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[Arduino] 用单片机操作电动车控制器,并驱动大功率无刷电机

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发表于 2020-6-25 23:38:17 | 显示全部楼层 |阅读模式

爱科技、爱创意、爱折腾、爱极致,我们都是技术控

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本帖最后由 fryefryefrye 于 2020-6-25 23:40 编辑

国内的电动自行车的发展,把相关器件的成本降低的无法相信。一个250瓦的轮毂电机100多元,一个控制器20多元。
我准备做个稍微大一点的无人小车,于是打起了用单片机操作电动车控制器,经过几天的实验,总结一下经验。

用这种方法,电机自带霍尔,就是所谓磁编码器,可以检测到电机的转速和步数,通过PID算法,可以实现定速驱动,也能实现运行指定距离。我觉得不错。

1:电机的三根相线,直接与控制器相对应连接。可以另外用两只单片机控制的继电器,在必要的时候把三根相线短接在一起,实现强制刹车,锁车的功能。继电器如果用长通接点,还能实现失电驻车制动。

2:电机另一组霍尔线,一般红黑两根是霍尔工作电源,另外三根是信号线。与控制器连接好后,另外取其中的任意两根信号线,并接出来,接到单片机的两个IO口上,并把其中一个口设置成外部中断。这样在中断发生的时候,读取另一根信号线的高低电平,可以用来判断旋转方向。另外中断触发的间隔,可以用来测量速度,也可以判断运行距离。

3:电动车的油门信号一般是0-5v的电压信号,我直接用Arduino的PWM输出驱动的时候,高速的时候没问题,低速的时候,电机跳动运行。后来买了一片MCP4725 数模转换模块,用IIC接口写入油门的大小,由这个模块输出电压接油门信号,就可以稳定控制了。

4:20多元的控制器,一般倒车线没有接出来,需要自己拆开,找到“DC”的标识,接出来之后,接到单片机输出口,就能切换旋转方向。 注意电动车控制器倒车功能一般是限速的,不能全速运转。

5:刹车信号,也可以接到单片机的输出口,可以作为对油门信号的“禁止”信号,也有一点点电子刹车的作用,但是没有直接短接相线的刹车力度大。

我下面就准备利用这套系统,做一个1米×0.6米大的平板电动车,先做成遥控的。然后看看能不能搞成自动跟随,再然后看看能不能搞成自动驾驶,这都是远期计划了。


发表于 2020-6-26 00:17:29 | 显示全部楼层
我也是想这么搞,  不过我想自己控制电机, 网上找了些FOC驱动的资料 还没下手看
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发表于 2020-6-26 00:37:59 | 显示全部楼层
有感无刷驱动做了就知道很简单。
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发表于 2020-6-26 02:44:42 | 显示全部楼层
之前好像哪里还有库存洗衣机DD电机卖,一样用电瓶车控制器驱动,唯一的意外是空调或冰箱压缩机,因为无反馈,驱动电路不同
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发表于 2020-6-26 08:23:51 | 显示全部楼层
思路不错,把源码公布出来,让大家学习一下
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 楼主| 发表于 2020-6-26 21:08:46 | 显示全部楼层
hylg 发表于 2020-6-26 00:37
有感无刷驱动做了就知道很简单。

感觉我自己搞6个MOS管,弄个板子,搞个驱动桥,20元都搞不定。而买个电动车控制器才20元。

实在不行,我可以考虑把电动车控制器里面的单片机给废了,把控制引脚接出来,用自己的单片机来控制驱动桥。

不过据说调试H桥有炸管的风险啊,这样成本又上去了,还是直接利用电动车控制器最划算。
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 楼主| 发表于 2020-6-26 21:11:59 | 显示全部楼层
武汉u盘维修 发表于 2020-6-26 02:44
之前好像哪里还有库存洗衣机DD电机卖,一样用电瓶车控制器驱动,唯一的意外是空调或冰箱压缩机,因为无反馈 ...

市面上的电动车控制器,一般支持无霍尔运行,可以在霍尔损坏的时候应急使用。也就是说霍尔线不接也能驱动。

但是电动车这样的低速无刷电机,在低速高扭矩的启动的时候,无感运行的效果不好,所以大家都是用的有感的。

而航模飞机的无刷电机,只需要高速旋转,无需低速高扭矩启动,几乎都是无感的。而车模一般用有感的。
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发表于 2020-6-27 03:24:08 | 显示全部楼层
fryefryefrye 发表于 2020-6-26 21:11
市面上的电动车控制器,一般支持无霍尔运行,可以在霍尔损坏的时候应急使用。也就是说霍尔线不接也能驱动 ...

普通电动车控制器无霍尔模式驱动直流压缩机的效果很糟糕,洗衣机电机带载还小,压机只要连接制冷系统,很难启动起来
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发表于 2020-6-28 06:38:17 | 显示全部楼层
厉害厉害!坐看成品出来
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发表于 2020-6-28 08:41:05 | 显示全部楼层

,先做成遥控的。然后看看能不能搞成自动跟随,再然后看看能不能搞成自动驾驶

如果是个自己打板、开发,第1,应该不算很难的,第2又难一些,,,,,,更期待是第3阶段
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发表于 2020-6-28 10:13:04 | 显示全部楼层
fryefryefrye 发表于 2020-6-26 21:08
感觉我自己搞6个MOS管,弄个板子,搞个驱动桥,20元都搞不定。而买个电动车控制器才20元。

实在不行,我 ...

我可以提供2片带stm32F103的控制器:lol:
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 楼主| 发表于 2020-6-28 13:38:54 | 显示全部楼层
devcang 发表于 2020-6-28 08:41
如果是个自己打板、开发,第1,应该不算很难的,第2又难一些,,,,,,更期待是第3阶段 ...

那种20厘米长的车,我已经做了一个了,可以遥控,但是真的太小了,没啥玩头,现在就想先搞个大的。
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发表于 2020-6-28 19:03:54 | 显示全部楼层
感觉这个个人DIY 好厉害的样子
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发表于 2020-6-29 09:13:52 | 显示全部楼层
隔壁坛有人说他的电动车突然不受控,最大速度,搞得他冲到绿化带去避免车祸...好像就是改了控制器:titter:
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 楼主| 发表于 2020-6-29 09:43:44 | 显示全部楼层
sz1988 发表于 2020-6-29 09:13
隔壁坛有人说他的电动车突然不受控,最大速度,搞得他冲到绿化带去避免车祸...好像就是改了控制器 ...

就和特斯拉持续加速不受控一样。要油门信号和刹车信号一瞬间同时出问题才会发生这种事情。而且机械刹车还同时坏掉。(刹车力矩比电动机力矩大多了)

普通两轮电动车,两个刹车开关并联,通过一根刹车信号线给控制器,另外油门是一根单独0-5V的电压线,要两个线同时发生问题,概率太小了。

如果说平时刹车信号已经坏了,不修。那也没办法了。我见过好多修电动车的遇到刹车开关出问题,就是一剪刀把刹车信号线剪断。如果此时遇到油门线破皮,碰到其他带电的线,那是的确不容易停不下来了。不过只要机械刹车不坏,照样可以刹停,同样两轮车的刹车力矩也是比电动机力矩大多了。你说你刹车不灵?那只能怪自己。
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发表于 2020-6-29 09:53:31 | 显示全部楼层
fryefryefrye 发表于 2020-6-29 09:43
就和特斯拉持续加速不受控一样。要油门信号和刹车信号一瞬间同时出问题才会发生这种事情。而且机械刹车还 ...

http://www.shoudian.org/forum.ph ... page%3D3&page=1
我的意思是稳定和可靠性第一。当然,如果你对自己DIY的东西相当自信,那当我啥都没说。
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 楼主| 发表于 2020-6-29 12:03:29 | 显示全部楼层
sz1988 发表于 2020-6-29 09:53
http://www.shoudian.org/forum.php?mod=viewthread&tid=1515420&extra=page%3D3&page=1
我的意思是稳定 ...

恩,确实要小心的。我只是做个低速遥控车,不载人的。连个机械刹车都没有,只能靠电子刹车。

除了正常的航模遥控器控制前后左右,我准备另作一个“死亡开关”,用一个独立的遥控开关,可以将整车断电,电机引脚短路,强制电磁制动。
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 楼主| 发表于 2020-6-29 12:19:31 | 显示全部楼层
sz1988 发表于 2020-6-29 09:53
http://www.shoudian.org/forum.php?mod=viewthread&tid=1515420&extra=page%3D3&page=1
我的意思是稳定 ...

看了一下那个帖子。

那个人故障后检查,捏刹车,刹车灯都不亮,还要怪控制器电子刹车失效。明明是自己的刹车开关,或者电路有问题。

别人问他机械刹车呢?他说自己的车机械刹车不大灵。

这种情况下,只要油门线不小心碰到高电平,就是飞车。
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发表于 2020-6-29 12:21:54 | 显示全部楼层
前面这些都没难度

不知LZ说的 “ 然后看看能不能搞成自动跟随,再然后看看能不能搞成自动驾驶,这都是远期计划了。”  自动跟随和自动驾驶 是打算在什么环境里?

如果是真实公路 涉及避障。。动态目标识别。。

如果只是室内玩玩 光一个自平衡车就够琢磨好几年的了 


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 楼主| 发表于 2020-6-29 12:40:41 | 显示全部楼层
茶壹杯 发表于 2020-6-29 12:21
前面这些都没难度

不知LZ说的 “ 然后看看能不能搞成自动跟随,再然后看看能不能搞成自动驾驶,这都是 ...

这个本身就是个自己玩的小项目,只是车做的稍微大点,估计40*70厘米大的平板车,有一定的载货能力。

跟随功能就是步行的时候,可以跟着去买菜,去拿快递咯,就不用一直操作遥控器专心控制了。
准备用手持超声波发射器,车上安装4个接受阵列,判定角度和距离。超声波估计效果可能不好,便宜一点,到时候测试再说了。

至于远期的自动驾驶,打算至少可以自己坐电梯下楼,去小区门口取个外卖,然后自己坐电梯上来。感觉这个工程挑战挺大的,还要用到激光雷达避障,机械手按电梯按钮(说不定还要视觉识别按钮),成本也高,以后再慢慢打算吧。
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