教你做屬于自己的事教你做屬于自己的事情 _生活密碼

我會將軟件，焊接方式全部開源，方便你上手！
項目介紹平衡車幾乎是入坑電子DIY的必做項目。
并且此類平衡車原理都差不多，大家想制作屬于自己的平衡車這篇文章可以提供參考。
本車包括了
傳感器采集處理電機運動控制pid算法調節等許多領域本項目外觀小巧，運動性能卓越。
兼顧專業性和趣味性，非常適合作為入門練習項目。

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這是附件的文檔內容
開源文件說明主要以硬件、軟件兩個角度展開說明。
硬件部分
模型文件都上傳到附件了，包含完整的solidworks建模裝配體文件。有需要發我【88】
小車按照實際尺寸建模，可以提供一點參考。
亞克力板切割用里面的DWG文件，放了兩塊一樣的板，直接定制即可。
電路圖在下方查看。
軟件部分
見附件代碼，當前為最新版本，后續優化會標上版本號上傳。有需要發我【88】
使用Arduino IDE開發，需要自行下載準備的庫有：<ArduinoJson.h>、<MPU6050_tockn.h> 。
工程中的每個模塊為.h+.cpp文件的組合，已添加了很多注釋，可自行查閱。
藍牙調參
需要將最開頭的BTMODE 宏定義修改為0（默認為1，即遙控模式）。
手機端APP用任意的藍牙調試APP都行，發送指令格式見代碼中的注釋說明如下：
/* 藍牙發送參數指令，使用JSON格式進行打包和解析，字符串格式："{"cmd":1,"data":[p,i,d]}" , (p、i、d為常數) * cmd=1：角度環pid設置 * cmd=2：速度環pid設置 * cmd=3：轉向環pid(暫未添加) * cmd=4：角度平衡值, 發送格式："{"cmd":4,"data":[angle]}" , (angle為常數) * cmd=5：速度值，同角度 * cmd=6：轉向值，同上 **/藍牙遙控
遙控用的APP已放在附件中，僅限安卓平臺。在APP里自行配置的搖桿參數如下圖所示：

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設計圖

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原理圖

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PCB
硬件設計詳述主要以3D建模、焊接組裝、材料清單三個方面展開描述。
3D建模
完整結構建模
電機排線需要向上突出，下面放不了電池，所以使用三層板堆疊結構。
下面兩層使用亞克力切割；最上層為電路板；電池放置在上層。下層“挖空”引出電機排線、
亞克力板還需增加電機固定架孔位。
將電機安排得盡可能靠近來減小橫向間距。
solidworks建模如下：

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除電路板外，需要定制的僅兩塊相同的亞克力板，從solidworks導出為DWG文件即可定制。

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焊接和組裝
電路板焊接測試
CH340缺了一個電容（見debug部分）。
飛線已解決，上了一坨熱熔膠固定。
電源接口也加上了熱熔膠，防短路。

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整體組裝
下面兩層亞克力板，上面一層PCB 。
用M3六角銅柱連接固定，長度能短則短，但電池和排線需要一定的空間。
下面用的長度15mm，上面是20mm 。
最下面的電機是用的附贈的電機座，螺絲固定。

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Debug記錄
CH340 V3接口缺少一個0.1uF電容接地，導致無法正常連接串口。
用飛線接上電容后可以正常工作。
電機排線6p插座方向設置錯誤。
原設計打算放在背面，但根據實際接線順序需要放在正面。
請注意檢查，否則容易造成短路風險。
材料清單

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其他“元件”：
剩下的CH340、AMS1117還有電阻電容等元件比較常規，可根據BOM表配單。
買的時候注意封裝型號。
特別說明本項目電路焊接部分有一定的門檻?。?
如果對小型貼片器件的焊接沒有把握，不建議嘗試！
打板的時候選嘉立創SMT代工，省去了自己焊的麻煩。
基本信息主控芯片：ESP32-WROOM
六軸加速度傳感器模塊：MPU6050
【教你做屬于自己的事教你做屬于自己的事情】用于獲取姿態信息。
芯片：DRV8833驅動電機運動，提供較大電流。
電機：選用N20減速電機。
帶有AB相霍爾編碼器用于測量轉速。
供電：選用7.4V鋰電池(2s) 。
經線性穩壓器：LM1084穩壓至5V 。
再使用1117穩壓至3.3V給ESP32供電。
程序部分：基于Arduino IDE 。
使用開源庫實現角度獲取和pid算法平衡控制。
使用JSON庫編寫了指令解析程序，用于藍牙遠程調節pid參數。
并借助開源的安卓藍牙APP用來遙控小車運動。
總結從結構與軟件層面進行總結，以下是當前的問題。
結構層面
如果再要減小的話就要換更小的電機才行。
最大的問題是電池接線，電機排線也比較突出，倒地的時候撞到排線，可能造成損壞。
改進方式：考慮連接座換成直針，代替目前的彎針即可解決。
軟件層面
PID運行的前一分鐘，電機運動會出現明顯的滯后和超調現象，運行一段時間才能恢復正常的平衡模式。
目前未排查到原因，估計是某些變量初始化時的問題，還在排查中。
小車運行穩定程度也還有提升空間，靜止時還不能很穩。
一方面PID算法和參數還可以優化，另一方面可能受編碼器分辨率影響。
按20Hz采樣率，得到編碼器數據范圍是0-50左右的整數值，數據精度十分有限。
后續可能的更新
優化PID算法，爭取達到更穩定的效果換一種更緊湊美觀的外形結構

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