本作品為第二屆立創(chuàng)商城電子制作節(jié)30強(qiáng)入圍作品，作者立創(chuàng)社區(qū)ID：Mr154194R；轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處，未經(jīng)允許不得用作商業(yè)用途。作品原鏈接：http://club.szlcsc.com/article/details_6237_1.html。

一、作品簡(jiǎn)介

作品外觀及設(shè)計(jì)背景

安全智能的代步工具，研究發(fā)現(xiàn)市面上的電動(dòng)滑板工具大多都是兩輪平衡車，電動(dòng)滑板車，獨(dú)輪車，等等。兩輪平衡車體積較大，用戶攜帶也不方便，而且售價(jià)很高。電動(dòng)滑板車，體積稍大，重量較重，雖然有折疊的滑板車，但是折疊的機(jī)械結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，容易出現(xiàn)機(jī)械故障；獨(dú)輪車，體積可以，但是學(xué)習(xí)比較困難。如何能夠解決走路嫌遠(yuǎn)，開(kāi)車麻煩的困擾。

目前現(xiàn)有的電動(dòng)滑板都是采用無(wú)線藍(lán)牙進(jìn)行遙控操作，用戶手里拿著一個(gè)遙控器，進(jìn)行前進(jìn)和停車的操作。這種方法需要額外攜帶遙控器，同時(shí)遙控器容易受到外界環(huán)境的干擾，一旦遙控器產(chǎn)生故障滑板不受控制，那么將會(huì)對(duì)使用者帶來(lái)不可預(yù)料的危險(xiǎn)。

由此產(chǎn)生思考能否設(shè)計(jì)一款能夠判斷用戶需求的電動(dòng)滑板，同時(shí)完全保障用戶的安全。即一個(gè)具有思維能力的電動(dòng)滑板。通過(guò)感應(yīng)使用者的重量轉(zhuǎn)移進(jìn)行操縱的電動(dòng)滑板，或者稱為智能體感控制電動(dòng)滑板。它是這樣工作：通過(guò)一只腳踩動(dòng)滑板的前面，系統(tǒng)就能判斷你再滑板上的重量分布而進(jìn)行速度的操控。向前踩和前傾表示加速，向后踩和向后傾斜表示剎車。這意味著滑板的控制完全由用戶身體來(lái)控制，同時(shí)也符合人的動(dòng)作需求。

滑板是一種青少年十分喜愛(ài)的運(yùn)動(dòng)，我們的作品結(jié)合青少年的興趣，又將先進(jìn)的科技技術(shù)融合到滑板之中。使得滑板的使用變得更加方便、簡(jiǎn)單、安全，使青少年在使用滑板的過(guò)程中逐漸了解體感壓力控制和平衡控制的神器。

由于增加了智能壓力體感控制和平衡控制的方法，使得滑板的學(xué)習(xí)變得十分簡(jiǎn)單，甚至可以說(shuō)1分鐘即可上手。所以說(shuō)，我們的作品也是一款十分方便代步工具，目前市面上流行的代步工具相比，我們的滑板重量較輕（目前重量稍重，后期再優(yōu)化可以做到重量在7~9kg），攜帶十分方便。在一些開(kāi)車嫌近，走路嫌遠(yuǎn)的場(chǎng)合，比如上下班代步，取快遞，超市購(gòu)物等。

二、系統(tǒng)構(gòu)架圖

先放一個(gè)整體的構(gòu)思。

分為以下幾個(gè)部分：壓力采集部分，主控板，電池，滑板面板，前后橋架，驅(qū)動(dòng)輪，外殼。

三、硬件部分的描述

PCB加工之后的實(shí)物圖

1.壓力數(shù)據(jù)采集

體感控制滑板，關(guān)鍵是對(duì)體感數(shù)據(jù)的采集獲取。體感控制并非像市面上的平衡車的體感控制，市面上的平衡車的體感控制多數(shù)采用MPU6050，這種MEMS的陀螺儀傳感器獲得姿態(tài)角度，進(jìn)而通過(guò)控制電機(jī)實(shí)現(xiàn)平衡控制。這里我們提到的體感控制，很明顯是采集重力數(shù)據(jù)，具體的說(shuō)是采集人在滑板上的重心位置。再進(jìn)一步說(shuō)，就是采集壓力數(shù)據(jù)的分布。接下來(lái)對(duì)于滑板這個(gè)產(chǎn)品，難道要像3D壓感手機(jī)那樣嗎？并不是。

很明顯，可以有兩種思路，一種思路是把傳感器安裝在前后橋架的兩個(gè)固定點(diǎn)。另一種思路是把傳感器安裝在滑板的面板上。具體那種更好，有待于測(cè)試。調(diào)研市場(chǎng)上，目前唯一一款支持壓感控制的滑板為zboard2，此滑板采用的是傳感器安裝在滑板的面板上。

此圖中的黑色墊腳就是壓力傳感器的位置。踩這里就前進(jìn)，反方向的傳感器板為剎車減速功能。

這里，我們選擇另一種安裝在橋架與木板之間的方案。傳感器選擇電子秤中量產(chǎn)的體重傳感器。如下圖

此傳感器為半橋電路，兩個(gè)可以用作一個(gè)全橋采樣電路。2個(gè)半橋式50KG稱重傳感器組成全橋接法將E+、E-、S+、S-四個(gè)端子分別接在一起，模擬信號(hào)本身就會(huì)組成一個(gè)全橋傳感器。 但需要注意，這兩個(gè)傳感器的靈敏度一致性是否良好。 如果傳感器靈敏度的一致性良好，可以組成一個(gè)全橋傳感器。 就像組秤一樣。 可以采用差分放大，再用AD轉(zhuǎn)換芯片過(guò)采樣轉(zhuǎn)換，獲得數(shù)字信號(hào)。

為了節(jié)省時(shí)間，選擇了電子秤的放大電路hx711，這個(gè)芯片不算貴。以后有時(shí)間，計(jì)劃用運(yùn)放搭一個(gè)放大電路。下圖為hx711的采集電路。采用數(shù)字通信方式與單片機(jī)通信。

這個(gè)芯片很用起來(lái)很方便，例程很多。數(shù)字通信的方式，可以免去了模擬信號(hào)的傳輸?shù)母蓴_，畢竟長(zhǎng)板長(zhǎng)度約1m/2=0.5m，這個(gè)距離如果用模擬通信，可能干擾比較大。

注意：上面的電路，前后橋架各安裝一套。這樣可以采集兩個(gè)通道的壓力數(shù)據(jù)，進(jìn)而計(jì)算出重心的位置。以上傳感器的部分就做完了。

2.雙BLDC電機(jī)控制電路設(shè)計(jì)

這個(gè)算是第二關(guān)鍵部分，選擇了帶霍爾的輪轂式無(wú)刷電機(jī)。雙驅(qū)方案。電機(jī)的控制有兩種方案，一種是依靠現(xiàn)有的BLDC驅(qū)動(dòng)芯片，完成單個(gè)BLDC的控制，

另外一種是自己寫(xiě)B(tài)LDC的控制代碼。在這里選擇后者。我們還是自己寫(xiě)B(tài)LDC的代碼吧。畢竟還是自己還是有點(diǎn)基礎(chǔ)的，六步換向的方法并不難。一個(gè)stm32f103rct6可以

實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)bldc的控制。

（1）霍爾接口電路設(shè)計(jì)

（2）MOS管驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)

（3）三電阻采樣放大電路

 

兩個(gè)電機(jī)的電路一樣，這里就不再重復(fù)貼圖介紹了。

（3）主控板主芯片電路

 

主芯片的外圍電路相對(duì)簡(jiǎn)單，這里給出了主芯片的引腳分配圖。

（4）供電系統(tǒng)

供電電池為36V，經(jīng)過(guò)DCDC得到15V，線性穩(wěn)壓（78M05）得到5V，再次線性穩(wěn)壓（LM1117-3.3V）得到3.3V。供電系統(tǒng)屬于比較常見(jiàn)的方案了。

四、材料清單（BOM列表)

主要器件：stm32f103rct6 、stm32f103c8t6、hx711、ir2010s、ir2181s、acs712等等

主芯片STM32F103RCT6鏈接：http://www.17719.cn/product/details_8815.html

模數(shù)轉(zhuǎn)換/HX711鏈接：http://www.17719.cn/product/details_44649.html

五、軟件部分的描述

源代碼詳見(jiàn)原帖。

六、作品演示

體感滑板測(cè)試視頻：

試玩視頻：

 

七、總結(jié)

立創(chuàng)這個(gè)平臺(tái)也是十分方便，BOM報(bào)價(jià)，采購(gòu)，PCB制板，鋼網(wǎng)，SMT一條龍服務(wù)，而且質(zhì)量可靠，價(jià)格公道。

對(duì)于小批量樣品制作的用戶也是非常劃算。自己一直也在嘉立創(chuàng)打樣板。對(duì)于體感電動(dòng)滑板這個(gè)產(chǎn)品，個(gè)人感覺(jué)可能今年會(huì)有較大的市場(chǎng)。

八、后期改進(jìn)

下圖為兩輪平衡車的主板，采用stm32f103rct6主芯片控制兩臺(tái)BLDC電機(jī)。預(yù)留的接口剛好可以用于連接壓力數(shù)據(jù)。借用這個(gè)成熟的電路可以快速制作出自己的滑板控制器。

目前已經(jīng)完成了對(duì)板子的電路分析。板子的程序已經(jīng)抹掉，正在參考st的foc庫(kù)編寫(xiě)自己的bldc正弦波控制代碼。。如果這個(gè)工作完成了（這應(yīng)該叫做逆向工程了吧），就可以非常便宜的做出一臺(tái)體感滑板車了。。

在平衡車板子上，自己寫(xiě)的雙BLDC電機(jī)控制，雙FOC，靜音??！完美?。?/p>