一种便携式手持稳定器及其控制方法与流程

本发明涉及稳定器领域，特别是涉及一种便携式手持稳定器及其控制方法 。

背景技术：

随着智能手机的普及和成像器件技术的发展，越来越多的人选择智能手机来记录自己的生活，各种自拍镜头随处可见。由于手机尺寸的限制和出于成本的考虑，很多手机并不具有光学防抖功能，造成在拍照和录制视频时成像效果不佳，这严重突出了智能手机所存在的缺陷。受到自拍杆和机载云台的启发，我们想到要研发一款便携式手持稳定器。该稳定器是通过X/Y/Z三个轴向的控制，达到理想中的平衡，能辅助手机在拍摄过程中保持画面的稳定，是如今防抖领域发展的一个重要方向，具有很高的科研价值和市场潜力。

技术实现要素：

针对上述存在的不足，本发明提供一种便携式手持稳定器及其控制方法 。

本发明通过以下技术方案解决上述问题：

一种便携式手持稳定器及其控制方法，包括手柄、连接杆、横杆、手机固定架、X轴电机、Y轴电机和Z轴电机；所述手柄的一端通过X轴电机与连接杆的一端连接；所述连接杆的另一端通过Y轴电机与横杆的一端连接；所述横杆的另一端通过Z轴电机与手机固定架连接；

所述手柄内部设置为空壳状，所述手柄的空壳内设置有电池和控制电路板；所述手柄设置有按键、开关和充电接口；所述充电接口经开关和电池与控制电路板连接；所述按键与控制电路板连接；所述控制电路板与X轴电机连接间设置有X轴驱动电路且与X轴电机；所述控制电路板与Y轴电机连接间设置有Y轴驱动电路且与Y轴电机；所述控制电路板与Z轴电机连接间设置有Z轴驱动电路且与Z轴电机；

手机固定架设置有陀螺仪和压力传感器，所述陀螺仪与控制电路板连接；所述压力传感器设置在夹压手机处，所述压力传感器通过导线与控制电路板连接。

上述方案中，优选的是控制电路板包括控制器电路、电量检测电路、无线通信电路和双路供电自启电路；所述双路供电自启电路的输入端与电池连接；所述控制端与压力传感器连接；所述双路供电自启电路输出端分别与控制器电路和无线通信电路连接供电；所述无线通信电路与控制器电路连接；所述电量检测电路的检测端与电池连接；所述电量检测电路的输出端与控制器电路连接；所述无线通信电路与放置在手机固定架上的手机无线通信。

上述方案中，优选的是无线通信电路为蓝牙无线通信电路或WIFI无线通信电路。

上述方案中，优选的是按键包括前、后、左、右按键和确定键；所述前、后、左、右按键分别设置在确定键的四周。

上述方案中，优选的是X轴电机、Y轴电机和Z轴电机使用型号为BGM2804的无刷电机。

上述方案中，优选的是电池由型号为18350的两节锂电池串联组成。

上述方案中，优选的是手柄上还设置有电源指示灯，所述电源指示灯与控制电路板连接。

基于上述的一种便携式手持稳定器的控制方法，包括如下步骤：

步骤1：通过打开开关后电池给压力传感器进行供电；

步骤2：当用户把手机放上手机固定架时，压力传感器受到压力后把信号传给双路供电自启电路，双路供电自启电路启动无线通信电路；

步骤3：用户通过手机与无线通信电路进行连接，手机上进行选择开启稳定器按钮，手机把开启按钮信号传给无线通信电路，无线通信电路控制稳定器启动；

步骤4：当稳定器启动后，用户通过按键上的前、后、左、右按键调节手机固定架上的手机为最佳的拍摄角度或平衡位置；

步骤5：通过按键上的确定键锁定平衡位置，电量检测电路实时检测电池的电量情况并经过无线通信电路传给手机，用户通过手机可以查看稳定器的电量；

步骤6：陀螺仪采集手机固定架锁定平衡位置的三维信息，并把锁定平衡位置的三维信息传给控制器电路；

步骤7：控制器电路接收陀螺仪传入的锁定平衡位置的三维信息并进行存储；

步骤8：陀螺仪再次采集手机固定架的三维位置信息，并把采集的三维位置信息传给控制器电路；

步骤9：控制器电路把采集回来的三维位置信息与原来存储的锁定平衡位置的三维信息进行对比；

步骤10：把采集回来的三维位置信息从X轴、Y轴和Z轴分别与原来存储的锁定平衡位置的三维信息的X轴、Y轴和Z轴进行对比判断是否出现偏差；

步骤11：当采集回来的三维位置信息与原来存储的锁定平衡位置的三维信息对比没有偏差时，返回步骤8；当采集回来的三维位置信息与原来存储的锁定平衡位置的三维信息对比有偏差时，控制器电路把偏差信息转为X轴、Y轴和Z轴的控制信号；

步骤12：控制器电路把X轴、Y轴和Z轴的控制信号分别通过X轴驱动电路、Y轴驱动电路和Z轴驱动电路分别控制X轴电机、Y轴电机和Z轴电机进行调节稳定器回到锁定平衡位置，返回步骤8；

步骤13：当用户需要拍照或录像时，直接通过稳定器的确定键，无线通信电路把拍照指令传给手机，实现拍照或录像。

上述方案中，优选的是步骤9中把位置偏移信号转为控制信号的过程为：采用现有的PID算法进行把X轴、Y轴和Z轴偏移的角度转为控制X轴电机、Y轴电机和Z轴电机转动的时间，根据原设定的转动时间来完成角度转换。

本发明的优点与效果是：

1、本发明提供一种便携式手持稳定器及其控制方法，通过手机来进行控制启动稳定器，并进行分步启动，可以很好的节省了稳定器的电量，并且会实时检测稳定器的电量传给手机给用户查看，从而使得稳定器在使用过程中更加方便；

2、本发明通过使用陀螺仪可以实时采集三维的位置信息，并根据位置信息的变化进行，通过使用PID算法把偏移量转为控制信号，再由控制信号控制X轴电机、Y轴电机和Z轴电机实现位置的平衡，使得稳定器控制精度更加高。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明的电路板结构框图；

图3为本发明控制方法的原理图。

图中标号：1手柄、2连接杆、3横杆、4手机固定架、5电池、6控制电路板、7按键、8X轴电机、9Y轴电机、10Z轴电机、11开关、12电源指示灯、13充电接口、14陀螺仪、15压力传感器。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步说明。

一种便携式手持稳定器，如图1所示，包括手柄1、连接杆2、横杆3、手机固定架4、X轴电机8、Y轴电机9和Z轴电机10。手柄1的一端通过X轴电机8与连接杆2的一端连接。连接杆2的另一端通过Y轴电机9与横杆3的一端连接。横杆3的另一端通过Z轴电机10与手机固定架4连接。手柄1、连接杆2、横杆3和手机固定架4均使用金属材料制成。手机固定架4设置有固定手机的零件。X轴电机8、Y轴电机9和Z轴电机10使用型号为BGM2804的无刷电机，无刷电机去除了电刷，最直接的变化就是没有了有刷电机运转时产生的电火花，这样就极大减少了电火花对遥控无线电设备的干扰。无刷电机没有了电刷，运转时摩擦力大大减小，运行顺畅，噪音会低许多，这个优点对于模型运行稳定性是一个巨大的支持。少了电刷，无刷电机的磨损主要是在轴承上了，从机械角度看，无刷电机几乎是一种免维护的电动机了，必要的时候，只需做一些除尘维护即可。

所述手柄）内部设置为空壳状，手柄1的空壳内设置有电池5和控制电路板6。手柄1设置有按键7、开关11和充电接口13。充电接口13经开关11和电池5与控制电路板6连接。外部充电器主要通过充电接口13给电池5进行充电。按键7与控制电路板6连接，按键7为人工控制信号的输入点。控制电路板6与X轴电机8连接间设置有X轴驱动电路且与X轴电机8。控制电路板6与Y轴电机8连接间设置有Y轴驱动电路且与Y轴电机8。控制电路板6与Z轴电机8连接间设置有Z轴驱动电路且与Z轴电机8。控制电路板6包括控制器电路和无线通信电路；所述无线通信电路与控制器电路连接；所述无线通信电路与放置在手机固定架4上的手机无线通信。无线通信电路为蓝牙无线通信电路或WIFI无线通信电路。当无线通信电路为蓝牙无线通信电路时，使用型号为HC-06无线蓝牙串口透传模块，模块引出接口包括VCC,GND,TXD,RXD,预留LED状态输出脚，控制器电路可通过该脚状态判断蓝牙是否已经连接，KEY引脚对从机无效，底板3.3V LDO，输入电压3.6~6V，未配对时电流约30mA，配对后约10mA，输入电压禁止超过7V！使用时，将VCC和GND连接电源的正负；TXD：发送端，一般表示为自己的发送端，连接到控制器电路配置好的串口的RXD端。RXD：接收端，连接到控制器电路配置好的串口的TXD端。控制器电路对蓝牙模块发送指令，通过蓝牙模块传送到手机，进而对手机执行相应的操作。

按键7包括前、后、左、右按键和确定键；所述前、后、左、右按键分别设置在确定键的四周。前、后、左、右按键主要对拍摄角度调整。

手机固定架4设置有陀螺仪14，所述陀螺仪14与控制电路板6连接。陀螺仪14主要用于采集手机固定架4的三维位置信息。

基于上述的一种便携式手持稳定器的控制方法，包括如下步骤：

步骤1：通过打开开关11后电池5给压力传感器15进行供电，使得人们在日常拿着没有进行拍照时，稳定器处于省电模式，使稳定器更加省电。

步骤2：当用户把手机放上手机固定架4时，压力传感器15受到压力后把信号传给双路供电自启电路，双路供电自启电路启动无线通信电路，在用户还没进行拍照时只是启动无线通信电路，实现无线连接，而不启动稳定器的控制器电路或点击等，使得更加省电。

步骤3：用户通过手机与无线通信电路进行连接，手机上进行选择开启稳定器按钮，手机把开启按钮信号传给无线通信电路，无线通信电路控制稳定器启动。

步骤4：当稳定器启动后，用户通过按键7上的前、后、左、右按键调节手机固定架4上的手机为最佳的拍摄角度或平衡位置。

步骤5：通过按键7上的确定键锁定平衡位置，电量检测电路实时检测电池（6）的电量情况并经过无线通信电路传给手机，用户通过手机可以查看稳定器的电量。

步骤6：陀螺仪14采集手机固定架4锁定平衡位置的三维信息，并把锁定平衡位置的三维信息传给控制器电路。

步骤7：控制器电路接收陀螺仪14传入的锁定平衡位置的三维信息并进行存储。

步骤8：陀螺仪14再次采集手机固定架4的三维位置信息，并把采集的三维位置信息传给控制器电路。

步骤9：控制器电路把采集回来的三维位置信息与原来存储的锁定平衡位置的三维信息进行对比。

步骤10：把采集回来的三维位置信息从X轴、Y轴和Z轴分别与原来存储的锁定平衡位置的三维信息的X轴、Y轴和Z轴进行对比判断是否出现偏差。

步骤11：当采集回来的三维位置信息与原来存储的锁定平衡位置的三维信息对比没有偏差时，返回步骤8；当采集回来的三维位置信息与原来存储的锁定平衡位置的三维信息对比有偏差时，控制器电路把偏差信息转为X轴、Y轴和Z轴的控制信号。

步骤12：控制器电路把X轴、Y轴和Z轴的控制信号分别通过X轴驱动电路、Y轴驱动电路和Z轴驱动电路分别控制X轴电机8、Y轴电机9和Z轴电机10进行调节稳定器回到锁定平衡位置，返回步骤8。把位置偏移信号转为控制信号的过程为：采用现有的PID算法进行把X轴、Y轴和Z轴偏移的角度转为控制X轴电机8、Y轴电机9和Z轴电机10转动的时间，根据原设定的转动时间来完成角度转换。

步骤13：当用户需要拍照或录像时，直接通过稳定器的确定键，无线通信电路把拍照指令传给手机，实现拍照或录像。

以上已对本发明创造的较佳实施例进行了具体说明，但本发明并不限于实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明创造精神的前提下还可作出种种的等同的变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请的范围内。