Denne artikel vil undersøge oprettelsen af et selvbalancerende køretøj eller blot en Segway. Næsten alle materialer til oprettelse af denne enhed er let tilgængelige.
Enheden i sig selv er en platform, hvorpå driveren står. Ved at vippe kroppen styres to elektriske motorer gennem en kæde af kredsløb og mikrokontrollere, der er ansvarlige for afbalancering.
materialer:
- Trådløst XBee-kontrolmodul.
mikrokontrollere Arduino
-akkumulyatory
InvenSense MPU-6050 sensor på “GY-521” modulet,
-træstænger
-knappen
to hjul
osv. angivet i artiklen og på fotografierne.
Trin 1: Bestem de krævede egenskaber, og design systemet.
Ved oprettelse af denne enhed forsøgte forfatteren at passe ind i sådanne parametre som:
-passabilitet og kraft, der er nødvendig for fri bevægelse, selv på grus
- batterier med tilstrækkelig kapacitet til at give mindst en times kontinuerlig drift af enheden
-for at give mulighed for trådløs kontrol såvel som at registrere data om betjening af enheden på et SD-kort til identifikation og fejlfinding.
Derudover er det ønskeligt, at omkostningerne ved oprettelse af en sådan enhed er mindre end at bestille en original off-road hoverboard.
I henhold til nedenstående diagram kan du se kredsløbsdiagrammet for det selvbalancerende køretøj.
Følgende billede viser betjeningssystemet for gyroskopdrevet.
Valget af en mikrocontroller til styring af Segway-systemer er forskelligartet, forfatteren af Arduino-systemet er mest foretrukket på grund af dets priskategorier. Sådanne controllere som Arduino Uno, Arduino Nano vil gøre, eller du kan tage ATmega 328 til at bruge som en separat chip.
For at drive et dobbelt bromotorstyringskredsløb kræves en 24 V forsyningsspænding, denne spænding opnås let ved at tilslutte 12 V bilbatterier i serie.
Systemet er designet, så der kun leveres strøm til motorerne, mens der trykkes på startknappen, så slip det bare for et hurtigt stop. Samtidig skal Arduino-platformen understøtte seriel kommunikation med både brokontrolkredsløbet på motorerne og det trådløse kontrolmodul.
På grund af InvenSense MPU-6050-sensoren på “GY-521” -modulet, der behandler acceleration og bærer funktionerne i et gyroskop, måles vippeparametrene.Sensoren var placeret på to separate udvidelseskort. L2c-bussen kommunikerer med Arduino-mikrokontrolleren. Endvidere blev vippesensoren med adressen 0x68 programmeret på en sådan måde, at den poller hver 20. ms og tilvejebringer afbrydelse til Arduino-mikrokontrolleren. En anden sensor har adressen 0x69, og den trækkes direkte til Arduino.
Når brugeren kommer ind i scooterplatformen, aktiveres belastningsbegrænsningskontakten, der aktiverer algoritmetilstanden til at balansere Segway.
Trin to: Opret et skrog på hoverboardet og installer de grundlæggende elementer.
Efter at have fastlagt det grundlæggende koncept for gyroscooterdriftordningen, gik forfatteren videre til den direkte samling af dens krop og installation af hoveddelene. Det vigtigste materiale var træplader og stænger. Træet vejer lidt, hvilket positivt vil påvirke varigheden af batteriets opladning, derudover behandles træet let og er en isolator. Fra disse tavler blev der lavet en kasse, hvori batterier, motorer og mikrokredsløb vil blive installeret. Således opnåedes en U-formet trædel, hvorpå hjul og motorer er monteret ved hjælp af bolte.
Overførslen af motorkraft til hjulene går gennem geartransmission. Når man lægger hovedkomponenterne i Segway-huset, er det meget vigtigt at sikre, at vægten fordeles jævnt, når Segway bringes i en lodret arbejdsstilling. Derfor, hvis du ikke tager højde for fordelingen af vægt fra tunge batterier, vil arbejdet med at balancere enheden være vanskeligt.
I dette tilfælde placerede forfatteren batterierne bagpå, så for at kompensere for motorens vægt, der er placeret i midten af enheden. elektronisk komponentenheder blev placeret mellem motoren og batterierne. Til efterfølgende test blev der også knyttet en midlertidig startknap på Segway-håndtaget.
Trin tre: Det elektriske kredsløb.
I henhold til ovenstående diagram blev alle ledninger i Segway-huset implementeret. I overensstemmelse med nedenstående tabel var alle udgange fra Arduino-mikrokontrolleren forbundet til motorens brokontrolkredsløb samt til afbalanceringssensorerne.
Følgende diagram viser en vippesensor installeret vandret, mens kontrolsensoren blev installeret lodret langs Y-aksen.
Trin fire: Test og konfigurer enheden.
Efter de foregående trin modtog forfatteren modellen Segway til test.
Når der udføres test, er det vigtigt at tage hensyn til faktorer som testområdet, samt beskyttelsesudstyr i form af beskyttelsesskærme og en hjelm til føreren.
Forfatteren besluttede at starte test af Segway ved at downloade koden til mikrokontrolleren og kontrollere dens forbindelse med kontrolkredsløb og sensorer.
Software:
Arduino Terminal er perfekt egnet til at kontrollere kodens arbejdsevne samt til en mulig søgning efter problemer til deres efterfølgende fejlsøgning. Det er vigtigt at justere PID-regulatorens forstærkning korrekt, hvilket afhænger af parametrene for den brugte motor.
Efter justering af regulatoren leveres strøm til regulatoren, og sensorerne går i standbytilstand. Derefter trykkes på startknappen, og motorerne tændes. Ved at vippe Segway styrer føreren bevægelsen på grund af balanceringsalgoritmens arbejde.
Videoen herunder viser betjeningen af den samlede hovercraft-enhed: