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RISC-V内核RC遥控车拆解:空心杯电机+2.4G跳频控制,竟然可以“漂移”!

海明观察 来源:电子发烧友网 作者:李诚 2023-04-17 09:24 次阅读

电子发烧友网报道(文/李诚)谈起遥控车,很多人对它的固有印象,都拘泥于只能前进、后退、左转、右转此类操作简单的儿童玩具。在技术革新与科技发展的加持下,遥控车已不再是一成不变。通过无线射频、电机控制等新兴技术融合,也让遥控车有了更多的意识形态,不仅可以模拟实际赛车的复杂性控制,甚至还能平跑漂移、流畅过弯,为你平淡的生活加多一味刺激的兴奋剂。

遥控车究竟是如何模拟实际赛车,实现平跑漂移、流畅过弯的呢?近日,笔者对一款基于RISC-V内核的RC遥控车进行了拆解,并对其内部构造及漂移原理进行了分析。

RC遥控车外观及内部结构

作为一款RC遥控车,在外观方面当然不会太差,本次拆解的这款RC遥控车外观,在一定比例上还原了超跑的外观,以及流线型的设计。

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电源开关及Type-C充电接口位于车身底部,同时底部标签还特别注明了这是一款基于RISC-V指令集架构开发的车身控制系统

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在车身材料方面,采用了抗冲击能力较强的ABS热塑性高分子结构材料,以此降低碰撞对车辆的破坏性。此类材料常用于电器零件、汽车零件、机械及常规武器零部件的生产。

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按功能性划分,车身结构可分为转向段舵机、控制中枢、后轮驱动三个部分。其中,控制中枢与后轮驱动部分通过一根弹簧悬挂相连,起到车身支撑、减震的作用,保证遥控车在颠簸路面行驶的稳定性。

转向舵机“平跑漂移”的关键

遥控车和我们现实生活中的车辆一样,能否实现平跑漂移,除了与车速有关以外,车身转向控制也起着决定性的作用。

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通过拆解发现,这辆RC遥控车采用了5线数码空心杯电机作为转向舵机,与传统的电磁铁转向舵机相比,在系统控制方式存在差异。电磁铁转向舵机属于开环控制,即在接收到控制的瞬间完成整个控制流程,在控制车轮转向时,车轮会立即转至最左或最右。而数码空心杯电机属于闭环控制,并且控制过程是持续性的,可以更灵活的车轮扭矩控制。

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在接口排线方面,此款电机一共使用了5根排线与主板相连,其中包括两根电源线,三根与RISC-V内核MCU直连的传感器线。通过三根传感器线,主控MCU就可以对车轮扭矩以及电机电流大小进行实时监控,并做到车轮扭矩的实时控制。这也是为什么这辆遥控车可以和真车一样,做到平跑漂移的原因。

传统的电磁铁电机一般只有3根排线,除了两根用于供电的电源线以外,就只有一根用于传输控制信号的PWM线,因此主控MCU无法对车轮扭矩进行实时监控和控制。

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转向舵机机构主要由数码空心杯电机、传动连杆和弹簧减震装置构成。当遥控车接收到转向控制信号时,电机就会通过传动轴带动连杆,做左右切割运动,并驱动车轮转向。位于传动连杆两侧的弹簧减震装置,主要用于应对不平坦路面,降低车轮转向的难度。

只有电源线的后轮驱动

在驱动设计上,这辆RC遥控车采用了后轮驱动的设计,以直流有刷电机作为车辆前进、后退的主要驱动装置,通过电机传动轴上的齿轮与差速器形成互锁,驱动车轮转动。同时,在差速器与前轮转向舵机的配合下,可以让平跑漂移更加的流畅。

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在后驱控制方面,由于后驱电机工作方式比较单一,只有前进、后退两种工作形态,因此只使用了两根电源线与主板连接,通过改变电流的流向调整电机的转动方向,其余控制电路均集成在主板上。

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后轮电路主要由RISC-V主控、两颗三极管以及两颗电机驱动芯片构成,其中一颗三极管与一颗电机驱动芯片构成一个控制电路,具体系统结构如上图所示。

这里之所以构建了两路电机控制系统,是因为这款RC遥控车共有“普通”和“野蛮”两种工作模式,每一条电机控制电路分别代表一种工作模式。RISC-V主控MCU可根据接收到的控制信号,通过对应的通信接口,向电机驱动芯片前端的三极管发送一个触发信号,驱动三极管导通,完成工作模式的选择。三极管导通后电机驱动芯片就会有电流流过并驱动电机转动。这两条驱动电路不同的地方在于,野蛮模式电路的输出电流会比普通模式更高,电机动力也更加强劲。

RISC-V主控与2.4G跳频控制

在芯片选型方面,主控芯片采用了来自南京中科微基于RISC-V内核的MCU,同时这也是南京中科微为替代STM32F030推出的一款芯片,最高工作频率可达32MHz ,并且提供了SPII2C,GPIO等多种外设接口,可为终端应用,提供更灵活的设计。

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在无线连接方面,选用了一颗丝印为R1-701的2.4G射频收发芯片,主要负责将接收到的遥控信号在芯片内调制,然后传输到主控芯片,由主控芯片驱动前、后电机工作。

虽然,仅从芯片的丝印无法确定射频收发芯片的厂商及具体功能,但通过官方提供的数据,能肯定该芯片采用了具有抗干扰能力强的2.4G跳频传输技术。这项技术的优势在于,它的信号发射频率,会在一定的频率区间内不断变化,即使在同一场景下,有很多辆遥控车在一起,它的遥控信号也不会出现“串台”现象,实现电机的毫秒级控制。

结语

实在没想到,如此小的一块主板,竟然集成了射频收发、电源管理、角度传感,及电机控制这么多功能,而且电路还如此精简。看来这款RC遥控车的开发工程师,真的把平头哥副总裁孟建熠说过的话,记在了心里。

平头哥副总裁孟建熠曾表示,“RISC-V本身就有精简的优势,要在精简的架构下进一步实现高能效,我们能做的事情就是把整个硬件电路设计得尽可能的简化和巧妙,实现更加极致的能效比。”

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    32 引脚_全球首款通用RISC-V MCU!兆易创新推出GD32V系列RISC-V内核32位通用MCU新品...

    批量出货。但是可以看到,这些都是专用的RISC-V处理器,都被用于特定的产品,如:SSD控制等。RISC-V设计相当灵活,既可以被设计用于嵌入式、IoT,也可以用到手机以及高性能计算。但是由于生态的限制...
    发表于 10-28 18:51 14次下载
    32 引脚_全球首款通用<b>RISC-V</b> MCU!兆易创新推出GD32<b>V</b>系列<b>RISC-V</b><b>内核</b>32位通用MCU新品...

    空心电机学习笔记

    1.空心电机(直流电机)的硬核拆解:添加链接描述添加链接描述2.空心电机的驱动模块学习:(1)无人机飞控原理学习的流程介绍(空心四旋翼DIY)添加链接描述资料包地址(建议在外网下载会快点
    发表于 12-31 18:54 15次下载
    <b>空心</b><b>杯</b><b>电机</b>学习笔记

    2.4G智能遥控器设计,可控制智能手机,智能电视(源码)

    2.4G智能遥控器设计,可控制智能手机,智能电视等(硬件、源码) 2.4G遥控器电路设计利用了nrf24le1作为发射IC,以nrf24lu1作为usb接收端,进行了整体的软硬件设计。 你
    发表于 01-12 12:36 7次下载
    <b>2.4G</b>智能<b>遥控</b>器设计,可<b>控制</b>智能手机,智能电视(源码)

    遥控车原理图下载

    遥控车原理图下载
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    2.4g遥控电路及应用

    2.4g遥控电路分享用
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    ARDUINO遥控车PCB

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    ARDUINO<b>遥控车</b>PCB

    如何在家制作蓝牙控制遥控车

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    发表于 10-27 11:19 1次下载
    如何在家制作蓝牙<b>控制</b>的<b>遥控车</b>

    Node MCU遥控车(手机/电话控制

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    发表于 11-10 09:53 2次下载
    Node MCU<b>遥控车</b>(手机/电话<b>控制</b>)

    arduino遥控车

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    发表于 11-11 14:33 2次下载
    arduino<b>遥控车</b>

    蓝牙控制遥控车开源分享

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    发表于 11-15 09:32 1次下载
    蓝牙<b>控制</b><b>遥控车</b>开源分享

    Raven基于PicoRV32内核RISC-V控制

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    发表于 12-13 09:32 0次下载
    Raven基于PicoRV32<b>内核</b>的<b>RISC-V</b>微<b>控制</b>器

    基于Arduino UNO的射频遥控车

    本方案是基于 Arduino UNO 的射频遥控车,这是一款 arduino 射频控制遥控车,带有 433hz 射频发射器、接收器和电机防护罩。
    发表于 12-22 11:34 3次下载

    遥控车开源分享

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    发表于 12-27 09:43 4次下载
    <b>遥控车</b>开源分享

    Android手机控制蓝牙遥控车

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    发表于 02-02 14:37 4次下载
    Android手机<b>控制</b>蓝牙<b>遥控车</b>

    无线遥控车发射电路

    无线遥控车发射电路
    发表于 10-17 13:14 2715次阅读
    无线<b>遥控车</b>发射电路

    空心电机原理_空心电机特性

    空心电动机在结构上突破了传统电机的转子结构形式,采用的是无铁芯转子,也叫空心型转子。这种转子结构彻底消除了由于铁芯形成涡流而造成的电能损耗,同时其重量和转动惯量大幅降低,从而减少了转子自身的机械能损耗。空心电机属于直流、永磁、伺服微特
    发表于 09-20 11:18 6756次阅读
    <b>空心</b><b>杯</b><b>电机</b>原理_<b>空心</b><b>杯</b><b>电机</b>特性

    空心电机寿命_空心电机优缺点

    空心电机的寿命一般在15年至20年,空心电机的寿命长短大体上取决于使用者的保养,使用环境的好坏及电机在使用中受到的电磁、热、振动等因素,具体的空心电机应具体的分析。
    发表于 09-20 11:24 1.9w次阅读

    空心电机参数_空心电机结构

    空心电机的结构组成为:后盖、接线端子、电刷端盖、电刷、换向器、形绕组(转子)、转轴、垫圈、滑动轴承、外壳、磁铁(定子)、法兰、定位环。
    发表于 09-20 11:34 8853次阅读

    三星将SiFive RISC-V内核用于SoC,汽车,5G应用

    一,是即将推出的5G RF前端模块进行的mmWave RF处理。后者将用于2020年三星旗舰5G智能手机。RISC-V内核还将用于AI图像传感器,安全管理,AI计算和控制。 值得注意的是,三星最早
    的头像 发表于 12-19 14:33 4259次阅读

    空心电机的结构原理

    随着科学技术的不断发展,电动机技术也在不断地革新。尤其是如今工业领域对电动机的伺服特性不断提出更高的期望和要求,空心电机也就应运而生了。空心电机采用的是无铁芯转子,这种新颖的转子结构彻底消除
    的头像 发表于 08-09 23:53 5844次阅读

    空心电机的工作原理

    随着科学技术的不断发展,电动机技术也在不断地革新。尤其是如今工业领域对电动机的伺服特性不断提出更高的期望和要求,空心电机也就应运而生了。空心电机采用的是无铁芯转子,这种新颖的转子结构彻底消除
    的头像 发表于 08-10 23:49 1w次阅读

    空心电机的结构和工作原理

    随着科学技术的不断发展,电动机技术也在不断地革新。尤其是如今工业领域对电动机的伺服特性不断提出更高的期望和要求,空心电机也就应运而生了。空心电机采用的是无铁芯转子,这种新颖的转子结构彻底消除
    的头像 发表于 08-02 16:41 6584次阅读

    电动遥控车玩具的结构及工作原理

    电动遥控车玩具可以说现在已经是玩具行业中非常火热的一类了。电动遥控车早已在业余爱好者中流行起来。市面上也是有许多类型的遥控车玩具,包括公路汽车、越野卡车、赛车等各种款式类别。这些遥控车在价格和复杂程度方面涵盖了广泛的范围。
    发表于 04-25 14:06 5545次阅读

    全球首款RISC-V架构2.4/5 GHz Wi-Fi 6双双模SoC

    全球首款 RISC-V 架构 2.4/5 GHz Wi-Fi 6 双频双模 SoC V: WYCG_GUO
    发表于 05-28 23:25 375次阅读

    使用无芯直流电机和nRF24L01构建最快Arduino遥控车

    在这个项目中,我们将 使用 Arduino 构建一个完全不同类型的 RC 汽车,主要这辆车的目标是达到最高速度,因此我决定为遥控车试用 无芯直流电机
    的头像 发表于 08-18 16:50 1503次阅读
    使用无芯直流<b>电机</b>和nRF24L01构建最快Arduino<b>遥控车</b>

    2.4G遥控器解决方案

    日常生活当中我们常用的遥控器就是无线红外遥控器,这种遥控器成本低,实用性也强,不好的地方就是不能随便转换角度遥控,也不能遮挡。但无线2.4G遥控器诞生以来,再经过改良优化,已经可以很好的取代红外遥控
    的头像 发表于 12-01 16:45 1249次阅读

    2.4G遥控器方案开发,无需指向也可以进行遥控

    相比于传统的红外线式遥控器,无线2.4g遥控器摆脱了指向性的问题,我们可以在屋内任何位置以及任何角度来使用遥控器操作设备而不用担心设备无法接收到信号的问题。另外2.4GHz的信号传输带宽更大,这就允许遥控器进行更加复杂的操作,比如语音以及体感操作等,这让
    的头像 发表于 12-08 13:03 536次阅读
    <b>2.4G</b><b>遥控</b>器方案开发,无需指向也<b>可以</b>进行<b>遥控</b>

    为什么要有RISC-VRISC-V指令集的优势

    RISC-V 架构诞生以来,市场上已有数十个版本的 RISC-V 内核和SoC芯片它们中的一部分是开源免费的,而商业公司开发的 RISC-V 处理器内核和平台是需要商业授权的。
    发表于 03-21 17:43 443次阅读

    Ansys空心电机仿真平台方案

    Ansys Maxwell对空心电机具有良好的仿真分析能力,支持对空心电机本体仿真、等效电路模型提取、控制算法及系统仿真等功能,能对空心电机系统进行前期的优化设计与分析。本文分别从空心
    的头像 发表于 04-11 11:35 219次阅读

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