电动滑板攻略 - 无刷电机控制原理
动力老男孩发布于 2015-05-14 18:13
机械部分就绪之后，就是各种软件和电子的工作了，首先我们看看怎么控制一个无刷电机。我们用的电机是外转子无刷电机，型号是5065。
需要注意的是，航模和车模的电调操控方式是不同的。航模的油门是从最低点开始，推到头是最大值；而车模的电调平时处于中点位置，向上推到头表示加速，向下拉到头表示刹车。滑板就是使用的车模电调模式，也就是说高电平从 1.5ms~2.1ms是加速区域、从1.5ms~0.9ms是刹车区域。
这种电机和常见的直流电机不同，它的线圈是不动的，周围是一圈磁瓦。工作的时候，三条电线里面的电流方向会不断的切换，这个切换是通过电子方式实现的，所以不需要传统电机的电刷。
跟它必须同时提到的就是电调，全称是电子调速器。它的作用就是在这3条电线里，不断的切换电流状态，从而控制电机转速。
至于调试方式，传动的直流电机，可以通过电压调节，转速随着电压增大而增大。而无刷电机是通过可编程控制器来调速，一般是用一种叫做PWM的方式。
PWM是“怕玩命”的缩写，英文写法是“Pulse-width modulation”，也有些外行人士把它翻译成“脉冲宽度调制”。对于没有听说过PWM的同学，请先参考一下我的另一篇博客Arduino的模拟输入和输出。
简单的说，对于传统的控制信号，假设最高速的时候控制电压是1，那么可以输出0.5来表示一般的速度。但是对于单片机来说，输出0和1是方便的，输出0.5会比较麻烦。这种情况了，可以快速的在0和1之间切换，达到的效果就和0.5很相似了。
电调的控制，就是使用了PWM的方式。不过它不是通过占空的比例来控制转速，而是用1的脉冲宽度来判断：
输出高电平2.1ms左右，表示最大值；
输出高电平0.9ms左右，表示最小值。
下面这段代码，用蓝牙发送0~100的数值给单片机，就可以模拟航模摇杆从油门最小推到最大的情况：
#include <Servo.h>
#include <SoftwareSerial.h>
SoftwareSerial mySerial(11, 5);
int motorPin = 12; // 用于控制电机的管脚
Servo powerServo;
void setup()
{
mySerial.begin(9600);
powerServo.attach(motorPin);
}
void loop()
{
double T = 2500; // 脉冲周期2.5ms，相当于400Hz
long t0 = micros(); // 记录当前时间
int readPower = 50; //默认是中点位置50
while(mySerial.available()) {
// 从蓝牙输入一个0~100的值
readPower = mySerial.read();
}
double len = 900 + readPower * 12; //(0~100对应总周期0.9ms～2.1ms)
powerServo.writeMicroseconds(len);
int leftMs = (int) (t0 + T - micros()); //休眠到下一个周期继续循环
delayMicroseconds(leftMs);
}
需要注意的是，航模和车模的电调操控方式是不同的。航模的油门是从最低点开始，推到头是最大值；而车模的电调平时处于中点位置，向上推到头表示加速，向下拉到头表示刹车。滑板就是使用的车模电调模式，也就是说高电平从 1.5ms~2.1ms是加速区域、从1.5ms~0.9ms是刹车区域。
好盈的电调一般都支持很多模式，另外还有很多可选的参数。如果想修改它的模式，可以按住小按钮后接通电源，然后按照说明书的提示进行设置。
不差钱的同学可以买一个编程器，插上电调之后可以直接设置。
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SoftwareSerial mySerial(11, 5); 这句是什么意思
这是arduino实现的串口，你搜索下 SoftwareSerial
动力哥，请问你上面的程序部分是怎样展示出来的，就是有显示行数，还有每行黑白相间的
这个叫程序高亮，一般都是在客户端用js操作的
回复 动力老男孩 : 不太懂...js又是啥...
回复 后街十八少 : 一种开发语言，如果不会js的话，这个事情就没法做了
请问你用的单片机啥型号？
触摸中线位置跟松开屏幕时都显示BRAKE 0，不是就代表着发送50这个数字么，经过单片机接受后会给电调发送高电平宽度1.5ms的pwm信号，那么滑板不是一直再跑吗？
不会，车模电调1.5ms是静止的，0.9ms是全刹，2.1ms是全功率
触摸中线位置跟松开屏幕时都显示BRAKE 0，不是就代表着发送50这个数字么，经过单片机接受后会给电调发送高电平宽度1.5ms的pwm信号，那么滑板不是一直再跑吗？
触摸中线位置跟松开屏幕时都显示BRAKE 0，不是就代表着发送50这个数字么，经过单片机接受后会给电调发送高电平宽度1.5ms的pwm信号，那么滑板不是一直再跑吗？
老男孩大哥哥~有两个疑问请教:1.淘宝上的无刷电机有无感跟有感之分，不知有何区别，您的滑板用的是哪个？2.您说1.5ms~2.1ms是加速区域、从1.5ms~0.9ms是刹车区域，那么是否用app控制时触摸中间位置电机已经在匀速转动？那么怎么让它停住？只能一直触摸着最低点吗？
刹车的时候要触摸最低点，中间位置不是匀速转动啊，是静止。
按自行车来理解吧：高点表示使劲蹬，低点表示捏闸，中点表示不蹬也不刹车（如果原来是滑行，一会儿就自然停了）
动力哥 嘿嘿 我的滑板做出来 绕着学校跑了两圈 虽然还没有自己做出遥控 不过材料也都买过了在制作中 感谢你的博客 看着你的博客一步一步把这个做出来的
赞赞赞！
动力哥，再问个问题，一般的电调都要初始化校正下行程，你是怎么校正的呢？ 借鉴下。 :)
我是指没有遥控器的情况下，纯粹是arduino输出pwm蒙他一下
回复 疯子 : 直接输出0.9ms高电平的 PWM 方波啊，这个必须要输出，不然电调会报错
回复 动力老男孩 : 麻烦问一下设置油门行程PWM信号怎么给呢？我用STM32，按说明书上电初始化给一个1.5ms高电平对应的PWM，然后我有一按键，按后给一个对应2.1ms高电平的PWM，再按键给一个对应2.1ms高电平的PWM，可是感觉油门行程还是不对。
>> 输出高电平2.1ms左右，表示最大值；输出高电平0.9ms左右，表示最小值。
动力哥，这个周期是业界标准吗？ 你的150A电调比较贵，我想入个120A 华沃瑞 勇狼。不知道控制周期是不是也一样？
看起来2.1ms 0.9ms的遥控信号是业界标准哦，频率可以从50hz到450hz不等（400会保守点），频率越高控制精度应该越好，但是与速度无关。有点好奇你是怎么知道这个周期的，用示波器捉遥控器的？
回复 疯子 : 我是很久以前在一个帖子里看到的，感觉应该是业界标准
是的，用航模接收机就正常，或者用修改舵机库方式驱动也正常，但是总手机+蓝牙就卡顿，电机是n5065，电调是航模80a。行程校准都做过
卡顿现象是在某个摇杆位置一定会出现，还是说有时候能转有时候不能转？
我猜测了一个原因，你的蓝牙模块供电是电调提供的BEC吧，你看看供电电量是否够用（比如你的灯带是否也使用BEC来供电？卡顿现象很可能是蓝牙掉线造成的，所以检查下蓝牙是否插紧，如果是焊上的，是否供电不足。
回复 动力老男孩 : 我还在测试，麻烦把结果发邮件给你
是的，用航模接收机就正常，或者用修改舵机库方式驱动也正常，但是总手机+蓝牙就卡顿，电机是n5065，电调是航模80a。行程校准都做过
是的，用航模接收机就正常，或者用修改舵机库方式驱动也正常，但是总手机+蓝牙就卡顿，电机是n5065，电调是航模80a。行程校准都做过
用航模遥控就正常，就是输出标准波形时候就正常，但是总动力哥程序就有问题
也就是说，你用航模的接收机+航模遥控器是ok的，但是改用蓝牙+手机遥控，就会卡顿？
你用的电调和电机各是什么？有做过行程校准吗？
用航模遥控就正常，就是输出标准波形时候就正常，但是总动力哥程序就有问题
动力哥，我仔细看了下程序，程序有好多部分直接被你//了，不知道为什么，比如喇叭停止部分，还有一些个别地方，都被你直接注释掉了
是这样的，因为我有四个滑板，有的功能在这个板上，有的功能在那个板上。
那个大喇叭的功能，是愚人节的时候，给滑板装了个汽车喇叭。其实那天跑完之后，我就把喇叭拆了，所以代码也注释掉了
完全用的是动力哥的程序
发了一个新的APP给你，试试看吧，把手机的下面一半忽略了，中点改成推杆的零点 :)
回复 动力老男孩 : 还是卡顿明显。。。我直接把蓝牙接收数据读出来， 隔一会就会出来空格或者【【【这样乱码，应该是这个问题
回复 Mrsails : 你是用print还是用write打印蓝牙的数据呢？因为我是用字节发送的数据，所以0~100会对应到一些字符的ASCII 码。你应该用Serial.write(readPower); ，显示的应该全是数字
回复 动力老男孩 : 现在我也搞不明白，为什么会出现卡顿，过两天上视频，希望动力哥看下
回复 Mrsails : 嗯，这个事情还真是奇怪啊。你是说用遥控器推就正常，用手机推就会卡顿？
起点就是油门pwm信号0点（0.9ms），最高点就是2.1ms,不用做刹车功能，这样我想看看电机运行还有没有卡顿现象，我直接用arduino输出0.9～2.1的pwm信号给电调就能很好控制电机，但是不知道为什么用动力哥蓝牙控制就走卡顿（低速时候会突然卡死一下，然后继续转，没规矩的卡死）
我大概明白了，确认一下：滑板上的电路和代码是跟这个帖子里的代码一致吧？
用航模电调出现低速堵转现象，速度提到70%左右现象消失，是什么问题呢？
动力兄，如果我不需要电调的刹车和反向功能，能否采用航模电调。同是120A，航模电调比车用电调要便宜不少。
应该是可以的，不过没有刹车会很危险啊
回复 动力老男孩 :
可以采用机械结构刹车，类似有些滑板车尾部有个可以踩的挡泥板，起到刹车片的效果。
从我自己使用感受来看，如果不是很熟练的话，电调刹车效果其实不是特别好控制，主要是没有力度反馈，不是很容易控制刹车力度。刹车太轻，达不到迅速减速目的，刹车太重，容易飞出去。
回复 诸葛小新 : 原来如此，我看到你滑板上的刹车板了，实际操作的时候方便吗？
回复 动力老男孩 :
其实那个不是刹车板，就是挡泥板，是吊顶的铝扣板折成的，作为刹车板不太合适，太软。
目前这种结构操作肯定不方便，高度有些高，一只脚在滑板上，一只脚抬起来去踩刹车板，不好控制平衡，也不好控制刹车力度。 我想驱动轮换成4寸的，这样板面基本就是平的了，再改进一下挡泥板，估计这样脚刹效果就好多了。
回复 诸葛小新 : 我也担心玩滑板的时候，抬起一只脚去踩刹车，技术难度有点儿大
回复 动力老男孩 : 用航模电调的话，程序还要修改。这样的话会堵转
回复 Mrsails : 堵转是什么意思？
回复 诸葛小新 : 电机会突然抽风，卡一下。只有低速的时候出现，一般油门在70%以上就好了
回复 Mrsails : 我之前在滑板上一直用车模电调，没有注意过堵转的问题，这是什么原因呢？
回复 动力老男孩 : 动力哥，我估计是因为车调是高电平从 1.5ms~2.1ms是加速区域、从1.5ms~0.9ms是刹车区域。我们·的是从0.9-2.1都是加速，会不会是这个原因呢
回复 Mrsails : 有可能，两种遥控器也是不一样的，航模遥控器是自动回位到底的，车模是回位到中点
回复 动力老男孩 : 这个程序我估计我改很难。。。动力哥，能帮忙改下嘛
回复 Mrsails : 你的方案是什么样的，电调和电机还有Arduino程序。DIY就是这点麻烦，大家的方案差别一点儿就不好吧，你可以把细节给我发一下。如果只是改APP的话，我可以把手机中点以下的部分忽略掉，向上改成0~100
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