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平衡車原理是什么(平衡車內部結構解析圖)

平衡車是近幾年興起的一種常見的代步工具,它是集休閑、娛樂、實用為一體的一種綠色環保交通工具。價格從低到高,種類繁多,但是為了安全起見,還是建議購買正規廠家生產的平衡車,畢竟我們的整…

平衡車是近幾年興起的一種常見的代步工具,它是集休閑、娛樂、實用為一體的一種綠色環保交通工具。價格從低到高,種類繁多,但是為了安全起見,還是建議購買正規廠家生產的平衡車,畢竟我們的整個身體離開了地面,站在平衡車上面,稍有不慎,可能造成嚴重的安全隱患。造成價格不同的因素有很多,其中內部的核心部件是主要原因之一,也是造成安全系數高低的主要因素。

平衡車原理是什么(平衡車內部結構解析圖)-1

當我們用平衡車來代步時,僅靠兩個輪子就能保持平衡,讓我們暢快的行走,不禁讓人感嘆科技給我們帶來新奇的體驗。當我們用平衡車進行玩耍時,平衡車是如何幫我們保持平衡的?背后的原理是什么?今天與你一一揭曉。

平衡車原理是什么(平衡車內部結構解析圖)-2

簡單來說平衡車能夠保持平衡主要跟內部的三大部分有關:主控芯片、姿態傳感器、電機及驅動部分

一、姿態傳感器

姿態傳感器是陀螺儀加速器,它的作用是能夠實時監測整個平衡車的姿態變化,包括平衡車與水平面的角度、平衡車的速度等。姿態傳感器會定時的,感知的平衡車的姿態信息,將其導出數據,供主控芯片讀取。

二、主控芯片

平衡車的主控芯片主要是各類單片機,其功能是負責對讀取姿態傳感器上的數據,并且進行姿態融合得到角度,然后進行控制算法計算,最終得到數字信號(PWM),將此數字信號發送給電機驅動部分,完成電機的控制。對于精度要求高的部分,還會增加其他傳感器,比如編碼器等完成電機轉速測量,以輔助平衡車的平衡控制。

三、電機驅動

電機驅動主要是負責接收主控芯片的數字信號,將其轉化為電機轉速控制。

平衡車原理是什么(平衡車內部結構解析圖)-3

以上介紹的核心硬件外,是平衡車能夠平穩的在路上行駛的關鍵,這也是平衡車價位不同的主要原因之一,好的平衡車無論在主控芯片、電機驅動、電機、姿態傳感器以及速度傳感器都選取市面上比較主流,精度以及穩定性都得到保障。

除了上面介紹的硬件外,其控制算法是核心影響平衡車能夠穩定運行的關鍵,控制算法簡單的來說就是通過讀取姿態傳感器得到的角度,進行閉環控制,其中常見的比如PID運算等。

平衡車原理是什么(平衡車內部結構解析圖)-4

其實人體也是一個典型的控制系統,打個比方,當一個人快摔倒時,身體左傾斜,這時身體的一些器官馬上感受到快摔倒的信號,這時人體為了反抗這種快摔倒的姿態,會給人體一個相反方向的力,來糾正人的摔倒姿態,但是這個力不能給的太大,否則會讓人摔向另一側,這個力給的多少,是由人體的大腦,經過比較精確地計算而來。平衡車的控制算法與人體很相似,給電機驅動的數字信號多少,也需要結合平衡車進行控制算法的參數整定。

以上只是粗淺的介紹的平衡車的簡單工作原理,在實際中,平衡車還是比較復雜的,需要考慮各種突發事件,以及車子的續航等等因素。

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