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平衡车原理是什么(平衡车内部结构解析图)

平衡车是近几年兴起的一种常见的代步工具,它是集休闲、娱乐、实用为一体的一种绿色环保交通工具。价格从低到高,种类繁多,但是为了安全起见,还是建议购买正规厂家生产的平衡车,毕竟我们的整…

平衡车是近几年兴起的一种常见的代步工具,它是集休闲、娱乐、实用为一体的一种绿色环保交通工具。价格从低到高,种类繁多,但是为了安全起见,还是建议购买正规厂家生产的平衡车,毕竟我们的整个身体离开了地面,站在平衡车上面,稍有不慎,可能造成严重的安全隐患。造成价格不同的因素有很多,其中内部的核心部件是主要原因之一,也是造成安全系数高低的主要因素。

平衡车原理是什么(平衡车内部结构解析图)-1

当我们用平衡车来代步时,仅靠两个轮子就能保持平衡,让我们畅快的行走,不禁让人感叹科技给我们带来新奇的体验。当我们用平衡车进行玩耍时,平衡车是如何帮我们保持平衡的?背后的原理是什么?今天与你一一揭晓。

平衡车原理是什么(平衡车内部结构解析图)-2

简单来说平衡车能够保持平衡主要跟内部的三大部分有关:主控芯片、姿态传感器、电机及驱动部分

一、姿态传感器

姿态传感器是陀螺仪加速器,它的作用是能够实时监测整个平衡车的姿态变化,包括平衡车与水平面的角度、平衡车的速度等。姿态传感器会定时的,感知的平衡车的姿态信息,将其导出数据,供主控芯片读取。

二、主控芯片

平衡车的主控芯片主要是各类单片机,其功能是负责对读取姿态传感器上的数据,并且进行姿态融合得到角度,然后进行控制算法计算,最终得到数字信号(PWM),将此数字信号发送给电机驱动部分,完成电机的控制。对于精度要求高的部分,还会增加其他传感器,比如编码器等完成电机转速测量,以辅助平衡车的平衡控制。

三、电机驱动

电机驱动主要是负责接收主控芯片的数字信号,将其转化为电机转速控制。

平衡车原理是什么(平衡车内部结构解析图)-3

以上介绍的核心硬件外,是平衡车能够平稳的在路上行驶的关键,这也是平衡车价位不同的主要原因之一,好的平衡车无论在主控芯片、电机驱动、电机、姿态传感器以及速度传感器都选取市面上比较主流,精度以及稳定性都得到保障。

除了上面介绍的硬件外,其控制算法是核心影响平衡车能够稳定运行的关键,控制算法简单的来说就是通过读取姿态传感器得到的角度,进行闭环控制,其中常见的比如PID运算等。

平衡车原理是什么(平衡车内部结构解析图)-4

其实人体也是一个典型的控制系统,打个比方,当一个人快摔倒时,身体左倾斜,这时身体的一些器官马上感受到快摔倒的信号,这时人体为了反抗这种快摔倒的姿态,会给人体一个相反方向的力,来纠正人的摔倒姿态,但是这个力不能给的太大,否则会让人摔向另一侧,这个力给的多少,是由人体的大脑,经过比较精确地计算而来。平衡车的控制算法与人体很相似,给电机驱动的数字信号多少,也需要结合平衡车进行控制算法的参数整定。

以上只是粗浅的介绍的平衡车的简单工作原理,在实际中,平衡车还是比较复杂的,需要考虑各种突发事件,以及车子的续航等等因素。

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