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      用于輪轂電機式電動平衡車的控制系統(tǒng)及方法_2

      文檔序號:8931591閱讀:來源:國知局
      -左輪轂電機驅(qū)動模塊, 105-姿態(tài)檢測模塊,106-腳踏檢測模塊,107-轉(zhuǎn)向檢測模塊,108-前照明燈模塊,109-后 指示燈模塊,110-音頻解碼模塊,111-第二數(shù)據(jù)存儲模塊,112-揚聲器,201-第二控制模 塊,202-第二無線傳輸模塊,203-觸摸屏,204-第一數(shù)據(jù)存儲模塊,31-輪轂電機驅(qū)動電 路,32-霍爾轉(zhuǎn)子位置檢測電路,33-反電動勢轉(zhuǎn)子位置檢測電路,301-第一光電耦合器, 302-第一 MOS管驅(qū)動芯片,303-第二光電耦合器,304-第二MOS管驅(qū)動芯片,305-第三光 電耦合器,306-第三MOS管驅(qū)動芯片,307-霍爾位置傳感器,5-輪轂電機定子繞組。
      【具體實施方式】
      [0041] 以下參照附圖對本發(fā)明的實施方式進行說明。需要注意的是,本文中的術(shù)語"第 一"、"第二"、"第三"等(如果存在)用于在類似要素之間進行區(qū)別,并且不一定是描述特 定的次序或者按時間的順序。要理解,這樣使用的這些術(shù)語在適當?shù)沫h(huán)境下是可互換的,使 得在此描述的主題的實施例如是能夠以與那些說明的次序不同的次序或者以在此描述的 另外的次序來進行操作。術(shù)語"連接"應被寬泛地理解并且指的是電連接、機械連接、或者 以另外地連接兩個或更多個元件或者信號,直接地或者通過中間電路和/或元件間接地連 接。
      [0042] 圖1示出了一種實施例的用于輪轂電機式電動平衡車的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖,如 圖1所示,本實施例的一種用于輪轂電機式電動平衡車的控制系統(tǒng),包括車載端裝置10和 可視多媒體控制裝置20 ;所述車載端裝置10包括第一控制模塊101、第一無線傳輸模塊 102、右輪轂電機驅(qū)動模塊103、左輪轂電機驅(qū)動模塊104、姿態(tài)檢測模塊105、腳踏檢測模塊 106和轉(zhuǎn)向檢測模塊107 ;所述第一控制模塊101分別與第一無線傳輸模塊102、右輪轂電 機驅(qū)動模塊103、左輪轂電機驅(qū)動模塊104、姿態(tài)檢測模塊105、腳踏檢測模塊106和轉(zhuǎn)向檢 測模塊107連接。
      [0043] 所述可視多媒體控制裝置20包括第二控制模塊201、第二無線傳輸模塊202、觸摸 屏203和第一數(shù)據(jù)存儲模塊204 ;所述第二控制模塊201分別與第二無線傳輸模塊202、觸 摸屏203和第一數(shù)據(jù)存儲模塊204連接;所述觸摸屏203用于輸入電動平衡車啟動密碼和 歌曲播放指令,以及顯示電動平衡車運行狀態(tài)信息。
      [0044] 所述車載端裝置10和可視多媒體控制裝置20之間通過所述第一無線傳輸模塊 102和所述第二無線傳輸模塊202進行信息交互。
      [0045] 優(yōu)選地,如圖2所示,所述車載端裝置10還可以包括前照明燈模塊108和后指示 燈模塊109,所述前照明燈模塊108和后指示燈模塊109分別與第一控制模塊101連接。所 述車載端裝置10還包括音頻解碼模塊110、第二數(shù)據(jù)存儲模塊111和揚聲器112 ;所述音頻 解碼模塊110與第一無線傳輸模塊102連接,所述第二數(shù)據(jù)存儲模塊111和揚聲器112分 別與音頻解碼模塊110連接。
      [0046] 作為一種具體實現(xiàn)方式,所述腳踏檢測模塊106可采用壓力傳感器來實現(xiàn),所述 壓力傳感器與第一控制模塊101連接。具體而言,一種方式是可采用傳統(tǒng)壓阻式壓力傳感 器,采用惠斯登電橋原理組成的壓力傳感器通過橋上應變電阻受壓改變阻值使得電橋輸出 電壓發(fā)生改變的原理,這種方式靈敏度高并且檢測得到的壓力值精度高。另一種方式是使 用成品壓力儀表,壓力儀表避免了傳感器因為受環(huán)境因素影響而使得檢測存在較大誤差的 問題,而且使用方面,一般可通過RS232等通信接口直接與微處理器相連,微處理器用通信 協(xié)議直接讀取壓力值,經(jīng)過分析做出相應反應。典型的壓力儀表有海寶公司的HL系列。又 一種方式是采用專用踏板力傳感器,典型的有歐美大地儀器公司的MLA-1KNA。專用踏板力 傳感器無需改造踏板,安裝方便,而且測量精度高。通過壓力傳感器對腳踏信號進行檢測, 從而控制電動平衡車只有在駕駛員腳踏踏板時才能前行或后退,避免在電動平衡車啟動后 未剎車時直接運動,提高了電動平衡車的安全性。
      [0047] 本實施例中車載端裝置10以第一控制模塊101為核心,在無線接收到可視多媒體 控制裝置20的電動平衡車啟動信號后,通過腳踏檢測模塊106獲得駕駛員上車的觸發(fā)信 號;通過姿態(tài)檢測模塊105獲得電動平衡車當前的加速度和角速度;通過轉(zhuǎn)向檢測模塊107 獲得電動平衡車的轉(zhuǎn)向角度信號;最后通過左輪轂電機驅(qū)動模塊104和右輪轂電機驅(qū)動模 塊103分別驅(qū)動電動平衡車的左輪轂電機和右輪轂電機,實現(xiàn)了電動平衡車的遠程啟動控 制和電動平衡車的前進、后退、左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)控制。此外,第一控制模塊101可以根據(jù)電動平 衡車的減速和后退信號以驅(qū)動后指示燈模塊109,點亮后指示燈;根據(jù)可視多媒體控制裝 置20無線發(fā)送來的前照明燈模塊108啟停指令來控制前照明燈的開關(guān);根據(jù)可視多媒體控 制裝置20無線發(fā)送來的歌曲播放指令,通過音頻解碼模塊110、第二數(shù)據(jù)存儲模塊111和揚 聲器112進行歌曲播放。第二數(shù)據(jù)存儲模塊111用于存儲歌曲等內(nèi)容,優(yōu)選地,可采用TF 卡等數(shù)據(jù)存儲卡。
      [0048] 本實施例中可視多媒體控制裝置20以第二控制模塊201為核心,通過可視多媒體 控制裝置20中的第二無線傳輸模塊202與車載端裝置10中的第一無線傳輸模塊102之間 的通信進行信息交互,一方面將觸摸屏203上手動輸入的電動平衡車啟動命令、前照明燈 模塊108啟停指令和歌曲播放指令,發(fā)送給車載端裝置10 ;另一方面接收來自車載端裝置 10的電動平衡車運行狀態(tài)信息,并在觸摸屏203上進行顯示。第一數(shù)據(jù)存儲模塊204用于 保存電動平衡車的預設(shè)啟動密碼,優(yōu)選地,可以采用SD卡等數(shù)據(jù)存儲卡。
      [0049] 所述第一控制模塊101和第二控制模塊102均可采用DSP、ARM等微處理器來實 現(xiàn),優(yōu)選地,均可采用MSP430F149芯片。
      [0050] 本實施例中通過車載端裝置的第一無線傳輸模塊和可視多媒體控制裝置的第二 無線傳輸模塊、觸摸屏等,能夠?qū)⑵胶廛嚨倪\行狀態(tài)通過觸摸屏等進行顯示和控制,實現(xiàn)了 平衡車的可視多媒體控制,并且可實現(xiàn)電動平衡車的遠程密碼啟動控制,為電動平衡車提 供了密碼保護,從而提高了電動平衡車的安全性。通過設(shè)置左輪轂電機驅(qū)動模塊和右輪轂 電機驅(qū)動模塊實現(xiàn)了對輪轂電機式電動平衡車的控制,能夠提高電動平衡車的驅(qū)動、控制 性能,改善了電動平衡車的駕駛性能。通過觸摸屏、音頻解碼模塊等實現(xiàn)了電動平衡車運行 狀態(tài)信息顯示、歌曲播放以及前照明燈啟停等功能,提高了平衡車的安全性和娛樂性。
      [0051] 優(yōu)選地,所述第一無線傳輸模塊102和所述第二無線傳輸模塊202均能采用WIFI 無線傳輸模塊、GSM無線傳輸模塊、CDMA無線傳輸模塊、紅外無線傳輸模塊或Zigbee無線 傳輸模塊來實現(xiàn)。通過無線傳輸模塊能夠?qū)崿F(xiàn)車載端裝置與可視多媒體控制裝置之間的通 信,實現(xiàn)電動平衡車的遠程啟動等控制。
      [0052] 圖3示出了是實施例中的右/左輪轂電機驅(qū)動模塊的一種具體實現(xiàn)電路的示意 圖,如圖3所示,右輪轂電機驅(qū)動模塊103和左輪轂電機驅(qū)動模塊104均包括輪轂電機驅(qū)動 電路31、霍爾轉(zhuǎn)子位置檢測電路32和反電動勢轉(zhuǎn)子位置檢測電路33。
      [0053] 所述輪轂電機驅(qū)動電路31包括U相驅(qū)動電路、V相驅(qū)動電路和W相驅(qū)動電路;所 述U相驅(qū)動電路包括第一光電耦合器301、第一 MOS管驅(qū)動芯片302、第一 MOS管Ml和第二 MOS管M2 ;第一光電耦合器301的輸出端與第一 MOS管驅(qū)動芯片302的輸入端連接,第一 MOS管驅(qū)動芯片302的輸出端分別與第一 MOS管Ml和第二MOS管M2的柵極連接,第一 MOS 管Ml的源極與第二MOS管M2的漏極連接后與輪轂電機定子繞組的U相連接,第一 MOS管 Ml的漏極與電源端連接,第二MOS管M2的源極接地;
      [0054] 所述V相驅(qū)動電路包括第二光電耦合器303、第二MOS管驅(qū)動芯片304、第三MOS 管M3和第四MOS管M4 ;第二光電耦合器303的輸出端與第二MOS管驅(qū)動芯片304的輸入 端連接,第二MOS管驅(qū)動芯片304的輸出端分別與第三MOS管M3和第四MOS管M4的柵極 連接,第三MOS管M3的源極與第四MOS管M4的漏極連接后與輪轂電機定子繞組的V相連 接,第三MOS管M3的漏極與電源端連接,第四MOS管M4的源極接地;
      [0055] 所述W相驅(qū)動電路包括第三光電耦合器305、第三MOS管驅(qū)動芯片306、第五MOS 管M5和第六MOS管M6 ;第三光電耦合器305的輸出端與第三MOS管驅(qū)動芯片306的輸入 端連接,第三MOS管驅(qū)動芯片306的輸出端分別與第五MOS管M5和第六MOS管M6的柵極 連接,第五MOS管M5的源極與第六MOS管M6的漏極連接后與輪轂電機定子繞組的W相連 接,第五MOS管M5的漏極與電源端連接,第六MOS管M6的源極接地;所述第一光電耦合器 301、第二光電親合器303和第三光電親合器305的輸入端分別與第一控制模塊101的輸出 端連接;
      [0056] 所述霍爾轉(zhuǎn)子位置檢測電路32包括霍爾位置傳感器307,霍爾位置傳感器307與 第一控制模塊101連接;
      [0057] 所述反電動勢轉(zhuǎn)子位置檢測電路33包括第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、 第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6、第七電阻R7、第八電阻R8、第九電阻R9、第一電容 C1、第二電容C2和第三電容C3 ;第一電阻R1的一端與第一控制模塊101連接,另一端與第 二電阻R2的一端連接;第二電阻R2的另一端與輪轂電機定子繞組的U相連接;第三電阻R3 和第一電容C1并聯(lián)后跨接在第二電阻R2的一端與電源端之間;第四電阻R4的一端與第一 控制模塊101連接,另一端與第五電阻R5的一端連接;第五電阻R5的另一端與輪轂電機定 子繞組的V相連接;第六電阻
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