载人两轮自平衡车控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种载人两轮自平衡车控制系统。
【背景技术】
[0002]进入21世纪，城市交通负荷日益加重，轻便的电动代步工具越来越被人们所青睐。两轮自平衡车是一个具有检测自身姿态并且自动保持平衡的类倒立摆控制系统。自该设备问世以来，以其占地面积小，机动灵活性高，驾驶方式简单等优点而广受市场关注。载人两轮自平衡车采用蓄电池供电，现有的两轮平衡车一般都是采用单个蓄电池模块组通过降压分别给控制器芯片、无线通信模块芯片和电机供电，由于电机需要的电压一般几十伏，而通信芯片、控制器芯片需要的电压一般3.3伏或者5伏，这种整体设计方案容易导致电压之间相互干扰，导致整个控制系统不稳定。
【发明内容】
[0003]本实用新型的目的在于提供一种载人两轮自平衡车控制系统，该控制系统的供电电源采用两组蓄电池，使得电机驱动电源和芯片供电电源有效分离，增加了整个控制系统的稳定性。
[0004]为了实现以上目的，本实用新型所采用的技术方案是:载人两轮自平衡车控制系统，包括无线通信模块、惯性传感器模块、人体重心测量模块、嵌入式控制器模块、电机模块、电机驱动模块、霍尔电流检测模块和电源模块；
[0005]所述的无线通信模块的通信端口与嵌入式控制器模块的通信端口连接；
[0006]所述的惯性传感器模块、人体重心测量模块检测到的信号输入到嵌入式控制器模块；
[0007]所述的嵌入式控制器模块通过1端口输出的PWM控制信号通过电机驱动模块转化为电机驱动信号，电机驱动模块的输出端与电机模块的输入端电连接；
[0008]所述的霍尔电流检测模块检测电机驱动模块的输出端的电流大小，并将检测信号输入到嵌入式控制器模块；
[0009]所述的电源模块包括第一蓄电池模块和第二蓄电池模块，第一蓄电池模块的电压与第二蓄电池模块的电压相等；
[0010]第一蓄电池模块降压后通过第一开关模块为无线通信模块、惯性传感器模块、人体重心测量模块、嵌入式控制器模块、霍尔电流检测模块供电；
[0011]第二蓄电池模块降压后通过第二开关模块为电机驱动模块供电；
[0012]第一开关模块、第二开关模块、第三开关模块和第四开关模块均包含控制端，控制端分别与嵌入式控制器模块的1端口连接；
[0013]第一蓄电池模块的输出端的正极通过第三开关模块与第二蓄电池模块的输出端正极电连接；
[0014]第一蓄电池模块的输出输出端的负极通过第四开关模块与第二蓄电池模块的输出端负极电连接。
[0015]进一步，所述的第一开关模块、第二开关模块、第三开关模块和第四开关模块均采用可控晶闸管实现。
[0016]进一步，所述的嵌入式控制器模块采用32位ARM Coretx M4核心微控制器。
[0017]进一步，所述的人体重心测量模块采用电阻应变片组成全桥测量电路，能够测量人体重心的偏移程度。
[0018]进一步，所述的第一蓄电池模块和第二蓄电池模块的输出电压均为36V。
[0019]与现有技术相比，本实用新型的优点在于:本发明两轮自平衡车控制系统的供电电源采用两组蓄电池，一组是电机驱动用电源另一组是芯片供电电源，两组电源是彼此独立的、有效分离的，从而增加了整个控制系统的稳定性；上坡需要时，嵌入式控制器模块通过第三开关模块和第四开关模块将第一蓄电池模块和第二蓄电池模块并联增加电机的驱动力。
【附图说明】
[0020]图1是本实用新型的原理方框示意图。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述。
[0022]载人两轮自平衡车控制系统，包括无线通信模块、惯性传感器模块、人体重心测量模块、嵌入式控制器模块、电机模块、电机驱动模块、霍尔电流检测模块和电源模块；无线通信模块的通信端口与嵌入式控制器模块的通信端口连接；惯性传感器模块、人体重心测量模块检测到的信号输入到嵌入式控制器模块；嵌入式控制器模块通过1端口输出的PWM控制信号通过电机驱动模块转化为电机驱动信号，电机驱动模块的输出端与电机模块的输入端电连接；霍尔电流检测模块检测电机驱动模块的输出端的电流大小，并将检测信号输入到嵌入式控制器模块；电源模块包括第一蓄电池模块和第二蓄电池模块，第一蓄电池模块的电压与第二蓄电池模块的电压相等；
[0023]第一蓄电池模块降压后通过第一开关模块为无线通信模块、惯性传感器模块、人体重心测量模块、嵌入式控制器模块、霍尔电流检测模块供电；第二蓄电池模块降压后通过第二开关模块为电机驱动模块供电；第一开关模块、第二开关模块、第三开关模块和第四开关模块均包含控制端，控制端分别与嵌入式控制器模块的1端口连接；
[0024]第一蓄电池模块的输出端的正极通过第三开关模块与第二蓄电池模块的输出端正极电连接；第一蓄电池模块的输出输出端的负极通过第四开关模块与第二蓄电池模块的输出端负极电连接。
[0025]采用第三开关模块和第四开关模块的目的是:嵌入式控制器模块可以通过第三开关模块和第四开关模块使得第一蓄电池模块和第二蓄电池模块是否并联，当上坡时，电机驱动功率不够时，可以通过第一蓄电池模块与第二蓄电池模块并联方式增加输出功率。
[0026]其中，所述的第一开关模块、第二开关模块、第三开关模块和第四开关模块均采用可控晶闸管实现。嵌入式控制器模块采用32位ARM Coretx M4核心微控制器。人体重心测量模块采用电阻应变片组成全桥测量电路，测量人体重心的偏移程度，第一蓄电池模块和第二蓄电池模块的输出电压均为36V。第一蓄电池模块通过降压后输出3.3V的电压，第二蓄电池模块输出24V。
[0027]本实用新型的工作原理:本发明两轮自平衡车控制系统的供电电源采用两组蓄电池，第二蓄电池模块为电机驱动模块供电，第一蓄电池模块为其它模块供电，两组电源是彼此独立的、有效分离的，从而增加了整个控制系统的稳定性。嵌入式控制器模块可以通过第三开关模块和第四开关模块使得第一蓄电池模块和第二蓄电池模块是否并联，当上坡时，电机驱动功率不够时，可以通过第一蓄电池模块与第二蓄电池模块并联方式增加输出功率。
【主权项】
1.载人两轮自平衡车控制系统，其特征在于，包括无线通信模块、惯性传感器模块、人体重心测量模块、嵌入式控制器模块、电机模块、电机驱动模块、霍尔电流检测模块和电源丰吴块； 所述的无线通信模块的通信端口与嵌入式控制器模块的通信端口连接； 所述的惯性传感器模块、人体重心测量模块检测到的信号输入到嵌入式控制器模块；所述的嵌入式控制器模块通过1端口输出的PWM控制信号通过电机驱动模块转化为电机驱动信号，电机驱动模块的输出端与电机模块的输入端电连接； 所述的霍尔电流检测模块检测电机驱动模块的输出端的电流大小，并将检测信号输入到嵌入式控制器模块； 所述的电源模块包括第一蓄电池模块和第二蓄电池模块，第一蓄电池模块的电压与第二蓄电池模块的电压相等； 第一蓄电池模块降压后通过第一开关模块为无线通信模块、惯性传感器模块、人体重心测量模块、嵌入式控制器模块、霍尔电流检测模块供电； 第二蓄电池模块降压后通过第二开关模块为电机驱动模块供电； 第一开关模块、第二开关模块、第三开关模块和第四开关模块均包含控制端，控制端分别与嵌入式控制器模块的1端口连接； 第一蓄电池模块的输出端的正极通过第三开关模块与第二蓄电池模块的输出端正极电连接； 第一蓄电池模块的输出输出端的负极通过第四开关模块与第二蓄电池模块的输出端负极电连接。
2.根据权利要求1所述的载人两轮自平衡车控制系统，其特征在于，所述的第一开关模块、第二开关模块、第三开关模块和第四开关模块均采用可控晶闸管实现。
3.根据权利要求1所述的载人两轮自平衡车控制系统，其特征在于，所述的嵌入式控制器模块采用32位ARM Coretx M4核心微控制器。
4.根据权利要求1所述的载人两轮自平衡车控制系统，其特征在于，所述的人体重心测量模块采用电阻应变片组成全桥测量电路，能够测量人体重心的偏移程度。
5.根据权利要求1所述的载人两轮自平衡车控制系统，其特征在于，所述的第一蓄电池模块和第二蓄电池模块的输出电压均为36V。
【专利摘要】本实用新型公开了一种载人两轮自平衡车控制系统，包括无线通信模块、惯性传感器模块、人体重心测量模块、嵌入式控制器模块、电机模块、电机驱动模块、霍尔电流检测模块和电源模块；所述的电源模块包括第一蓄电池模块和第二蓄电池模块，第一蓄电池模块的电压与第二蓄电池模块的电压相等；第一蓄电池模块降压后通过第一开关模块为无线通信模块、惯性传感器模块、人体重心测量模块、嵌入式控制器模块、霍尔电流检测模块供电；本实用新型两轮自平衡车控制系统的供电电源采用两组蓄电池，一组是电机驱动用电源另一组是芯片供电电源，两组电源是彼此独立的、有效分离的，从而增加了整个控制系统的稳定性。
【IPC分类】G05B19-04
【公开号】CN204536772
【申请号】CN201520148582
【发明人】傅忠云, 傅中元, 朱海霞, 孙金秋
【申请人】南京航空航天大学金城学院
【公开日】2015年8月5日
【申请日】2015年3月16日