CN215399109U - 平衡车控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种平衡车控制器，包括设置于车身主体前端或后端的操纵杆，车身主体内设有检测车体姿态变化并控制车体运动的主控制组件与副控制组件，操纵杆的底部设置有随之动作而转动的传动轴；车身主体内设置有转向霍尔传感器与磁性件，磁性件与传动轴直接或间接连接，转向霍尔传感器位于磁性件的磁场干涉范围内，以采集磁性件的磁信号变化状态；主控制组件与副控制组件通信连接。通过上述方式，本实用新型结构简单，同时采用霍尔传感器与陀螺仪两种转向检测装置，控制更精确，并且两个控制组件之间采用通信连接，无需复杂的机械联动机构使二者同步动作来采集控制信号。

Description

平衡车控制器

技术领域

本实用新型涉及平衡车控制领域，特别是涉及一种平衡车控制器。

背景技术

平衡车，作为当前最流行的代步工具，因其时尚的外观，灵活且便于携带深受广大年轻人的喜爱。

目前，市场上平衡车大多通过腿控或者手控的方式控制平衡车转向，这种平衡车采用陀螺仪监测平衡车转向情况，通常是将陀螺仪固定在控制板上，再将控制板和车体完全固定，控制板上的主控芯片会时刻根据陀螺仪反馈的位置，结合陀螺仪的位置信息，随后根据角度传感器检测出的转动机构转动的角度，主控芯片控制平衡车转弯。

现有技术提供了一种平衡车，包括传动件和用于控制主板安装的主板盒，所述传动件与所述转向轴连接以能随之转动，所述主板盒铰接设置在脚踏座的腔体内，并位于所述传动件的转动干涉范围内，当所述传动件发生转动时，所述主板盒受其干涉而随之发生转动或摆动。这种技术采用两个陀螺仪作为信号采集装置，两个陀螺仪之间通过传动件联动，以根据车身姿态变化而倾斜。这种设置方式使得平衡车内部的空间被两个陀螺仪之间的联动机构大大占用，并且采用单一的陀螺仪作为平衡车控制信号的采集装置，其控制精度不高。

因此，设计一种结构简单、占据车体内部空间较小、控制精度高的平衡车控制器就很有必要。

实用新型内容

为了克服上述问题，本实用新型提供一种平衡车控制器，通过同时采用霍尔传感器与陀螺仪两种转向检测装置，大大提高了平衡车的控制精度，并且两个控制组件之间采用通信连接，无需复杂的机械联动机构使二者同步动作，大大节省了平衡车的内部空间，并减轻了平衡车的重量，使其更加轻便。

为实现上述的目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种平衡车控制器，包括设置于车身主体前端或后端的操纵杆，所述车身主体内设有检测车体姿态变化并控制车体运动的主控制组件与副控制组件，所述操纵杆的底部设置有随所述操纵杆动作而转动的传动轴；所述车身主体内设置有转向霍尔传感器与磁性件，所述磁性件与所述传动轴直接或间接连接，所述转向霍尔传感器位于所述磁性件的磁场干涉范围内，以采集所述磁性件的磁信号变化状态；所述主控制组件与副控制组件通信连接。

进一步的，所述传动轴转动连接于所述车身主体的内部，并沿所述车身主体的中线方向设置；所述传动轴具有与所述操纵杆的底部连接的第一端、以及与设置于所述车身主体内的安装座转动连接的第二端。

进一步的，所述磁性件设置于所述第二端的端面上，所述磁性件的轴线与所述传动轴的轴线重合；所述转向霍尔传感器设置于所述安装座上，并位于所述磁性件的远离所述操纵杆的一侧；所述转向霍尔传感器位于所述磁性件的中间位置处，并被所述磁性件的磁力线穿过。

进一步的，所述主控制组件位于所述车身主体内部的左侧，并包括设置于底板上的主控制板，所述主控制板上设置有主控芯片、左陀螺仪以及加速度传感器；所述主控制板与设置于轮毂电机内的霍尔传感器电连接。

进一步的，所述副控制组件位于所述车身主体内部的右侧，并包括设置于底板上的副控制板，所述副控制板上设置有副控芯片、右陀螺仪以及加速度传感器；所述副控制板与设置于轮毂电机内的霍尔传感器电连接。

进一步的，所述主控芯片与所述副控芯片通信连接；所述主控芯片与所述转向霍尔传感器信号连接，以接收所述转向霍尔传感器采集到的转向信号；所述转向霍尔传感器与所述副控芯片信号连接，或者所述转向霍尔传感器通过所述主控芯片与所述副控芯片通信连接。

进一步的，所述主控制组件包括PWM驱动模块、右电机驱动模块、电流采集模块、指示灯模块、显示屏模块、蓝牙模块以及主电源管理模块，所述右电机驱动模块与右电机电连接。

进一步的，所述副控制组件包括PWM驱动模块、左电机驱动模块、电流采集模块、蜂鸣器模块、指示灯模块、感应开关模块以及副电源管理模块，所述左电机驱动模块与左电机电连接，所述副电源管理模块与电源电连接。

进一步的，所述蓝牙模块分别与喇叭以及外部蓝牙设备电连接。

进一步的，所述主电源管理模块分别与开关、充电口以及电源电连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型的平衡车控制器，通过两组陀螺仪以及转向霍尔传感器的协同作用，能够大大提高平衡车的控制精度，并且由于转向霍尔传感器会受到外部磁场的干扰，增设两组陀螺仪能修正转向霍尔传感器采集到的信号；此外，两组控制组件之间采用通信连接，无需传统的复杂机械结构使二者联动，节省了平衡车的内部空间，并减轻了车身自重。

2.本实用新型的平衡车控制器，通过设置主控芯片与副控芯片，以分别控制左右两个电机，驱动效果更好；并且主控制组件与副控制组件各自设置有多种模组，这些模组与平衡车的蓝牙、指示灯、蜂鸣器、感应开关等连接，丰富了平衡车的功能，增强了本实用新型的实用性。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的部分结构示意图；

图3是图2中沿B-B方向的剖视示意图；

图4是图2中A区域的部分结构放大示意图；

图5是图3中C区域的部分结构放大示意图；

图6是本实用新型的各个模块的连接示意图；

附图中各部件的标记如下：110、车身主体；111、主控制板；112、副控制板；120、操纵杆；130、传动轴；140、安装座；150、磁性件；160、转向霍尔传感器。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述。

在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本实用新型，在附图中仅仅示出了与本实用新型的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本实用新型关系不大的其他细节。

另外，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

实施例1

如图1至2所示，一种平衡车控制器，包括设置于车身主体110前端的操纵杆120(此处车身主体110的前端指平衡车前进方向的前端)。值得注意的是，在另一种实施方式中，操纵杆120也可以设置在车身主体110的后端，其操纵杆120的转向驱动控制与本实施方式相反。

如图3至5所示，车身主体110内设有检测车体姿态变化并控制车体运动的主控制组件与副控制组件。并且，主控制组件与副控制组件通信连接，相比于采用传统的机械联动结构，简化了控制结构，大大节省了平衡车的内部空间。操纵杆120的底部设置有随操纵杆120动作而转动的传动轴130，以将操纵杆120的摇摆信号转换成传动轴130的转向信号。车身主体110内设置有转向霍尔传感器160与磁性件150，磁性件150与传动轴130直接或间接连接，并能够随着传动轴130的转动而同步转动。在本实施方式中，磁性件150优选为磁钢，磁钢的磁力强，并且使用寿命长。转向霍尔传感器160位于磁性件150的磁场干涉范围内，以采集磁性件150的磁信号变化状态，并将磁信号转换成转向控制信号，随后将控制信号反馈给主控制组件与副控制组件。

如图3所示，在一些实施例中，传动轴130转动连接于车身主体110的内部，并沿车身主体110的中线方向设置。传动轴130具有与操纵杆120的底部连接的第一端、以及与设置于车身主体110内的安装座140转动连接的第二端。如此设置，使得传动轴130与车身主体110转动连接，当使用者控制操纵杆120摇摆时，操纵杆120控制传动轴130向其摇摆的方向转动。

如图4至5所示，磁性件150固定于传动轴130的第二端的端面上，使得磁性件150能够随着传动轴130的转动而转动，从而使磁性件150的磁场发生变化。特别的，磁性件150的轴线与传动轴130的轴线重合，便于安装定位。转向霍尔传感器160固定于安装座140上，并位于磁性件150的远离操纵杆120的一侧，其位置保持不变。转向霍尔传感器160位于磁性件150的中间位置处，并被磁性件150的磁力线穿过，能够检测到磁性件150的磁场信息。特别的，在本实施方式中，将操纵杆120处于中间位置时，转向霍尔传感器160监测到的磁场信息定位中值。当操纵杆120向左转动或向右转动时，转向霍尔传感器160监测到的磁场信息会增加或减少。

在另一些实施例中，磁性件150也可通过中间连接件与传动轴130连接，以便于将磁性件150拆装。

如图6所示，并参阅图2，在一些实施例中，主控制组件位于车身主体110内部的左侧，并包括设置于底板上的主控制板111，使得主控制板111能够随车身动作。主控制板111上设置有主控芯片、左陀螺仪以及加速度传感器。主控制板111与设置于轮毂电机内的霍尔传感器电连接，用于检测轮毂电机的转速。特别的，左陀螺仪位于主控制板111上，能够随主控制板111而动作，以采集车身的姿态变化信息。主控芯片根据左陀螺仪采集到的信号控制平衡车前进或后退。加速度传感器能够监测车身的加速状态。霍尔传感器能够监测到车身的行驶速度。

副控制组件位于车身主体110内部的右侧，并包括设置于底板上的副控制板112，使得副控制板112能够随车身动作。副控制板112上设置有副控芯片、右陀螺仪以及加速度传感器；副控制板112与设置于轮毂电机内的霍尔传感器电连接。右陀螺仪、加速度传感器以及霍尔传感器的功能与上述相同。

具体来讲，主控芯片与副控芯片通信连接，使得左陀螺仪与右陀螺仪采集到的信号能够彼此参照，提高控制精度。相比于现有技术中，两个陀螺仪通过机械结构使得二者彼此联动以采集偏转信号，本实施例中平衡车的控制结构更简单，大大节省了平衡车的内部空间。

此外，主控芯片与转向霍尔传感器160信号连接，以接收转向霍尔传感器160采集到的转向信号。特别的，转向霍尔传感器160与副控芯片信号连接，或者转向霍尔传感器160通过主控芯片与副控芯片通信连接。如此设置，主控芯片与副控芯片根据左陀螺仪、右陀螺仪以及转向霍尔传感器160监测到的姿态变化信号，互相辅证，实现了控制平衡车的前进或后退、左转或右转的操作，而且控制精度更高。蓝牙模块分别与喇叭以及外部蓝牙设备电连接。主电源管理模块分别与开关、充电口以及电源电连接。

如图6所示，在一些实施例中，主控制组件包括PWM驱动模块、右电机驱动模块、电流采集模块、指示灯模块、显示屏模块、蓝牙模块以及主电源管理模块，右电机驱动模块与右电机电连接。PWM驱动模块能够实现电机驱动电流的快速增长与消退，使得驱动响应时间更短，平衡车的灵敏度更高。

副控制组件包括PWM驱动模块、左电机驱动模块、电流采集模块、蜂鸣器模块、指示灯模块、感应开关模块以及副电源管理模块，左电机驱动模块与左电机电连接，副电源管理模块与电源电连接。

下面对本实施例的具体工作方式进行说明：

使用者控制操纵杆120向左转动，磁性件150通过传动轴130随之向左转动，转向霍尔传感器160监测到的磁场信号大于中值，主控芯片根据转向霍尔传感器160与左陀螺仪采集到的信息进行运算，并将运算得到的控制信号传递给PWM驱动模块，PWM驱动模块进而将控制信号传递给右电机驱动模块，从而控制右边的电机转动。同时，副控芯片根据右陀螺仪采集到的信息发出控制信号，并将控制信号传递给PWM驱动模块，PWM驱动模块进而将控制信号传递给左电机驱动模块，从而控制左边的电机转动，实现平衡车的转向。

使用者控制操纵杆120向右转动，转向霍尔传感器160监测到的磁场信号小于中值，副控芯片根据转向霍尔传感器160与右陀螺仪采集到的信息运算后控制左边的电机转动，主控芯片根据左陀螺仪采集到的信息控制右边的电机转动，实现平衡车向上述相反方向转向。

以上所述仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种平衡车控制器，包括设置于车身主体(110)前端或后端的操纵杆(120)，所述车身主体(110)内设有检测车体姿态变化并控制车体运动的主控制组件与副控制组件，所述操纵杆(120)的底部设置有随所述操纵杆(120)动作而转动的传动轴(130)；其特征在于，所述车身主体(110)内设置有转向霍尔传感器(160)与磁性件(150)，所述磁性件(150)与所述传动轴(130)直接或间接连接，所述转向霍尔传感器(160)位于所述磁性件(150)的磁场干涉范围内，以采集所述磁性件(150)的磁信号变化状态；所述主控制组件与副控制组件通信连接。

2.根据权利要求1所述的平衡车控制器，其特征在于，所述传动轴(130)转动连接于所述车身主体(110)的内部，并沿所述车身主体(110)的中线方向设置；所述传动轴(130)具有与所述操纵杆(120)的底部连接的第一端、以及与设置于所述车身主体(110)内的安装座(140)转动连接的第二端。

3.根据权利要求2所述的平衡车控制器，其特征在于，所述磁性件(150)设置于所述第二端的端面上，所述磁性件(150)的轴线与所述传动轴(130)的轴线重合；所述转向霍尔传感器(160)设置于所述安装座(140)上，并位于所述磁性件(150)的远离所述操纵杆(120)的一侧；所述转向霍尔传感器(160)位于所述磁性件(150)的中间位置处，并被所述磁性件(150)的磁力线穿过。

4.根据权利要求1所述的平衡车控制器，其特征在于，所述主控制组件位于所述车身主体(110)内部的左侧，并包括设置于底板上的主控制板(111)，所述主控制板(111)上设置有主控芯片、左陀螺仪以及加速度传感器；所述主控制板(111)与设置于轮毂电机内的霍尔传感器电连接。

5.根据权利要求4所述的平衡车控制器，其特征在于，所述副控制组件位于所述车身主体(110)内部的右侧，并包括设置于底板上的副控制板(112)，所述副控制板(112)上设置有副控芯片、右陀螺仪以及加速度传感器；所述副控制板(112)与设置于轮毂电机内的霍尔传感器电连接。

6.根据权利要求5所述的平衡车控制器，其特征在于，所述主控芯片与所述副控芯片通信连接；所述主控芯片与所述转向霍尔传感器(160)信号连接，以接收所述转向霍尔传感器(160)采集到的转向信号；所述转向霍尔传感器(160)与所述副控芯片信号连接，或者所述转向霍尔传感器(160)通过所述主控芯片与所述副控芯片通信连接。

7.根据权利要求6所述的平衡车控制器，其特征在于，所述主控制组件包括PWM驱动模块、右电机驱动模块、电流采集模块、指示灯模块、显示屏模块、蓝牙模块以及主电源管理模块，所述右电机驱动模块与右电机电连接。

8.根据权利要求6所述的平衡车控制器，其特征在于，所述副控制组件包括PWM驱动模块、左电机驱动模块、电流采集模块、蜂鸣器模块、指示灯模块、感应开关模块以及副电源管理模块，所述左电机驱动模块与左电机电连接，所述副电源管理模块与电源电连接。

9.根据权利要求7所述的平衡车控制器，其特征在于，所述蓝牙模块分别与喇叭以及外部蓝牙设备电连接。

10.根据权利要求7所述的平衡车控制器，其特征在于，所述主电源管理模块分别与开关、充电口以及电源电连接。

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