本作品為第二屆立創商城電子制作節30強入圍作品，作者立創社區ID：Mr154194R；轉載請注明出處，未經允許不得用作商業用途。作品原鏈接：http://club.szlcsc.com/article/details_6237_1.html。

一、作品簡介

作品外觀及設計背景

安全智能的代步工具，研究發現市面上的電動滑板工具大多都是兩輪平衡車，電動滑板車，獨輪車，等等。兩輪平衡車體積較大，用戶攜帶也不方便，而且售價很高。電動滑板車，體積稍大，重量較重，雖然有折疊的滑板車，但是折疊的機械結構不穩定，容易出現機械故障；獨輪車，體積可以，但是學習比較困難。如何能夠解決走路嫌遠，開車麻煩的困擾。

目前現有的電動滑板都是采用無線藍牙進行遙控操作，用戶手里拿著一個遙控器，進行前進和停車的操作。這種方法需要額外攜帶遙控器，同時遙控器容易受到外界環境的干擾，一旦遙控器產生故障滑板不受控制，那么將會對使用者帶來不可預料的危險。

由此產生思考能否設計一款能夠判斷用戶需求的電動滑板，同時完全保障用戶的安全。即一個具有思維能力的電動滑板。通過感應使用者的重量轉移進行操縱的電動滑板，或者稱為智能體感控制電動滑板。它是這樣工作：通過一只腳踩動滑板的前面，系統就能判斷你再滑板上的重量分布而進行速度的操控。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控制，同時也符合人的動作需求。

滑板是一種青少年十分喜愛的運動，我們的作品結合青少年的興趣，又將先進的科技技術融合到滑板之中。使得滑板的使用變得更加方便、簡單、安全，使青少年在使用滑板的過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，使得滑板的學習變得十分簡單，甚至可以說1分鐘即可上手。所以說，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，后期再優化可以做到重量在7~9kg），攜帶十分方便。在一些開車嫌近，走路嫌遠的場合，比如上下班代步，取快遞，超市購物等。

二、系統構架圖

先放一個整體的構思。

分為以下幾個部分：壓力采集部分，主控板，電池，滑板面板，前后橋架，驅動輪，外殼。

三、硬件部分的描述

PCB加工之后的實物圖

1.壓力數據采集

體感控制滑板，關鍵是對體感數據的采集獲取。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采用MPU6050，這種MEMS的陀螺儀傳感器獲得姿態角度，進而通過控制電機實現平衡控制。這里我們提到的體感控制，很明顯是采集重力數據，具體的說是采集人在滑板上的重心位置。再進一步說，就是采集壓力數據的分布。接下來對于滑板這個產品，難道要像3D壓感手機那樣嗎？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固定點。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，有待于測試。調研市場上，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，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的體重傳感器。如下圖

此傳感器為半橋電路，兩個可以用作一個全橋采樣電路。2個半橋式50KG稱重傳感器組成全橋接法將E+、E-、S+、S-四個端子分別接在一起，模擬信號本身就會組成一個全橋傳感器。 但需要注意，這兩個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，可以組成一個全橋傳感器。 就像組秤一樣。 可以采用差分放大，再用AD轉換芯片過采樣轉換，獲得數字信號。

為了節省時間，選擇了電子秤的放大電路hx711，這個芯片不算貴。以后有時間，計劃用運放搭一個放大電路。下圖為hx711的采集電路。采用數字通信方式與單片機通信。

這個芯片很用起來很方便，例程很多。數字通信的方式，可以免去了模擬信號的傳輸的干擾，畢竟長板長度約1m/2=0.5m，這個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。這樣可以采集兩個通道的壓力數據，進而計算出重心的位置。以上傳感器的部分就做完了。

2.雙BLDC電機控制電路設計

這個算是第二關鍵部分，選擇了帶霍爾的輪轂式無刷電機。雙驅方案。電機的控制有兩種方案，一種是依靠現有的BLDC驅動芯片，完成單個BLDC的控制，

另外一種是自己寫BLDC的控制代碼。在這里選擇后者。我們還是自己寫BLDC的代碼吧。畢竟還是自己還是有點基礎的，六步換向的方法并不難。一個stm32f103rct6可以

實現兩臺bldc的控制。

（1）霍爾接口電路設計

（2）MOS管驅動設計

（3）三電阻采樣放大電路

 

兩個電機的電路一樣，這里就不再重復貼圖介紹了。

（3）主控板主芯片電路

 

主芯片的外圍電路相對簡單，這里給出了主芯片的引腳分配圖。

（4）供電系統

供電電池為36V，經過DCDC得到15V，線性穩壓（78M05）得到5V，再次線性穩壓（LM1117-3.3V）得到3.3V。供電系統屬于比較常見的方案了。

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.qdjpair.com/product/details_8815.html

模數轉換/HX711鏈接：http://www.qdjpair.com/product/details_44649.html

五、軟件部分的描述

源代碼詳見原帖。

六、作品演示

體感滑板測試視頻：

試玩視頻：

 

七、總結

立創這個平臺也是十分方便，BOM報價，采購，PCB制板，鋼網，SMT一條龍服務，而且質量可靠，價格公道。

對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打樣板。對于體感電動滑板這個產品，個人感覺可能今年會有較大的市場。

八、后期改進

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

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

在平衡車板子上，自己寫的雙BLDC電機控制，雙FOC，靜音！！完美！！