有线遥控电动履带小车（纯硬件）

记得自己很小的时候，就特别羡慕公园或小区广场上经常看到的邻居家孩子的电动玩具童车，只不过那会肯定没那个财力自己买一个，而且也不好意思给家里要。后来上了年纪了，偶尔回忆起童年，难免还是对这个有点遗憾；因为现在可以自己买一些零部件了，所以就决定自己手搓一个。为了结构最简单，使用的是差速转弯形式（没有方向机），可以用于履带式或轮式底盘，可驱动两个有刷直流电机（对于四轮底盘，可将同一侧两个电机并联），操作方式使用的是双手柄有线遥控。本项目分成主板、遥控器这两部分，附件里提供了离线版工程文件，以及长达7页（而且是手写的）设计原理讲解文档。因为这个东西比较复杂，大家在开工前一定要认真阅读附件文档和下面的说明，保证安全。这个项目的工作量非常大，我实在是心力交瘁了，可能存在一些疏漏的地方，大家做的时候要留意观察。

整机完全是纯硬件电路构成，其中很大一部分还是模拟电路，不需要任何单片机编程，做好之后就能直接开走。为了用纯硬件实现所需的功能，导致电路非常复杂，而且成本也很高。两侧电机驱动主控都是Allegro A4955K芯片，分别推动四个英飞凌030N03大功率场效应管构成一组H桥；主板上两路小电源（5V逻辑供电和9V遥控器供电）由凌特LT3508芯片提供，外设（车灯、喇叭等）的开启关闭由东芝TPD2015FN芯片控制；遥控器一侧模拟量转PWM芯片是先积集成GP9105，剩下的就全都是分立件，以及模拟电路（比如LM358）和数字电路（比如CD40XX系列逻辑门）这类通用性的东西了。其实有意思的是，A4955后缀带K的，还有LT3508，这两者都属于AEC-Q100认证的车规级芯片，用真车零件做玩具车，属实是非常奢侈了。

各种借口和指示灯的定义，我都已经印刷在板子上了，接线方式也非常简单，遥控器，两个电机，电池，就可以了，剩下的那一大堆车灯喇叭啥的都是可有可无的外设，不重要，大家想做就做，不想做也完全没必要非得加。需要注意的是，这些外设都工作在高压电源域（也就是直接用动力电池的电压），大家选择车灯的时候，要选能耐受12V以上电压，而且电流不能太大的（因为板子上电子负载开关的额定电流很小，受不了太大的负载），建议每一路外设不超过100mA电流。另外也不要长时间持续鸣喇叭，因为测试发现驱动喇叭的那个晶体管容易发热，何况路怒症本来也不是个好习惯。接电机的那两个接口，我特意没有标注正负极，因为不同类型电机的旋转方向可能是不一样的，提前标注正负极很容易造成误导，所以这个需要大家在整车组装调试的时候再确定，如果发现旋转方向反了就对换一下就是了。

遥控器和主板之间的连接方式是一根VGA电缆，非常简单粗暴。大家要注意，因为他里面所有的控制信号全都是并行的，15根纤芯都是必须的，没有一根闲着，所以一定要买“满芯线”，才能保证正常工作。为了操作起来舒服，这根线的长度最好是在1.5米左右（当然，如果你想把它做成可载人的，自己坐在车内控制，就不必考虑电缆长度的问题了），我自己买的是1米长度，实测这个长度有点短了，必须紧紧跟着小车并且用向下的姿势握遥控器，带它逛了几个小时之后，胳膊都累的不行；而如果是1.5米的长度，基本上就比较合适了。

设备的工作电压是12V，可用三串三元锂电池（11.1V），四串磷酸铁锂电池（12.8V）或六串铅酸电池（12V）作为电源。本项目只有主板（电控总成）和遥控器电路板，不包括任何电源设施、不包括小车底盘，也不包括车灯这类外设，大家需要自行安排。理论上，每个通道至多能输出10A的电流，也就是100W左右的功率，意味着它是可以载人的（我上网搜了一下，一般的载人儿童车电机，功率是每个50W左右，因为它的齿轮箱减速比很大，牺牲速度换取扭矩，所以即使很小的功率也能带动人的重量，代价就是速度慢，倒是也正好保证了安全性），但是这样会造成功率MOS管发热很严重，需要做好散热，可以用导热垫片把整个驱动板贴在金属板或金属外壳上。为了降低发热，我还是不太建议带太重的负载，就当遥控玩具玩玩就是了。

这个小车控制器适配的是没有方向机的底盘，所以它转弯靠的是两侧车轮速度的差异，操作方式有点类似于履带式挖掘机、推土机或老式的军用坦克。开车时，需要首先打开主板上的总电源开关，主板中部的LED灯和电压电流表点亮，说明整车已经通电；然后打开遥控器下边缘中间的点火开关，主板下边缘遥控器插座右边的那个LED灯点亮，说明已处于发动状态，此时可以进行行驶操作。用完之后，一定要记得先关闭遥控器的点火开关，再关闭主板总开关，这样可以防止下次使用时误触。需要注意的是，因为玩具车底盘几乎都没有机械刹车，为了保证安全，我把电路设计成当手柄回到中立位置时电机会进行磁阻刹车（就是把电机两根线短路起来，效果类似于动能回收），换句话说就是，它不管加速还是减速，都是即时响应的，没有单独的刹车功能。但作为补充，我在遥控器右下角位置增加了一个“空挡滑行”按钮，当按住这个按钮时，无论手柄状态如何，都会让所有的功率MOS管都处于高阻态，此时电机既没有动力也没有（电磁效应带来的）阻力，可以在惯性作用下自由滑行。当松开这个按钮时，就是正常的有效操作状态。除此之外，遥控器左下角还可以切换“温柔模式”和“运动模式”，它会改变电机驱动电路的限流阈值（理论上前者约为2.1A，后者约为12.5A，实际没测过，因为我目前用的电机哪怕堵转的电流都不到2A），因而可以改变输送给电机的最大电功率。

操作方式简单总结如下：
【前进】左右手柄同时向前推
【后退】左右手柄同时向后拉
【左转】左手柄位置滞后于右手柄（例如，右手柄向前，左手柄处于中立位置或后拉）
【右转】右手柄位置滞后于左手柄（例如，左手柄向前，右手柄处于中立位置或后拉）

通过调整两侧手柄前推、后拉的程度大小，可以控制两侧驱动电机的转速高低和方向正反，进而可以实现对转弯半径和中心点的精细控制，甚至还能实现原地掉头，具有很高的灵活性，这是履带式小车（或采取差速转弯方式的轮式小车）的优势；但这种最“原始”的双手柄操作形式，也意味着它很不好控制（毕竟这样需要用户自己去思考，小车不同运动形式下两个电机分别应处于何种状态，然后用两个手柄直接去操控），并且自动刹车机制的存在更是雪上加霜，导致这车开起来很容易一窜一窜的。经过我本人测试，这个车非常难开，必须非常精细的控制手柄的位置，大家可能需要习惯一下才能开的顺手。而且，因为很显然不可能保证两个电机的转速绝对相同（不确定因素是多方面的，例如摇杆电位器阻值的误差，摇杆驱动电路分压电阻阻值的误差，以及驱动电机本身制造工艺引起的转速不一致等等），所以即使在两个手柄同时推满的时候，也还是会出现不走直线的情况，需要大家自己调整，使用的时候一定要注意安全，杜绝疲劳驾驶，防止出现交通事故。

在车灯方面，当点火开关启动时，“示廓灯”即点亮；“前照灯”和左、右“转向灯”则是通过遥控器上的按钮人工控制。“刹车灯”和“倒车灯”是自动控制，只有当左右两侧都处于前进或后退状态时，刹车灯才会熄灭，否则其他状态都是亮的；倒车灯则是当左右两侧都处于后退状态时才会点亮，否则其他状态都是熄灭的。鸣喇叭是遥控器右上角单独的一个按钮，按住时板子上的蜂鸣器会鸣叫。因为遥控器的电源完全由主板提供，所以驱动电机不会在未插入遥控器时自行启动。