一種模型電動小車的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種模型電動小車的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，包括車架、伺服電機(jī)、回中扭簧、擺動件和傳動裝置，回中扭簧的一端與車架連接，另一端作用在擺動件上，伺服電機(jī)的輸出軸通過傳動裝置與擺動件連接，伺服電機(jī)的控制端上連接有控制電路，控制電路中包括有第一單片機(jī)，遙控器中設(shè)置有第二單片機(jī)，利用第二單片機(jī)接收電位器或者編碼器的輸入軸的方向信號和轉(zhuǎn)動角度信號，利用無線通訊鏈路將第二單片機(jī)關(guān)于輸入軸的方向值和轉(zhuǎn)動角度值傳遞到第一單片機(jī)，第一單片機(jī)以脈沖寬度調(diào)制方式控制伺服電機(jī)，伺服電機(jī)通過傳動裝置和擺動件將車輪偏置在與收到的轉(zhuǎn)向角度成比例關(guān)系的角度上，從而實現(xiàn)模型電動小車在0～90度范圍內(nèi)的任意角度的轉(zhuǎn)向。
【專利說明】一種模型電動小車的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】:
本發(fā)明涉及電學(xué)領(lǐng)域，尤其涉及模型電動小車，特別是一種模型電動小車的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)。
[0002]【背景技術(shù)】:
現(xiàn)有技術(shù)中，模型電動小車通過改變一對前輪的角度實現(xiàn)轉(zhuǎn)向。一對前輪的軸承分別通過支撐軸設(shè)置在車架上，軸承各自與一個連桿連接，兩個連桿的一端共同連接到一個擺動件上，擺動件上設(shè)置有直線型齒條，直線型齒條與一個齒輪嚙合，轉(zhuǎn)向的動力由一個伺服電機(jī)提供，伺服電機(jī)的輸出軸通過傳動裝置與齒輪連接，車架中設(shè)置有一個回中扭簧，回中扭簧將擺動件保持在中間位置，即兩個前輪的旋轉(zhuǎn)平面與車架的長度方向平行，前輪處于直行狀態(tài)。需要轉(zhuǎn)向時，由控制器向伺服電機(jī)發(fā)出轉(zhuǎn)向指令，轉(zhuǎn)向指令只包括轉(zhuǎn)向方向，即伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)動方向，因此在任意一次轉(zhuǎn)向過程中，伺服電機(jī)均將前輪推轉(zhuǎn)到最大轉(zhuǎn)向角度。因此，模型電動小車無法按操作人員輸入的轉(zhuǎn)向角度進(jìn)行轉(zhuǎn)向，轉(zhuǎn)向過程不平滑。
[0003]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
本發(fā)明的目的在于提供一種模型電動小車的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，所述的這種模型電動小車的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)要解決現(xiàn)有技術(shù)中模型電動小車無法按操作人員輸入的轉(zhuǎn)向角度進(jìn)行轉(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)向過程不平滑的技術(shù)問題。
[0004]本發(fā)明的這種模型電動小車的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)包括車架、伺服電機(jī)、回中扭簧、擺動件和傳動裝置，所述的伺服電機(jī)固定設(shè)置在所述的車架中，所述的擺動件通過一個滑動副設(shè)置在車架中，所述的回中扭簧的一端與車架連接，回中扭簧的另一端作用在擺動件上，伺服電機(jī)的輸出軸通過所述的傳動裝置與擺動件連接，伺服電機(jī)包括控制端，伺服電機(jī)的控制端上連接有一個控制電路，其中，所述的控制電路中包括有一個第一單片機(jī)，所述的第一單片機(jī)包括有一個轉(zhuǎn)向信號輸入端和一個脈沖寬度調(diào)制信號輸出端，所述的脈沖寬度調(diào)制信號輸出端通過導(dǎo)線與伺服電機(jī)的控制端連接，利用一個輸入裝置向第一單片機(jī)的轉(zhuǎn)向信號輸入端輸入轉(zhuǎn)向信號，第一單片機(jī)根據(jù)所述的轉(zhuǎn)向信號控制伺服電機(jī)輸出軸的轉(zhuǎn)動方向，并以脈沖寬度調(diào)制方式控制伺服電機(jī)輸出軸的轉(zhuǎn)動速度，所述的轉(zhuǎn)向信號包括轉(zhuǎn)向方向值和轉(zhuǎn)向角度值。
[0005]進(jìn)一步的，所述的轉(zhuǎn)向方向值為向左或者向右，或者為正或者負(fù)，轉(zhuǎn)向方向值分別對應(yīng)伺服電機(jī)輸出軸的順時針旋轉(zhuǎn)方向和逆時針旋轉(zhuǎn)方向。
[0006]進(jìn)一步的，轉(zhuǎn)向信號中的轉(zhuǎn)向角度的絕對值與伺服電機(jī)輸出軸的轉(zhuǎn)動速度的絕對值成正比。
[0007]進(jìn)一步的，所述的轉(zhuǎn)向信號輸入端與一個第一無線通訊模塊連接。
[0008]進(jìn)一步的，所述的第一無線通訊模塊通過無線通訊鏈路與一個設(shè)置在遙控器中的第二無線通訊模塊連接，所述的遙控器中設(shè)置有一個遙控電路，所述的遙控電路中包括有一個第二單片機(jī)，所述的第二單片機(jī)包括有輸入端和一個輸出端，所述的輸出端與所述的第二無線通訊模塊連接，所述的輸入端與一個電位器或者編碼器連接，所述的電位器或者編碼器的輸入軸上設(shè)置有旋鈕。[0009]進(jìn)一步的，所述的電位器或者編碼器的輸入軸具有一個旋轉(zhuǎn)角度范圍，輸入軸停留在所述的旋轉(zhuǎn)角度范圍的中間位置，輸入軸旋轉(zhuǎn)的方向值和旋轉(zhuǎn)角度值通過第二單片機(jī)和第二無線通訊模塊傳遞到第一無線通訊模塊，由第一單片機(jī)讀取后轉(zhuǎn)換成驅(qū)動伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)向方向值和轉(zhuǎn)向角度值。
[0010]進(jìn)一步的，所述的傳動裝置包括固定設(shè)置在伺服電機(jī)輸出軸上的主動齒輪，所述的主動齒輪與一個過渡齒輪嚙合，所述的過渡齒輪與設(shè)置在擺動件上齒形結(jié)構(gòu)嚙合，擺動件上鉸接有兩個車輪轉(zhuǎn)向連桿。
[0011]本發(fā)明的工作原理是:兩個車輪轉(zhuǎn)向連桿分別與兩個車輪連接。操作者在遙控器上通過轉(zhuǎn)動電位器或者編碼器的輸入軸，輸入所需要的轉(zhuǎn)向方向和轉(zhuǎn)向角度，輸入軸的轉(zhuǎn)動角度與所需要的轉(zhuǎn)向角度成線性比例關(guān)系。第一單片機(jī)接收到遙控電路傳來的控制信號后，根據(jù)輸入軸的轉(zhuǎn)動方向驅(qū)動伺服電機(jī)按順時針旋轉(zhuǎn)方向或者逆時針旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)動，從而通過傳動裝置與擺動件推動車輪左轉(zhuǎn)或者右轉(zhuǎn)。第一單片機(jī)根據(jù)收到的轉(zhuǎn)向角度，控制輸出到伺服電機(jī)的電壓的占空比，從而控制伺服電機(jī)輸出軸的轉(zhuǎn)動速度，通過傳動裝置和擺動件將車輪偏置在與收到的轉(zhuǎn)向角度成比例關(guān)系的角度上，實現(xiàn)模型電動小車在O?90度范圍內(nèi)的任意角度的轉(zhuǎn)向。輸入軸的轉(zhuǎn)動角度減小時，擺動件在回中扭簧的作用下減少偏移幅度，從而減小車輪轉(zhuǎn)向角度。輸入軸回到中間位置時，伺服電機(jī)輸出軸的轉(zhuǎn)動速度為零，擺動件在回中扭簧的作用下回到中間位置，車輪恢復(fù)直行。
[0012]本發(fā)明和已有技術(shù)相比較，其效果是積極和明顯的。本發(fā)明利用第一單片機(jī)以脈沖寬度調(diào)制方式控制伺服電機(jī)，利用第二單片機(jī)接收電位器或者編碼器的輸入軸的方向信號和轉(zhuǎn)動角度信號，利用無線通訊鏈路將第二單片機(jī)關(guān)于輸入軸的方向值和轉(zhuǎn)動角度值傳遞到第一單片機(jī)，伺服電機(jī)通過傳動裝置和擺動件將車輪偏置在與收到的轉(zhuǎn)向角度成比例關(guān)系的角度上，實現(xiàn)了模型電動小車在O?90度范圍內(nèi)的任意角度的轉(zhuǎn)向。
[0013]【專利附圖】

【附圖說明】:
圖1是本發(fā)明的模型電動小車的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)安裝在模型電動小車上的示意圖。
[0014]圖2是本發(fā)明的模型電動小車的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)中的傳動裝置的側(cè)向示意圖。
[0015]圖3是本發(fā)明的模型電動小車的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)中的傳動裝置的俯視示意圖。
[0016]圖4是本發(fā)明的模型電動小車的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)的工作原理示意圖。
[0017]圖5是本發(fā)明的模型電動小車的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)的一個實施例中的控制電路的原理圖。
[0018]圖6是本發(fā)明的模型電動小車的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)的一個實施例中的遙控電路的原理圖。
[0019]【具體實施方式】:
實施例1:
如圖1、圖2、圖3和圖4所示，本發(fā)明的模型電動小車的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，包括車架1、伺服電機(jī)2、回中扭簧3、擺動件4和傳動裝置5，所述的伺服電機(jī)2固定設(shè)置在所述的車架I中，所述的擺動件4通過一個滑動副設(shè)置在車架I中，所述的回中扭簧3的一端與車架I連接，回中扭簧3的另一端作用在擺動件4上，伺服電機(jī)2的輸出軸通過所述的傳動裝置5與擺動件4連接，伺服電機(jī)2包括控制端，伺服電機(jī)2的控制端上連接有一個控制電路6，其中，所述的控制電路6中包括有一個第一單片機(jī)7，所述的第一單片機(jī)7包括有一個轉(zhuǎn)向信號輸入端和一個脈沖寬度調(diào)制信號輸出端，所述的脈沖寬度調(diào)制信號輸出端通過導(dǎo)線與伺服電機(jī)2的控制端連接，利用一個輸入裝置向第一單片機(jī)7的轉(zhuǎn)向信號輸入端輸入轉(zhuǎn)向信號，第一單片機(jī)7根據(jù)所述的轉(zhuǎn)向信號控制伺服電機(jī)2輸出軸的轉(zhuǎn)動方向，并以脈沖寬度調(diào)制方式控制伺服電機(jī)2輸出軸的轉(zhuǎn)動速度,所述的轉(zhuǎn)向信號包括轉(zhuǎn)向方向值和轉(zhuǎn)向角度值。
[0020]進(jìn)一步的，所述的轉(zhuǎn)向方向值為向左或者向右，或者為正或者負(fù)，轉(zhuǎn)向方向值分別對應(yīng)伺服電機(jī)2輸出軸的順時針旋轉(zhuǎn)方向和逆時針旋轉(zhuǎn)方向。
[0021]進(jìn)一步的，轉(zhuǎn)向信號中的轉(zhuǎn)向角度的絕對值與伺服電機(jī)2輸出軸的轉(zhuǎn)動速度的絕對值成正比。
[0022]進(jìn)一步的，所述的轉(zhuǎn)向信號輸入端與一個第一無線通訊模塊8連接。
[0023]進(jìn)一步的，所述的第一無線通訊模塊8通過無線通訊鏈路與一個設(shè)置在遙控器9中的第二無線通訊模塊10連接，所述的遙控器9中設(shè)置有一個遙控電路11，所述的遙控電路11中包括有一個第二單片機(jī)12，所述的第二單片機(jī)12包括有輸入端和一個輸出端，所述的輸出端與所述的第二無線通訊模塊10連接，所述的輸入端與一個電位器或者編碼器13連接，所述的電位器或者編碼器13的輸入軸上設(shè)置有旋鈕。
[0024]進(jìn)一步的，所述的電位器或者編碼器13的輸入軸具有一個旋轉(zhuǎn)角度范圍，輸入軸停留在所述的旋轉(zhuǎn)角度范圍的中間位置，輸入軸旋轉(zhuǎn)的方向值和旋轉(zhuǎn)角度值通過第二單片機(jī)12和第二無線通訊模塊10傳遞到第一無線通訊模塊8，由第一單片機(jī)7讀取后轉(zhuǎn)換成驅(qū)動伺服電機(jī)2的轉(zhuǎn)向方向值和轉(zhuǎn)向角度值。
[0025]進(jìn)一步的，所述的傳動裝置5包括固定設(shè)置在伺服電機(jī)2輸出軸上的主動齒輪51，所述的主動齒輪51與一個過渡齒輪52嚙合，所述的過渡齒輪52與設(shè)置在擺動件4上齒形結(jié)構(gòu)嚙合，擺動件4上鉸接有兩個車輪轉(zhuǎn)向連桿15。
[0026]本實施例的工作原理是:兩個車輪轉(zhuǎn)向連桿15分別與兩個車輪14連接。操作者在遙控器9上通過轉(zhuǎn)動電位器或者編碼器13的輸入軸，輸入所需要的轉(zhuǎn)向方向和轉(zhuǎn)向角度，輸入軸的轉(zhuǎn)動角度與所需要的轉(zhuǎn)向角度成線性比例關(guān)系。第一單片機(jī)7接收到遙控電路11傳來的控制信號后，根據(jù)輸入軸的轉(zhuǎn)動方向驅(qū)動伺服電機(jī)2按順時針旋轉(zhuǎn)方向或者逆時針旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)動，從而通過傳動裝置5與擺動件4推動車輪左轉(zhuǎn)或者右轉(zhuǎn)。第一單片機(jī)7根據(jù)收到的轉(zhuǎn)向角度，控制輸出到伺服電機(jī)2的電壓的占空比，從而控制伺服電機(jī)2輸出軸的轉(zhuǎn)動速度，通過傳動裝置5和擺動件4將車輪14偏置在與收到的轉(zhuǎn)向角度成比例關(guān)系的角度上，實現(xiàn)模型電動小車在O?90度范圍內(nèi)的任意角度的轉(zhuǎn)向。輸入軸的轉(zhuǎn)動角度減小時，擺動件4在回中扭簧3的作用下減少偏移幅度，從而減小車輪14轉(zhuǎn)向角度。輸入軸回到中間位置時，伺服電機(jī)2輸出軸的轉(zhuǎn)動速度為零，擺動件4在回中扭簧3的作用下回到中間位置，車輪14恢復(fù)直行。
[0027]具體的，圖5和圖6分別表示了控制電路和遙控電路的原理。圖5和圖6中的各元件型號和參數(shù)，僅為滿足專利法規(guī)定的充分公開、本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以實現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案的要求的目的，而不是對本發(fā)明的權(quán)利要求的任何限制。
【權(quán)利要求】
1.一種模型電動小車的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng),包括車架、伺服電機(jī)、回中扭簧、擺動件和傳動裝置，所述的伺服電機(jī)固定設(shè)置在所述的車架中，所述的擺動件通過一個滑動副設(shè)置在車架中，所述的回中扭簧的一端與車架連接，回中扭簧的另一端作用在擺動件上，伺服電機(jī)的輸出軸通過所述的傳動裝置與擺動件連接，伺服電機(jī)包括控制端，伺服電機(jī)的控制端上連接有一個控制電路，其特征在于:所述的控制電路中包括有一個第一單片機(jī)，所述的第一單片機(jī)包括有一個轉(zhuǎn)向信號輸入端和一個脈沖寬度調(diào)制信號輸出端，所述的脈沖寬度調(diào)制信號輸出端通過導(dǎo)線與伺服電機(jī)的控制端連接，利用一個輸入裝置向第一單片機(jī)的轉(zhuǎn)向信號輸入端輸入轉(zhuǎn)向信號，第一單片機(jī)根據(jù)所述的轉(zhuǎn)向信號控制伺服電機(jī)輸出軸的轉(zhuǎn)動方向，并以脈沖寬度調(diào)制方式控制伺服電機(jī)輸出軸的轉(zhuǎn)動速度，所述的轉(zhuǎn)向信號包括轉(zhuǎn)向方向值和轉(zhuǎn)向角度值。
2.如權(quán)利要求1所述的模型電動小車的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的轉(zhuǎn)向方向值為向左或者向右，或者為正或者負(fù)，轉(zhuǎn)向方向值分別對應(yīng)伺服電機(jī)輸出軸的順時針旋轉(zhuǎn)方向和逆時針旋轉(zhuǎn)方向。
3.如權(quán)利要求1所述的模型電動小車的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，其特征在于:轉(zhuǎn)向信號中的轉(zhuǎn)向角度的絕對值與伺服電機(jī)輸出軸的轉(zhuǎn)動速度的絕對值成正比。
4.如權(quán)利要求1所述的模型電動小車的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的轉(zhuǎn)向信號輸入端與一個第一無線通訊模塊連接。
5.如權(quán)利要求4所述的模型電動小車的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的第一無線通訊模塊通過無線通訊鏈路與一個設(shè)置在遙控器中的第二無線通訊模塊連接，所述的遙控器中設(shè)置有一個遙控電路，所述的遙控電路中包括有一個第二單片機(jī)，所述的第二單片機(jī)包括有輸入端和一個輸出端，所述的輸出端與所述的第二無線通訊模塊連接，所述的輸入端與一個電位器或者編碼器連接，所述的電位器或者編碼器的輸入軸上設(shè)置有旋鈕。
6.如權(quán)利要求5所述的模型電動小車的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的電位器或者編碼器的輸入軸具有一個旋轉(zhuǎn)角度范圍，輸入軸停留在所述的旋轉(zhuǎn)角度范圍的中間位置，輸入軸旋轉(zhuǎn)的方向值和旋轉(zhuǎn)角度值通過第二單片機(jī)和第二無線通訊模塊傳遞到第一無線通訊模塊，由第一單片機(jī)讀取后轉(zhuǎn)換成驅(qū)動伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)向方向值和轉(zhuǎn)向角度值。
7.如權(quán)利要求1所述的模型電動小車的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的傳動裝置包括固定設(shè)置在伺服電機(jī)輸出軸上的主動齒輪，所述的主動齒輪與一個過渡齒輪嚙合，所述的過渡齒輪與設(shè)置在擺動件上齒形結(jié)構(gòu)嚙合，擺動件上鉸接有兩個車輪轉(zhuǎn)向連桿。
【文檔編號】A63H17/36GK103933740SQ201410134310
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月31日
【發(fā)明者】鄧?yán)? 蔡明煌 申請人:上海美利達(dá)電子科技有限公司