星空·体育中国官方网 一起玩儿平衡车（ESP32）——01 平衡车的基本原理和组成

摘要：本文介绍了平衡自行车的基本原理和组成

作为一种新型的运输工具，平衡自行车已经流行了一段时间。从这个问题开始，将使用几个时期来复制2轮平衡自行车。最初的平衡自行车仅实现了直立的姿势，这是余额自行车成功或失败的关键链接。在能够保持直立后，逐渐添加了诸如步行，转弯，避免障碍等的功能，以改善平衡自行车的功能，并通过多个时期优化性能，结构和其他方面。

简而言之，平衡自行车的操作原理主要基于一个称为“动态稳定性”的基本原理。车身内部的陀螺仪和加速度传感器用于检测车身姿势的变化，并且控制系统用于准确驱动电动机以进行相应的调整以保持系统的平衡。

与使用运输的平衡自行车不同，这里要实现的平衡自行车更简单，由车身，车轮，电池组，电压调节器，电机，电机驱动模块，控制器，姿态传感器和其他组件组成。

身体

平衡自行车的身体通常由铝合金，PP塑料，木屑和其他材料制成。它是整个平衡自行车的车身框架，因此必须坚固，并且可以确保其在各种运动的作用下不会变形。它可以确保态度传感器，车轮和车轮之间的位置相对固定，并且不会发生相对位移。

我的汽车采用双层板结构，底部连接车轮，固定的电池组，电压稳定模块和电动机驱动模块，并且上层配备了ESP32处理器和态度传感器模块。

考虑到加工的便利性，我使用Basswood板制作小型汽车底板。这种类型的木板很容易在线购买，各种尺寸和厚度。您甚至可以要求制造商将其切成合适的制造商。尺寸和制作精良的孔。考虑到车身强度和汽车的中心，下层是5mm的贝斯伍德板，上层是3mm的贝斯伍德板，尺寸为15cmx6cm。两者通过M3铜柱连接。粗糙的外观如下图所示：

2。车轮

平衡自行车通常采用两轮结构，车轮通常由橡胶，聚氨酯和其他材料制成，它们具有一定的冲击性和摩擦。轮胎的摩擦必须更好，以确保电动机的输出可以有效地转换为汽车的运动。此外，在调试时，您还应该找到一个粗糙而平坦的地面。对瑜伽垫的调试效果要比磨石地板好得多。特别是在调整参数的早期阶段，每个人都必须注意这一点。

3。电池组

平衡自行车的电池组是其功率来源。我在这里使用2 18650锂电池星空·体育中国官方网，然后使用带开关的电池盒。如下所示：

为了保护电池免受过度损坏，我还为这两个电池安装了18650锂电池模块过度充电，过度电荷和短路护栏。外观和连接方法如下图所示：

该防护板的图片看起来很大，但看起来很小。安装后，我将其安装在电池顶部的开关和挡板之间。长度足以放入。我看不到它的里面。保护委员会可以轻松解决保护板的固定问题。应该注意的是，安装后，保护板的焊接点不应与开关后面的触点相互接触。如果您不放松，可以粘贴一些绝缘胶带以避免短路。

4。电压稳定模块

电源系统的稳定性是整个系统稳定运行的基础，因此有必要配备具有足够电源的电压稳定模块，以确保电源设备能够获得稳定的电压。在这里，我使用双通道电源，其中一种电源为电动机提供机械能量输出星空体育平台官网入口，另一个电源为ESP32微控制器提供动力，以确保其稳定的操作。使用两通道电源的原因是电动机是电动设备并且具有较大的电源，尤其是在启动时，它将对电源电压的稳定性产生一定的影响。因此，为了避免由于电动机的开始和停止引起的电压波动，微控制器使用单独的电源来避免电动机启动和停止电动机引起的电压波动，这影响了影响的操作ESP32微控制器，微控制器使用单独的电源。

有人可能会说，ESP32微控制器只能使用电压稳定模块，并且电动机可以直接连接到电池的输出。这种缺点是它不能保证电动机电源的稳定性。如前一篇文章所述，电源电压和PWM占空比会影响电动机的输出功率。如果电动机不使用电压稳定模块，则电源电压会随电池输出的波动而波动，因此，即使由PWM驾驶具有相同的占空比，输出功率也完全不同，因此很难让您的汽车稳定。因此，在平衡的汽车系统中，必须采用双电源指标，以确保平衡汽车的稳定运行。

选择电压稳定模块时，主要考虑输出电压和电流，并且必须满足电动机和其他电气设备的需求。我在这里选择的模块是：LM2596S DC-DC DC可调式降低电源模块和AMS1117-3.3V升压电源模块。其中，LM2596S为电动机提供电源，输出电压调整为6V，并且AMS1117的输出电压为3.3V，为ESP32处理器和态度传感器提供电源。这两个模块如下图所示：

5。电动机

平衡自行车的电动机是控制车轮旋转的关键组件。我使用370 DC还原电动机，电源电压为6V，输出速度为280 rpm。平衡的汽车对速度没有非常严格的要求，通常在150 rpm至300 rpm之间。外观如下图所示：

在线有许多商人将电动机，支架，耦合和轮胎结合在一起，将它们销售在一起。直接购买它会更加方便。此外，某些电动机还带有Hall Edgoder，该电动机用于检测电动机速度，将来将在执行闭环速度控制时使用。在早期阶段，平衡自行车无需使用大厅编码器即可实现基本的直立，步行和转弯功能。仅在进行更多深入的学习和实验时才会使用它。您可以根据情况选择是否携带大厅编码器。

6。电动机驱动模块

电机驱动模块使用前面介绍的TB6612FNG电动机驱动模块。如果您不知道，请参阅上一篇文章。看起来像这样：

7。控制器

平衡自行车的控制器是控制电动机和姿态传感器的核心组件。在这里，我们使用的ESP32模块引入了前面提到的最常见的模块。考虑到空间问题，这次我们使用了ESP32的迷你委员会，而不是先前的开发委员会。它的功能与以前引入的开发板完全相同，但模块区域较小，如下图所示：

8。态度传感器

平衡自行车的姿势传感器是感知车身角度的关键组件。通常星空体育官方网站，使用诸如倾斜传感器或陀螺仪之类的技术。这次，我还使用了以前引入的MPU6050传感器。外观如下图所示。如果您不熟悉它，则可以参考上一篇文章。

好的，平衡自行车的整体组成在这里结束。这是如何组装汽车并连接电路的方法。让我们首先看一下汽车完成后的运行方式。

平衡的汽车