一種智能提示報(bào)警的載人雙輪電動(dòng)平衡車的制作方法

本實(shí)用新型涉及電動(dòng)平衡車技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種智能提示報(bào)警的載人雙輪電動(dòng)平衡車。

背景技術(shù)：

隨著社會(huì)的進(jìn)步科技和文化的發(fā)展，特別是近些年，隨著能源問(wèn)題、環(huán)境問(wèn)題、交通問(wèn)題等各個(gè)方面問(wèn)題的出現(xiàn)，人們開(kāi)始提倡綠色環(huán)保出行，電動(dòng)平衡車由于電力驅(qū)動(dòng)且體積小，綠色環(huán)保，又省力，已經(jīng)成為人們的出行交通工具選項(xiàng)之一。盡管現(xiàn)有電動(dòng)平衡車技術(shù)中已有了電量低壓報(bào)警技術(shù)，提醒用戶及時(shí)充電，然而現(xiàn)有電動(dòng)平衡車在爬行大坡度時(shí)，系統(tǒng)線路存在瞬間電流過(guò)高而燒毀的情形，對(duì)平衡車造成不可逆的傷害，反而給出行帶來(lái)不便。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種智能提示報(bào)警的載人雙輪電動(dòng)平衡車，能夠?qū)﹄娏鲗?shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，在爬行大坡度的情況下，在瞬間電流出現(xiàn)過(guò)高前進(jìn)行報(bào)警提示，防止使用者加大電流強(qiáng)行通過(guò)而燒毀系統(tǒng)線路。

本實(shí)用新型的目的是通過(guò)下述的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：

一種智能提示報(bào)警的載人雙輪電動(dòng)平衡車，包括車軸架、具有控制芯片的電路板及安裝在車軸架兩側(cè)的車輪；安裝在車軸架上并與車軸連接用于驅(qū)動(dòng)車軸帶動(dòng)車輪滾動(dòng)的電機(jī)，所述電機(jī)內(nèi)部設(shè)置有檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)速的編碼器，所述編碼器與控制芯片連接；通過(guò)所述電路板與所述電機(jī)連接用于提供電源的電池，所述電池通過(guò)一電流電壓檢測(cè)器后與電路板連接；換向電位器，一端與轉(zhuǎn)向立桿的一端連接，另一端與所述控制芯片連接并向所述控制芯片提供轉(zhuǎn)向信息；所述轉(zhuǎn)向立桿的另一端設(shè)置有控制轉(zhuǎn)向的把手；姿態(tài)傳感器，設(shè)置于車軸架或轉(zhuǎn)向立桿上并與控制芯片連接，用于檢測(cè)平衡車的車體傾斜角度和轉(zhuǎn)動(dòng)角速度后輸出至控制芯片；語(yǔ)音報(bào)警模塊，與控制芯片連接，當(dāng)控制芯片發(fā)現(xiàn)異常時(shí)指令所述語(yǔ)音報(bào)警模塊發(fā)出相應(yīng)語(yǔ)音報(bào)警。

所述平衡車還包括位于車軸架上側(cè)的腳踏板，所述腳踏板上設(shè)置有腳踏板開(kāi)關(guān)，所述腳踏板開(kāi)關(guān)用于將所述電機(jī)與所述電路板間電連接或斷開(kāi)。當(dāng)踩下腳踏板開(kāi)關(guān)后，電路板與電機(jī)實(shí)現(xiàn)電連接，而松開(kāi)腳踏板開(kāi)關(guān)后，腳踏板開(kāi)關(guān)處于自然的斷開(kāi)狀態(tài)，電路板與電機(jī)間的電路被斷開(kāi)。

所述平衡車還包括總開(kāi)關(guān)，所述總開(kāi)關(guān)位于轉(zhuǎn)向立桿上或位于把手上；總開(kāi)關(guān)用于將電池與電路板之間電連接或斷開(kāi)。當(dāng)總開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，電源與電路板接通，為電路供電使其處于待機(jī)狀態(tài)，總開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，電源不向電路板供電。而腳踏板開(kāi)關(guān)僅與電路板相連（相當(dāng)于內(nèi)部分級(jí)判斷開(kāi)關(guān)），只有當(dāng)總開(kāi)關(guān)和腳踏板開(kāi)關(guān)同時(shí)閉合時(shí)，平衡車才進(jìn)行正常運(yùn)作。否則只閉合總開(kāi)關(guān)，電路板有電，但代碼判斷分級(jí)開(kāi)關(guān)不閉合，則電機(jī)鎖死不工作。

所述姿態(tài)傳感器包括陀螺儀和加速度計(jì)，所述陀螺儀用于檢測(cè)平衡車傾斜角速度信息，所述加速度計(jì)用于檢測(cè)平衡車的加速度信息，所述控制芯片綜合計(jì)算傾斜角速度與加速度數(shù)據(jù)得到平衡車角度信息。

所述換向電位器包括相互電連接的轉(zhuǎn)換器和電位器，所述轉(zhuǎn)換器與所述轉(zhuǎn)向立桿的一端連接，所述電位器將所述轉(zhuǎn)換器的機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)角度轉(zhuǎn)換成電信號(hào)后與所述控制芯片連接。

所述語(yǔ)音報(bào)警模塊包括語(yǔ)音模塊和揚(yáng)聲器，所述語(yǔ)音模塊將所述控制芯片的語(yǔ)音控制指令轉(zhuǎn)換成語(yǔ)音信息并通過(guò)所述揚(yáng)聲器播報(bào)。

在平衡車運(yùn)行過(guò)程中，通過(guò)電流電壓檢測(cè)器實(shí)施的檢測(cè)供電系統(tǒng)電路板上的供電電流和電壓，當(dāng)電壓較低時(shí)，說(shuō)明電池供電量不足，控制芯片控制語(yǔ)音模塊發(fā)出低電量警報(bào)，提醒使用者及時(shí)充電；當(dāng)電流較高時(shí)，說(shuō)明在大坡度攀爬，電流高于預(yù)設(shè)值時(shí)，控制芯片控制語(yǔ)音模塊發(fā)出電流過(guò)高的大坡度攀爬警報(bào)，提醒使用者不要強(qiáng)行攀爬，否則會(huì)燒毀整個(gè)電路板。另外還可以通過(guò)編碼器檢測(cè)平衡車行進(jìn)速度，在達(dá)到設(shè)定值后將視為超速，控制芯片控制語(yǔ)音模塊發(fā)出超速警報(bào)，提醒使用者減速，尤其是結(jié)合轉(zhuǎn)向電位器檢測(cè)到的轉(zhuǎn)向信息時(shí)，當(dāng)轉(zhuǎn)向角度達(dá)到設(shè)定值且線速度達(dá)到另一設(shè)定值時(shí)，控制芯片控制語(yǔ)音模塊發(fā)出超速警報(bào)，提醒使用者轉(zhuǎn)向減速，否則會(huì)有甩出的危險(xiǎn)；開(kāi)機(jī)時(shí)如腳踏板開(kāi)關(guān)閉合，進(jìn)行語(yǔ)音警報(bào)并鎖定電機(jī)，正常使用流程為：總開(kāi)關(guān)打開(kāi)后，再閉合腳踏板開(kāi)關(guān)（上人），繼而進(jìn)行操作，如開(kāi)機(jī)前人在車上觸發(fā)腳踏板開(kāi)關(guān)或腳踏板開(kāi)關(guān)接觸異常導(dǎo)致腳踏板開(kāi)關(guān)閉合，當(dāng)開(kāi)機(jī)時(shí)系統(tǒng)誤檢測(cè)到大角度，將會(huì)瞬間沖出將人甩出平衡車的危險(xiǎn)。

本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，采用智能安全提示報(bào)警，提高了用戶的使用安全性，減少了用戶在使用過(guò)程的安全隱患，提升用戶使用滿意度。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的智能提示報(bào)警的載人雙輪電動(dòng)平衡車外部機(jī)械結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型的智能提示報(bào)警的載人雙輪電動(dòng)平衡車換向部分示意圖；

圖3為本實(shí)用新型的智能提示報(bào)警的載人雙輪電動(dòng)平衡車系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)主體框圖；

圖中標(biāo)識(shí)名稱對(duì)應(yīng)關(guān)系為，1 把手， 2 轉(zhuǎn)向立桿， 3腳踏板， 4 擋泥板， 5 有刷直流電機(jī)， 6 車輪， 7總開(kāi)關(guān)， 8 鋰電池， 9 腳踏板開(kāi)關(guān)， 10 腳架， 11 編碼器， 12轉(zhuǎn)換器，13電位器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
作進(jìn)一步的闡述，但不是對(duì)本實(shí)用新型的限定。

實(shí)施例：

參照?qǐng)D1，一種智能提示報(bào)警的載人雙輪電動(dòng)平衡車，包括車軸架、具有控制芯片STM32的電路板及安裝在車軸架兩側(cè)的車輪6；安裝在車軸架上并與車軸連接用于驅(qū)動(dòng)車軸帶動(dòng)車輪6滾動(dòng)的有刷直流電機(jī)5，所述有刷直流電機(jī)5內(nèi)部設(shè)置有檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)速的編碼器11，所述編碼器11與控制芯片STM32連接，控制芯片STM32處理后用以調(diào)節(jié)有刷直流電機(jī)5轉(zhuǎn)速進(jìn)而調(diào)節(jié)車軸轉(zhuǎn)速，以控制左右車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)；通過(guò)所述電路板與所述有刷直流電機(jī)連接的用于提供電源的動(dòng)力鋰電池8，所述動(dòng)力鋰電池8還通過(guò)一電流電壓檢測(cè)器后與電路板連接；換向電位器，一端與轉(zhuǎn)向立桿2的一端連接，另一端與所述控制芯片STM32連接并向所述控制芯片STM32提供轉(zhuǎn)向信息；所述轉(zhuǎn)向立桿2的另一端設(shè)置有控制轉(zhuǎn)向的把手1；姿態(tài)傳感器，設(shè)置于車軸架或轉(zhuǎn)向立桿2上并與控制芯片STM32連接，用于檢測(cè)平衡車的車體傾斜角度和轉(zhuǎn)動(dòng)角速度后輸出至控制芯片STM32；語(yǔ)音報(bào)警模塊，與控制芯片STM32連接，當(dāng)控制芯片STM32發(fā)現(xiàn)異常時(shí)指令所述語(yǔ)音報(bào)警模塊發(fā)出相應(yīng)語(yǔ)音報(bào)警，從而提醒使用者。

如圖1所示，所述平衡車還包括位于車軸架上側(cè)的腳踏板3，所述腳踏板上設(shè)置有腳踏板開(kāi)關(guān)9，所述腳踏板開(kāi)關(guān)9用于將所述有刷直流電機(jī)5與所述電路板間電連接或切斷；在所述轉(zhuǎn)向立桿2與所述把手1連接部附近設(shè)置有電源總開(kāi)關(guān)7，以便于駕駛?cè)藛T手動(dòng)操作，電源總開(kāi)關(guān)7電連接于電路板與動(dòng)力鋰電池8之間，用于是動(dòng)力鋰電池向電路板供電或斷開(kāi)供電；在車軸架上還設(shè)置有腳架10，腳架10在不使用時(shí)正常放置于地面與車輪共同支撐車體防止翻到，在運(yùn)行過(guò)程中剎車過(guò)程中車體向前傾翻角度多大時(shí)也可以支撐車體，防止翻倒。

其中，實(shí)施例中，所述姿態(tài)傳感器包括陀螺儀和加速度計(jì)，所述陀螺儀用于檢測(cè)平衡車的車體傾斜角速度信息和加速度信息，所述加速度計(jì)用于檢測(cè)平衡車的加速度信息，并將獲得的姿態(tài)數(shù)據(jù)信息發(fā)送給控制芯片STM32進(jìn)行存儲(chǔ)處理，控制芯片STM32綜合計(jì)算傾斜角速度與加速度數(shù)據(jù)得到平衡車角度信息。

其中，實(shí)施例中，所述換向電位器包括相互電連接的轉(zhuǎn)換器12和電位器13，所述轉(zhuǎn)換器12與所述轉(zhuǎn)向立桿2的一端連接，所述電位器13將所述轉(zhuǎn)換器12的機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)角度轉(zhuǎn)換成電信號(hào)后與所述控制芯片STM32連接。

其中，實(shí)施例中，所述語(yǔ)音報(bào)警模塊包括語(yǔ)音模塊和揚(yáng)聲器，所述語(yǔ)音模塊將所述控制芯片的語(yǔ)音控制指令轉(zhuǎn)換成語(yǔ)音信息并通過(guò)所述揚(yáng)聲器播報(bào)，揚(yáng)聲器適合安裝于轉(zhuǎn)向立桿2的上端部，當(dāng)然揚(yáng)聲器也可以安裝在把手1上，這樣設(shè)置與使用者的耳部距離更接近，更容易也更快速的聽(tīng)到報(bào)警語(yǔ)音信號(hào)后作出響應(yīng)。

上述方案中，含控制芯片STM32的主板一側(cè)通過(guò)電線與24V12Ah動(dòng)力鋰電池8連接，另一側(cè)與有刷直流電機(jī)5連接，有刷直流電機(jī)5內(nèi)側(cè)與編碼器AS5040連接。

如圖2中所示，平衡車的轉(zhuǎn)向立桿2的尾端連接轉(zhuǎn)換器12從而與電位器13相連接，轉(zhuǎn)向立桿2直接被駕駛?cè)藛T操縱把手1控制，繼而改變電位器13阻值，通過(guò)ADC（Analog-to-DigitalConverter：模數(shù)轉(zhuǎn)換器）單元將電位器13的數(shù)據(jù)輸出給控制芯片STM32。

如圖3所示，姿態(tài)獲取傳感器模塊中，陀螺儀、加速度計(jì)具體使用的為MPU6050，MPU6050獲得的角速度與加速度信息，并將姿信息態(tài)數(shù)據(jù)通過(guò)I2C（Inter－IntegratedCircuit：兩線式串行總線）協(xié)議發(fā)送給控制芯片STM32進(jìn)行存儲(chǔ)處理，并通過(guò)卡爾曼濾波預(yù)測(cè)估算出最終的轉(zhuǎn)向角度，當(dāng)然也可以是其他方法；編碼器采用的型號(hào)為AS5040，電流電壓檢測(cè)器采用ACS758采集傳感器，語(yǔ)音模塊型號(hào)為BY8301芯片?？刂菩酒琒TM32處理姿態(tài)信息數(shù)據(jù)后，結(jié)合編碼器AS5040反饋的速度信息以及電位器反饋的轉(zhuǎn)向信息，速度信息與轉(zhuǎn)向信息均通過(guò)ADC傳輸，再通過(guò)三閉環(huán)PID算法生成PWM（Pulse-WidthModulation脈寬調(diào)制）波，來(lái)調(diào)節(jié)有刷直流電機(jī)5轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)平衡車的車體保持平衡、調(diào)節(jié)速度及轉(zhuǎn)向等操作。

上述方案中，相應(yīng)的語(yǔ)音報(bào)警包括強(qiáng)行大坡度攀爬警報(bào)、超速警報(bào)、低電量警報(bào)、開(kāi)機(jī)異常警報(bào)四部分。在刷直流電機(jī)5內(nèi)部安裝設(shè)置編碼器AS5040增加速度檢測(cè)反饋，將有刷直流電機(jī)5的單閉環(huán)方案轉(zhuǎn)變?yōu)槿]環(huán)方案，節(jié)約了制作成本的同時(shí)達(dá)到高端平衡車載人效果，因編碼器AS5040與有刷直流電機(jī)5相連接，編碼器AS5040實(shí)時(shí)檢測(cè)速度數(shù)據(jù)，當(dāng)駕駛超速時(shí)對(duì)駕駛者進(jìn)行語(yǔ)音警報(bào)；電流電壓檢測(cè)器與電路板相連接，可以檢測(cè)當(dāng)前的電路板系統(tǒng)電壓及電流，在大坡度攀爬時(shí)會(huì)由于通過(guò)電流過(guò)大進(jìn)行語(yǔ)音警報(bào)，同理電路板系統(tǒng)電壓過(guò)低時(shí)也會(huì)進(jìn)行警報(bào)；腳踏板開(kāi)關(guān)與有刷直流電機(jī)和主板通過(guò)電線相連，開(kāi)機(jī)時(shí)如腳踏板開(kāi)關(guān)閉合，進(jìn)行語(yǔ)音警報(bào)并鎖定有刷直流電機(jī)。

在平衡車運(yùn)行過(guò)程中，通過(guò)電流電壓檢測(cè)器實(shí)施的檢測(cè)供電系統(tǒng)電路板上的供電電流和電壓，當(dāng)電壓較低時(shí)，說(shuō)明電池供電量不足，控制芯片控制語(yǔ)音模塊發(fā)出低電量警報(bào)，提醒使用者及時(shí)充電；當(dāng)電流較高時(shí)，說(shuō)明在大坡度攀爬，電流高于預(yù)設(shè)值時(shí)，控制芯片控制語(yǔ)音模塊發(fā)出電流過(guò)高的大坡度攀爬警報(bào)，提醒使用者不要強(qiáng)行攀爬，否則會(huì)燒毀整個(gè)電路板。另外還可以通過(guò)編碼器AS5040檢測(cè)平衡車行進(jìn)速度，在達(dá)到設(shè)定值后將視為超速，控制芯片控制語(yǔ)音模塊發(fā)出超速警報(bào)，提醒使用者減速，尤其是結(jié)合轉(zhuǎn)向電位器檢測(cè)到的轉(zhuǎn)向信息時(shí)，當(dāng)轉(zhuǎn)向角度達(dá)到設(shè)定值且線速度達(dá)到另一設(shè)定值時(shí)，控制芯片控制語(yǔ)音模塊發(fā)出超速警報(bào)，提醒使用者轉(zhuǎn)向減速，否則會(huì)有甩出的危險(xiǎn)；開(kāi)機(jī)時(shí)如腳踏板開(kāi)關(guān)閉合，進(jìn)行語(yǔ)音警報(bào)并鎖定電機(jī)，防止平衡車異常啟動(dòng)。

以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本實(shí)用新型可以有各種更改和變化。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。