[发明专利]一种两轮电动车实时辅助的电动脚架装置

权利要求书

1.一种电动脚架的踏板装置，其特征为

在一块L型底板上安装有上限位传感器、下限位传感器、电位器、弹簧、踏板、轴承，它们的功能分别是

上限位传感器检测踏板是否处于电位器的最小值的位置，

下限位传感器检测踏板是否处于电位器的最大值的位置，

电位器检测踏板运动的位移、速度、变化率，

弹簧可以实现踏板恢复到上限位传感器位置的功能，

踏板是骑行者用脚操控电动脚架的输入装置，

轴承可以使踏板实现绕其转动的功能；

它们的位置关系分别是

踏板的一端用轴承固定在L型底板的底边上，并且与底边呈现一定的夹角，

在夹角内安装有弹簧，弹簧的一端作用在踏板上，弹簧的另一端固定在L型底板的底边上，踏板的另一端用连接件固定在弧形电位器的滑动端上，弧形电位器的滑动端的运动轨迹与踏板另一端的运动轨迹在连接件的运动轨迹上是完全重合的，

当踏板绕轴承转动时，踏板的另一端可以通过连接件使电位器的滑动端跟随移动，且在移动的过程中不会对电位器滑动端产生扭矩的力，

在夹角内L型底板的底边上，靠近电位器最大值的位置安装有下限位传感器，

在夹角外L型底板的侧边上，靠近电位器最小值的位置通过支架安装有上限位传感器；

踏板装置的工作原理是

当踏板被弹簧弹起到上限位传感器时，电位器输出最小值并且上限位传感器被触发，

当踏板受外力作用克服弹簧的力下行时，电位器的阻值开始增加，阻值的增加与踏板下行位移成正比，

当踏板没有外力时弹簧的力会推着踏板上行，电位器的阻值开始减小，阻值的减小与踏板上行位移成正比，

当踏板被外力压到下限位传感器时，电位器输出最大值并且下限位传感器被触发。

2.一种电动脚架的控制电路，其特征为

电路特征是

有四个传感器和一个弧形电位器，其中

上限位传感器(S1)是电位器的最小值的位置传感器，

下限位传感器(S2)是电位器的最大值的位置传感器，

水平传感器(S3)是脚架处于电磁锁一(水平锁)中时的位置传感器，

垂直传感器(S4)是脚架处于电磁锁二(垂直锁)中时的位置传感器；

有一个步进电机和两个电磁铁，其中

步进电机(B1)是控制电路的输出执行机构，带动脚架旋转，

电磁铁一(K1)是电磁锁一(水平锁)的电磁铁，

电磁铁二(K2)是电磁锁二(垂直锁)的电磁铁；

控制电路包括如下部分和功能

供电DC/DC，将电动车总电源(DC_IN)经过变换提供控制板上的所有电源，

传感器输入，接收所有开关式传感器(S1～S4)的输入(UP_SW、BTN_SW、H_SW、V_SW)并输出到MCU系统的数字IO，

模拟输入，接收电位器(R1)的输入(RPOT)并滤波后输入到MCU系统的模拟输入脚，

电机驱动，MCU系统输出的电机控制信号经过电机驱动的功率放大后(MTR_A+、MTR_A-、MTR_B+、MTR_B-)，驱动步进电机执行相应的动作，

电磁铁驱动，MCU系统输出的电磁铁控制信号经过电磁铁驱动的功率放大后(H_LOCK、V_LOCK)，驱动电磁铁执行相应的动作；

MCU控制系统的控制方法是

电机运行参数解析方法是

电位器的阻值变化以最小单位(666.7Ohm)为一步，解析出电机的位移信息(需要转动的步数)，电位器的阻值变化率(5～50Ohm/ms)的快慢，解析出电机的力矩(0.5A～3A)信息，电位器在单位时间内(1秒)变化了多少个最小单位(3*666.7Ohm)，解析出电机的速度信息(3步/秒)，然后将力矩信息、速度信息转换为控制电机的驱动信号，经过电机驱动电路的功率放大后，驱动电机在相应的时间内转动需要的步数；

电磁锁一(水平锁)的上锁和解锁方法是

当踏板接近上限位传感器时，电磁锁一(水平锁)锁定脚架在其锁口中，当踏板离开上限位传感器时电磁铁一吸引电磁锁一(水平锁)的衔铁使其对脚架解锁；

电磁锁二(垂直锁)的上锁和解锁方法是

当踏板处于上限位传感器和下限位传感器之间的情况下，踏板下行至下限位传感器对脚架进行上锁，当踏板离开下限位传感器后再次下行至下限位传感器则是解锁。

3.一种电动脚架的脚架装置，其特征为

在一个步进电机的电机轴所在的面上，安装有一个限位盘，其特征是

在以电机轴为坐标原点的坐标系上，

横轴的负向位置安装有防止脚架逆时针转动超过横坐标轴的机械限位装置，在横轴的正向位置安装有电磁锁一(水平锁)，

纵轴的负向位置安装有电磁锁二(垂直锁)，在纵轴的正向位置安装有防止脚架顺时针转动超过纵坐标的机械限位装置，

脚架是钢材质地的支撑柱，主要功能是支撑电动车车身的平衡，其末端作为支撑地面的接触点，始端处于水平限位和垂直限位中，且在脚架的始端和末端之间，靠近始端的位置有与电机轴固定的孔，固定的效果是电机转动会带动脚架跟随电机的转动，并且在脚架的末端输出了电机的力、速度、位移；

电磁锁由衔铁和电磁铁构成，其特征是

衔铁是一个两头大中间小的圆柱形结构，由弹簧和铁板固定在限位盘上，且铁板在限位盘的下方弹簧在限位盘的上方，衔铁中部的圆柱体可以在限位盘的圆孔中往复移动，

衔铁的锁口是一个凹字结构且锁口的外侧是斜面结构，便于脚架通过挤压斜面克服弹簧阻力滑行到锁口中，

锁口中心有一个位置传感器，当脚架滑行到锁口中时可以被触发，

电磁铁的端面与衔铁的铁板保持有一定的距离，便于衔铁被吸引时可以释放被锁住的脚架，当电磁铁通电后，衔铁被电磁力向下拉同时压缩弹簧，脚架移动便可以实现解锁功能，然后电磁铁断电，衔铁因弹簧的复位力被弹起。