。

2.如权利要求1所述的遥控多电机驱动的控制系统，其特征在于，

接收电路包括第一无线收发模块RX、微处理器CPU1、第一脉冲信号转模拟电压电路、第二脉冲信号转模拟电压电路；

所述第一无线收发模块RX用于与遥控器通信，第一无线收发模块RX连接微处理器CPU1；微处理器CPU1的一个PWM控制信号端口通过第一脉冲信号转模拟电压电路，产生调速信号TS；微处理器CPU1的另一个PWM控制信号端口通过第二脉冲信号转模拟电压电路，产生刹车信号BK；上述调速信号TS和刹车信号BK都是直流模拟信号。

3.如权利要求2所述的遥控多电机驱动的控制系统，其特征在于，

第一脉冲信号转模拟电压电路包括NPN三极管Q1、PNP三极管Q2、电阻R1、R2、R3、电容C1、C2；三极管Q1的基极接微处理器CPU1的一个PWM控制信号端口，发射极接第一地，集电极接电阻R1一端和三极管Q2基极，电阻R1另一端和三极管Q2发射极接电压VCC1；三极管Q2的集电极接电阻R2的一端，电阻R2的另一端接电容C1、C2的一端和电阻R3的一端，并用于输出调速信号TS；电阻R3另一端接第一地；电容C1、C2的另一端接第一地；

第二脉冲信号转模拟电压电路包括NPN三极管Q3、PNP三极管Q4、电阻R4、R5、R6、电容C3；三极管Q3的基极接微处理器CPU1的另一个PWM控制信号端口，发射极接第一地，集电极接电阻R4一端和三极管Q4基极，电阻R4另一端和三极管Q4发射极接电压VCC1；三极管Q4的集电极接电阻R5的一端，电阻R5的另一端接电容C3的一端和电阻R6的一端，并用于输出刹车信号BK；电阻R6另一端接第一地；电容C3的另一端接第一地。

4.如权利要求2所述的遥控多电机驱动的控制系统，其特征在于，

微处理器CPU1通过一个电池检测电路连接供电电池BT1，并将供电电池BT1的电量通过第一无线收发模块RX向遥控器发送。

5.如权利要求2、3或4所述的遥控多电机驱动的控制系统，其特征在于，

主控电路包括相同的左电机驱动电路和右电机驱动电路；

左电机驱动电路包括：主控CPU3、第一霍尔换相电路、A、B、C三相驱动支路；A相驱动支路包括MOS管W1、W2、电阻R101、R102、R103、电容C101、二极管D101，B相驱动支路包括MOS管W3、W4、电阻R104、R105、R106、电容C102、二极管D102，C相驱动支路包括MOS管W5、W6、电阻R107、R108、R109、电容C103、二极管D103；

第一霍尔换相电路的输入端接无刷电机上的霍尔器件，输出端接主控CPU3；调速信号TS和刹车信号BK分别接入主控CPU3的两个I/O端口；

主控CPU3上包括三组控制端口，每组控制端口包括上管控制端、中间端和下管控制端；

第一组控制端口的上管控制端、中间端和下管控制端分别接电阻R101一端、电阻R102一端、电阻R103一端；电阻R101的另一端接MOS管W1的栅极，MOS管W1的漏极接电压VCC2,源极接电阻R102的另一端、电容C101的一端、MOS管W2的漏极，并连接左电机的A相；电阻R103的另一端接MOS管W2的栅极，MOS管W2的源极接第二地；电容C101的另一端接二极管D101的阴极，二极管D101的阳极接电压VCC3；电压VCC3为电压VCC2的一半；

第二组控制端口的上管控制端、中间端和下管控制端分别接电阻R104一端、电阻R105一端、电阻R106一端；电阻R104的另一端接MOS管W3的栅极，MOS管W3的漏极接电压VCC2,源极接电阻R105的另一端、电容C102的一端、MOS管W4的漏极，并连接左电机的B相；电阻R106的另一端接MOS管W4的栅极，MOS管W4的源极接第二地；电容C102的另一端接二极管D102的阴极，二极管D102的阳极接电压VCC3；

第三组控制端口的上管控制端、中间端和下管控制端分别接电阻R107一端、电阻R108一端、电阻R109一端；电阻R107的另一端接MOS管W5的栅极，MOS管W5的漏极接电压VCC2,源极接电阻R108的另一端、电容C103的一端、MOS管W6的漏极，并连接左电机的C相；电阻R109的另一端接MOS管W6的栅极，MOS管W6的源极接第二地；电容C103的另一端接二极管D103的阴极，二极管D103的阳极接电压VCC3。

6.如权利要求5所述的遥控多电机驱动的控制系统，其特征在于，

调速信号TS和刹车信号BK分别通过一个电阻接入主控CPU3。

7.如权利要求1所述的遥控多电机驱动的控制系统，其特征在于，

遥控器包括第二无线收发模块TX、微处理器CPU2、多个电量指示二极管、工作和对频指示二极管D305、发射机电池电量指示二极管D306；

所述第二无线收发模块TX用于与接收器通信，第二无线收发模块TX连接微处理器CPU2；微处理器CPU2的各个I/O端口分别连接各电量指示二极管、工作和对频指示二极管D305、发射机电池电量指示二极管D306的阴极；各电量指示二极管、工作和对频指示二极管D305、发射机电池电量指示二极管D306的阳极接电压VCC4, 并通过电容C301接第三地；

微处理器CPU2通过电阻R301连接速度控制元件SK1。

8.如权利要求7所述的遥控多电机驱动的控制系统，其特征在于，

微处理器CPU2还连接一个或多个控制键；微处理器CPU2还连接一个蜂鸣器SP1。