感測器在獨輪車上的應用

力感測器自平衡電動獨輪車靠電機驅動的✘▩☁，採用陀螺儀與驅動電路控制保持不倒│·。把身體向前傾斜就可以啟動│·。速度則是由身體的傾斜程度來控制的✘▩☁，想要加速則向前傾✘▩☁，減速則向後傾│·。

拋開人的主動操控✘▩☁，獨輪平衡車保證正常工作離不開加速度感測器和角速度感測器（陀螺儀）│·。

加速度感測器可以測量由地球引力作用或者物體運動所產生的加速度│·。只需要測量其中一個方向上的加速度值✘▩☁，就可以計算出車傾角│·。比如使用X軸向上的加速度訊號✘▩☁，車直立時✘▩☁，固定加速度器在X軸水平方向✘▩☁，此時輸出訊號為零偏電壓訊號│·。當車發生傾斜時✘▩☁，重力加速度g便會在X軸方向形成加速度分量✘▩☁，從而引起該軸輸出訊號的變化│·。

但在實際車執行過程中✘▩☁，由於平衡車本身的運動所產生的加速度會產生很大的干擾訊號疊加在上述測量訊號上✘▩☁，使得輸出訊號無法準確反映真正的傾角│·。因此對於直立控制所需要的姿態資訊不能全由加速度線掃鐳射感測器來獲得│·。

陀螺儀可以用來測量物體的旋轉角速度│·。平衡車上安裝陀螺儀✘▩☁，可以測量車傾斜的角速度✘▩☁，將角速度訊號進行積分處理便可以得到車的傾角│·。

談到平衡我們就不得不說到陀螺儀✘▩☁，陀螺儀的原理就是✘▩☁，一個旋轉物體的旋轉軸所指的方向在不受外力影響時✘▩☁，是不會改變的│·。人們根據這個道理✘▩☁，用它來保持方向✘▩☁，製造出來的東西就叫陀螺儀│·。我們騎腳踏車其實也是利用了這個原理│·。輪子轉得越快越不容易倒✘▩☁，因為車軸有一股保持水平的力量│·。陀螺儀在工作時要給它一個力✘▩☁，使它快速旋轉起來✘▩☁，一般能達到每分鐘幾十萬轉✘▩☁，可以工作很長時間│·。然後用多種方法讀取軸所指示的方向✘▩☁，並自動將資料訊號傳給控制系統│·。

加速度和角速度兩個感測器都無法單獨獲得動態情況下的準確✘▩☁，穩定的姿態✘▩☁，但是這兩種感測器具有互補性✘▩☁，即加速度感測器✘▩☁，在靜態情況下使用效果會好一些✘▩☁，陀螺儀在動態情況下使用✘▩☁，效果會好一些│·。此時✘▩☁，就需要一種演算法✘▩☁，來將這兩種訊號進行有用融合✘▩☁，才能獲取準確的姿態資訊│·。

所以電動獨輪平衡車主要透過控制器（智慧晶片）◕₪╃、鐳射測距感測器◕₪╃、執行器（電機）三部分來實現平衡│·。當駕駛者傾斜身體時✘▩☁，鐳射測距感測器輸出相應姿態資訊✘▩☁，控制器感知到這個資訊後✘▩☁，命令電機向相應方向旋轉✘▩☁，鐳射測距感測器按一些頻率不停地測量車子姿態✘▩☁，並輸出姿態息到控制器✘▩☁，控制器不停地調整電機的轉動方向和轉速✘▩☁，這樣就保持了一個動態的平衡│·。