Sådan laver du en segway med dine egne hænder. DIY Segway Indsamling af elektroniske dele

Er det muligt at lave en segway med egne hænder? Hvor svært er det, og hvilke detaljer er nødvendige for dette? Vil en hjemmelavet enhed udføre alle de samme funktioner som en fabriksfremstillet? En flok lignende spørgsmål opstår i hovedet på en person, der beslutter at bygge med egne hænder. Svaret på det første spørgsmål vil være enkelt og klart: Enhver, der ved lidt om elektronik, fysik og mekanik, kan selv lave en "elektrisk scooter". Desuden fungerer enheden ikke dårligere end den, der er produceret på fabriksmaskinen.

Hvordan laver man en segway med egne hænder?

Hvis du ser nøje på hoverboardet, kan du se en ret enkel struktur i det: det er bare en scooter udstyret med et automatisk afbalanceringssystem. Der er 2 hjul på begge sider af platformen. For effektiv afbalancering er Segway -strukturerne udstyret med et indikatorstabiliseringssystem. Impulser fra vippesensorerne transporteres til mikroprocessorer, som igen genererer elektriske signaler. Som et resultat bevæger gyroscooteren sig i en given retning.

For at lave en segway med egne hænder har du brug for følgende elementer:

2 hjul;
2 motorer;
rat;
aluminiumsblokke;
støtte stål eller aluminium rør;
2 blybatterier;
aluminiumsplade;
modstande;
nødbremse;
stålaksel 1,2 cm;
printplade;
kondensatorer;
LiPo batteri;
Gate -drivere;
LED indikatorer;
3 x ATmtga168;
strøm regulator;
ADXRS614;
8 Mosfets;
to fjedre;
og ADXL203.

Blandt de anførte varer er der både mekaniske dele og elektroniske komponenter og andet udstyr.

Segway montageprocedure

At samle en segway med egne hænder er ikke så svært, som det ser ud ved første øjekast. Med alle de nødvendige komponenter tager processen meget lidt tid.

Samling af mekaniske dele

Motorer, hjul, gear og batterier kan lånes fra kinesiske scootere, men det er slet ikke et problem at finde en motor.
Det store gear placeret på rattet transmitteres fra det lille gear på motoren.
Gearet på et hjul (12 tommer) er fritgående - dette kræver nogle ændringer for at holde de roterende elementer i begge retninger.
Den faste aksel, der er fastgjort med tre aluminiumsblokke (kan fastgøres med 5 mm sætskruer), er platformens bund.
Ved hjælp af SolidWorks -softwaren skal du tegne en tegning af en del, der gør det muligt for gyroscooteren at rotere til siderne, mens kroppen vippes. Derefter skal delen tændes for en CNC -maskine. Maskinen brugte CAMBAM -programmet, som også blev brugt til fremstilling af kassen til nødbremseenheden.
Styret er fastgjort til et 2,5 cm tomt stålrør.
Et par stålfjedre kan bruges til at sikre, at ratstammen altid er centreret, og at rygstødet er mere intens.
Rattet er udstyret med en særlig nødknap, der er forbundet til et relæ - dette giver dig mulighed for at reducere motoreffekten.
Strømkilderne til motorerne er 24 V.

Indsamling af elektroniske dele

For at samle en segway med egne hænder er det ikke nok bare at fastgøre de mekaniske dele. Elektronisk kontrol er ikke mindre vigtig i et hoverboard, fordi det er en temmelig vigtig komponent i enheden.

Printkortet, der har en beregningsfunktion, indsamler oplysninger fra sensorer - gyroskop, accelerometer, potentiometer og indstiller derefter rotationsretningen.
Uden en ATmtga168 -processor vil "scooteren" ikke kunne fungere normalt. Computeren er tilsluttet via Bluetooth og RN-41.
Ved hjælp af to H-broer omdannes kontrolimpulser fra bundkortet til motorernes kraft. Hver bro er udstyret med ATmtga168, kortene kommunikerer med hinanden via UART.
Al elektronik drives af et separat batteri.
For hurtigt at komme til batterierne samt programmere bundkortet og ændre parametrene for kontrolsløjferne skal du lave en lille kasse med stik, udstyre sin krop med et trimpotentiometer ovenpå og også udstyre elektronikken afbryderen.

Segway software

Hvordan laver man en segway med egne hænder, så den sandsynligvis fungerer? Korrekt - Installer softwaren (eller softwaren). Her er de nødvendige trin for at fuldføre denne opgave:

Mikrocontroller -softwaren indeholder et filter til accelerometeret og gyroskopet og PD -kontrolsløjfen.
Kalman- og komplementeringsfiltrene gør et godt stykke arbejde.
Skriv applikationer ved hjælp af programmeringssproget Java - dette giver dig mulighed for at se batteriets opladningsniveau, alle sensoraflæsninger og kontrolparametre.

Det er måske alt, hvad der kræves af en person, der besluttede at lave en segway på egen hånd. At forstå emnet og processen samt de nødvendige komponenter giver dig mulighed for at bygge en glimrende gyroscooter derhjemme.

Hvis du tror, at en gyroscooter eller minisegway ikke kan laves derhjemme med dine egne hænder og kræfter, tager du langt fra fejl. Mærkeligt nok er der mange videoer på Internettet, hvor mange håndværkere laver deres egen gyroscooter. For nogle viser det sig at være meget hjemmelavet, men der er også dem, der virkelig kunne komme tættere på selve skabelsesteknologien og gengive en virkelig interessant ting af høj kvalitet. Så er det muligt at lave en gyroscooter med egne hænder? Adrian Kundert, en ingeniør og bare en god person, vil fortælle os om dette.

Hvad er en gyroscooter?

Hvordan laver man en gyroscooter med egne hænder? For at forstå, hvordan man laver et hjemmelavet hoverboard, skal du først forstå, hvad et hoverboard er, hvad det består af, og hvad der er nødvendigt for at skabe dette interessante køretøj. En gyroscooter er et selvbalanceret køretøj, hvis princip er baseret på et system af gyroskopiske sensorer og en intern teknologi til at opretholde balancen på arbejdsplatformen. Det vil sige, at når vi tænder gyroscooteren, tændes afbalanceringssystemet. Når en person sætter sig på en gyroscooter, begynder platformens position at ændre sig, disse oplysninger læses af gyroskopiske sensorer.

Disse sensorer læser enhver ændring i position i forhold til jordoverfladen eller et punkt, hvorfra der kommer gravitationsvirkning. Efter læsning føjes oplysningerne til hjælpekortene, som er placeret på begge sider af platformen. Da sensorerne og elmotorerne selv arbejder uafhængigt af hinanden, har vi i fremtiden brug for to elmotorer. Fra hjælpekortene sendes de behandlede oplysninger allerede til bundkortet med en mikroprocessor. Der udføres programmet for tilbageholdelse af balance allerede med den krævede nøjagtighed.

Det vil sige, at hvis platformen vipper fremad, omkring et par grader, signaleres motorerne om at bevæge sig i den modsatte retning, og platformen er planeret. Hældningen til den anden side udføres også. Hvis gyroscooteren vipper i større grad, forstår programmet straks, at der er en kommando om at gå frem eller tilbage til elmotorerne. Hvis hoverboardet vipper mere end 45 grader, slukkes motorerne og selve hoverboardet.

Hoverboardet består af et karosseri, stål eller metalbase, hvorpå al elektronik vil blive fastgjort. Så er der to elmotorer med nok kraft til at køre under en menneskelig vægt op til 80-90 kg. Dernæst kommer bundkortet med processoren og to hjælpekort, som de gyroskopiske sensorer er placeret på. Og selvfølgelig batteriet og to hjul med samme diameter. Hvordan laver man en gyroscooter? For at løse dette problem skal vi få visse detaljer om konstruktionen af selve gyroboardet.

Hvad har vi brug for?

Hvordan laver man en gyroscooter med egne hænder? Den første og vigtigste ting, der er nødvendig, er to elektriske motorer, med kraften i stand til at bære vægten af en voksen. Fabriksmodellerne har en gennemsnitlig effekt på 350 watt, så vi vil forsøge at finde motorer med den effekt.

Så skal du selvfølgelig finde to identiske hjul, cirka 10-12 tommer. Bedre mere, da vi vil have meget elektronik. Således at permeabiliteten er højere, og afstanden mellem platformen og jorden er på det rigtige niveau.

To batterier, bly-syre, skal du vælge en nominel kapacitet på mindst 4400 mAh, og gerne mere. Da vi ikke laver en metalkonstruktion, men den vejer mere end den originale mini-segway eller gyroscooter.

Fremstilling og proces

Hvordan laver man et hoverboard, der er kraftfuldt, og som holder balancen, mens man kører? Først skal vi lave en plan for, hvilken slags køretøj vi har brug for. Vi skal lave et temmelig kraftfuldt køretøj med store hjul og høj langrendsevne på forskellige veje. Minimumsværdien for kontinuerlig kørsel bør være 1-1,5 timer. Vi vil bruge omkring 500 euro. Vi vil levere et trådløst kontrolsystem til vores hoverboard. Vi sætter en læser til fejl og fejl, alle oplysninger går til SD -kortet.

Giro scooter diagram

I diagrammet ovenfor kan du tydeligt se alt: elektriske motorer, batterier og mere. Først skal du vælge præcis den mikrokontroller, der skal styre den. Af alle Arduino -mikrokontrollerne på markedet vælger vi UnoNano, og ATmega 328 fungerer som en yderligere informationsbehandlingschip.

Men hvordan gør du et hoverboard sikkert? Vi vil have to batterier tilsluttet i serie, så vi får den nødvendige spænding. For elektriske motorer er det kun nødvendigt med et dobbeltbrokredsløb. En klar -knap indstilles ved at trykke på hvilken strøm der skal leveres til motorerne. Når der trykkes på denne knap, slukkes motorerne og selve hoverboardet. Dette er nødvendigt for implementeringen af en sikker tur for føreren selv og vores køretøj.

Arduino -mikrokontrolleren vil være på omkring 38400 Baud ved hjælp af seriel kommunikation med XBee -kredsløbet. Vi vil bruge to InvenSense MPU 6050 gyrosensorer baseret på GY-521 moduler. De vil til gengæld læse oplysninger om platformens position. Disse sensorer er præcise nok til at lave en mini segway. Disse sensorer vil være placeret på to ekstra hjælpekort, der skal udføre den primære behandling.

Vi vil bruge I2C -bussen, den har båndbredde nok til hurtigt at kommunikere med Arduino -mikrokontrolleren. Gyrosensoren med adressen 0x68 har en opdateringshastighed på hver 15 ms. Den anden adressesensor 0x68 fungerer direkte fra mikrokontrolleren. Vi har også en belastningskontakt, den sætter gyroscooteren i balanceholdningstilstand, når platformen er i en vandret position. I denne tilstand forbliver hoverboardet på plads.

Tre trædele, som vores hjul og elmotorer skal placeres på. Styrestangen, der er lavet af en almindelig træpind, vil blive fastgjort til forsiden af selve hoverboardet. Her kan du tage enhver pind, endda et moppehåndtag. Det er bydende nødvendigt at tage højde for det faktum, at akkumulatorer og andre kredsløb vil producere pres på platformen, og balanceringen vil derfor blive justeret en smule, netop i den del, hvor der vil være mere pres.

Motorerne skal fordeles jævnt på højre og venstre side af platformen, og batteriet er maksimalt i midten i en speciel kasse. Vi fastgør ratstammen til almindelige finter og fastgør klar -knappen til toppen af pinden. Det vil sige, hvis noget gik galt, og knappen slippes, vil hoverboardet slukke. I fremtiden kan denne knap konverteres til en foddel eller justeres til en bestemt hældning af selve platformen, men vi vil ikke gøre dette for nu.

Det interne kredsløb og lodning af alle ledninger udføres i henhold til det samme kredsløb. Dernæst skal du tilslutte to gyroskopiske sensorer til vores mikrokontroller i et brokredsløb med en motor i henhold til denne tabel.

Balancesensorer skal installeres parallelt med jorden eller langs selve platformen, men venstre og højre rotationssensorer skal installeres vinkelret på gyrosensorerne.

Konfiguration af sensorer

Dernæst konfigurerer vi mikrokontrolleren, downloader kildekoden. Dernæst skal du kontrollere det korrekte forhold mellem gyroskopiske sensorer og rotationssensorer. Brug programmet Arduino Terminal til at programmere og konfigurere et hoverboard. Det er bydende nødvendigt at indstille PID -balance -controlleren. Faktum er, at du kan vælge motorer med en anden effekt og egenskaber, for dem vil indstillingen være anderledes.

Der er flere parametre i dette program. Den første vigtigste parameter er Kp -parameteren, den er ansvarlig for balancering. Forøg først denne indikator for at introducere gyroscooteren i en ustabil form, og reducer derefter indikatoren til den ønskede parameter.

Den næste parameter er Ki -parameteren, den er ansvarlig for hoverboardets acceleration. Når tiltvinklen falder, falder eller øges hastigheden med den modsatte handling. og den sidste parameter er Kd -parameteren, den returnerer selve platformen til en niveauposition og driver motorerne til hold -tilstand. I denne tilstand står hoverboardet simpelthen stille.

Derefter tænder du for tænd / sluk -knappen på Arduino -mikrokontrolleren, og hoverboardet går i standbytilstand. Når du står på selve gyroboardet, står du med fødderne på trykknappen, så gyroscooteren går i "på plads" -tilstand. Balancesensorerne tændes, og når hældningsvinklen ændres, går gyroscooteren frem eller tilbage. I tilfælde af sammenbrud kan du nemt reparere gyroscooteren med egne hænder.

Lad os tale om, hvordan du kan bruge Arduino til at skabe en robot, der balancerer som en Segway.

Segway fra englænderne. Segway er et tohjulet stående køretøj udstyret med et elektrisk drev. De kaldes også gyroscootere eller elektriske scootere.

Har du nogensinde spekuleret på, hvordan Segway fungerer? I denne vejledning vil vi prøve at vise dig, hvordan du laver en Arduino -robot, der balancerer sig selv ligesom Segway.

For at balancere robotten skal motorerne modstå robotens fald. Denne handling kræver feedback og korrigerende elementer. Feedback element - som giver både acceleration og rotation i alle tre akser (). Arduino bruger dette til at kende robotens aktuelle orientering. Det korrigerende element er en kombination af motor og hjul.

Som et resultat bør du få sådan en ven:

Robot kredsløb

L298N motor driver modul:

DC -gearmotor med hjul:

En selvbalancerende robot er i det væsentlige et omvendt pendul. Det kan være bedre afbalanceret, hvis massecentret er højere i forhold til hjulakslerne. Et højere massecenter betyder et højere massetræghedsmoment, hvilket svarer til en lavere vinkelacceleration (langsommere fald). Derfor satte vi batteripakken ovenpå. Robotens højde blev dog valgt ud fra tilgængeligheden af materialer 🙂

Den færdige version af den selvbalancerende robot kan ses på billedet ovenfor. Øverst er der seks Ni-Cd-batterier til strømforsyning af printkortet. Der bruges et 9-volts batteri mellem motorerne til motorføreren.

Teori

I kontrolteorien kræver en bestemt controller (i dette tilfælde robotens position) en særlig controller kaldet PID (proportional integral derivative). Hver af disse parametre har en "gain", der almindeligvis kaldes Kp, Ki og Kd. PID'en giver en korrektion mellem den ønskede værdi (eller input) og den faktiske værdi (eller output). Forskellen mellem at komme ind og afslutte kaldes "fejl".

PID -controlleren reducerer fejlen til den mindst mulige værdi ved løbende at justere output. I vores selvbalancerende Arduino-robot indstilles input (som er den ønskede hældning i grader) af software. MPU6050 læser robotens aktuelle hældning og føder den til PID -algoritmen, som beregner motorstyringen og holder robotten i en opretstående position.

PID kræver, at Kp-, Ki- og Kd -værdierne indstilles til deres optimale værdier. Ingeniører bruger software som MATLAB til automatisk at beregne disse værdier. Desværre kan vi ikke bruge MATLAB i vores tilfælde, fordi det vil komplicere projektet endnu mere. I stedet vil vi justere PID -værdierne. Sådan gør du:

Sæt Kp, Ki og Kd til nul.
Juster Kp. For lille en Kp får robotten til at falde, fordi rettelsen ikke er nok. For meget Kp får robotten til at gå vildt frem og tilbage. En god Kp får robotten til at læne sig lidt frem og tilbage (eller svinge lidt).
Når Kp er indstillet, skal du justere Kd. En god Kd -værdi reducerer udsving, indtil robotten er næsten stabil. Derudover holder den korrekte Kd robotten, selvom den skubbes.
Endelig skal du installere Ki. Når den er tændt, vil robotten svinge, selvom Kp og Kd er indstillet, men den vil stabilisere sig over tid. Den korrekte Ki -værdi vil forkorte den tid, det tager for robotten at stabilisere sig.

Robotens adfærd kan ses i videoen herunder:

Arduino selvbalancerende robotkode

Vi havde brug for fire eksterne biblioteker for at skabe vores robot. PID -biblioteket forenkler beregningen af P-, I- og D. -værdier. LMotorController -biblioteket bruges til at styre to motorer med L298N -modulet. I2Cdev -biblioteket og MPU6050_6_Axis_MotionApps20 -biblioteket er designet til at læse data fra MPU6050. Du kan downloade kode inklusive biblioteker i dette lager.

#omfatte #omfatte #include "I2Cdev.h" #include "MPU6050_6Axis_MotionApps20.h" #if I2CDEV_IMPLEMENTATION == I2CDEV_ARDUINO_WIRE #include "Wire.h" #endif #define MIN_ABS_SPEED 20 MPU6050 mpu; // MPU -kontrol / status vars bool dmpReady = false; // sæt sand, hvis DMP init var vellykket uint8_t mpuIntStatus; // holder den faktiske afbrydelsesstatusbyte fra MPU uint8_t devStatus; // returstatus efter hver enhedsoperation (0 = succes ,! 0 = fejl) uint16_t packetSize; // forventet DMP -pakkestørrelse (standard er 42 bytes) uint16_t fifoCount; // tæller alle bytes i øjeblikket i FIFO uint8_t fifoBuffer; // FIFO opbevaringsbuffer // orientering / bevægelse vars Quaternion q; // quaternion container VectorFloat tyngdekraft; // tyngdekraftsvektor float ypr; // yaw / pitch / roll container og tyngdekraftsvektor // PID dobbelt originalSetpoint = 173; dobbelt setpunkt = originalSetpoint; dobbelt movingAngleOffset = 0,1; dobbelt input, output; // juster disse værdier, så de passer til dit eget design dobbelt Kp = 50; dobbelt Kd = 1,4; dobbelt Ki = 60; PID pid (& input, & output, & setpoint, Kp, Ki, Kd, DIRECT); dobbelt motorSpeedFactorLeft = 0,6; dobbelt motorSpeedFactorRight = 0,5; // MOTORCONTROLLER int ENA = 5; int IN1 = 6; int IN2 = 7; int IN3 = 8; int IN4 = 9; int ENB = 10; LMotorController motorController (ENA, IN1, IN2, ENB, IN3, IN4, motorSpeedFactorLeft, motorSpeedFactorRight); flygtig bool mpuInterrupt = falsk; // angiver, om MPU -afbrydelsespinden er gået højt tomrum dmpDataReady () (mpuInterrupt = true;) void setup () (// slutter sig til I2C -bus (I2Cdev -biblioteket gør ikke dette automatisk) #if I2CDEV_IMPLEMENTATION == I2CDEV_ARDUINO_WIRE Wire.begin ( ); TWBR = 24; // 400kHz I2C ur (200kHz hvis CPU er 8MHz) #elif I2CDEV_IMPLEMENTATION == I2CDEV_BUILTIN_FASTWIRE Fastwire :: setup (400, true); #endif mpu.initialize (); devStatus = mpu.dmpInitialize (); // angiv dine egne gyro-forskydninger her, skaleret til min følsomhed mpu.setXGyroOffset (220); mpu.setYGyroOffset (76); mpu.setZGyroOffset (-85); mpu.setZAccelOffset (1788); // 1688 fabriksindstilling for min test chip // sørg for, at den fungerede (returnerer i givet fald 0) hvis (devStatus == 0) (// tænd for DMP, nu hvor den er klar mpu.setDMPEnabled (true); // aktiver Arduino interrupt detection detect attachInterrupt (0 , dmpDataReady, RISING); mpuIntStatus = mpu.getIntStatus (); // indstil vores DMP Ready -flag, så hovedsløjfen () -funktionen ved, at det er i orden at bruge det dmpReady = true; // få forventet DM P pakkestørrelse til senere sammenligning packetSize = mpu.dmpGetFIFOPacketSize (); // opsætning af PID pid.SetMode (AUTOMATISK); pid.SetSampleTime (10); pid. SetOutputLimits (-255, 255); ) else (// FEJL! // 1 = initial hukommelsesindlæsning mislykkedes // 2 = DMP -konfigurationsopdateringer mislykkedes // (hvis den går i stykker, vil koden normalt være 1) Serial.print (F ("DMP -initialisering mislykkedes (kode ")); Serial.print (devStatus); Serial.println (F (") ")))))) void loop () (// hvis programmering mislykkedes, prøv ikke at gøre noget, hvis (! dmpReady ) return; // vent på MPU -afbrydelse eller ekstra pakker, der er tilgængelige, mens (! mpuInterrupt && fifoCount< packetSize) { //no mpu data - performing PID calculations and output to motors pid.Compute(); motorController.move(output, MIN_ABS_SPEED); } // reset interrupt flag and get INT_STATUS byte mpuInterrupt = false; mpuIntStatus = mpu.getIntStatus(); // get current FIFO count fifoCount = mpu.getFIFOCount(); // check for overflow (this should never happen unless our code is too inefficient) if ((mpuIntStatus & 0x10) || fifoCount == 1024) { // reset so we can continue cleanly mpu.resetFIFO(); Serial.println(F("FIFO overflow!")); // otherwise, check for DMP data ready interrupt (this should happen frequently) } else if (mpuIntStatus & 0x02) { // wait for correct available data length, should be a VERY short wait while (fifoCount < packetSize) fifoCount = mpu.getFIFOCount(); // read a packet from FIFO mpu.getFIFOBytes(fifoBuffer, packetSize); // track FIFO count here in case there is >1 pakke tilgængelig // (dette lader os straks læse mere uden at vente på en afbrydelse) fifoCount - = packetSize; mpu.dmpGetQuaternion (& q, fifoBuffer); mpu.dmpGetGravity (& tyngdekraft, & q); mpu.dmpGetYawPitchRoll (ypr, & q, & tyngdekraft); input = ypr * 180 / M_PI + 180; ))

Kp-, Ki-, Kd -værdier virker muligvis ikke. Hvis de ikke gør det, skal du følge trinene ovenfor. Bemærk, at hældningen er indstillet til 173 grader i koden. Du kan ændre denne værdi, hvis du vil, men bemærk, at dette er den hældningsvinkel, robotten skal opretholde. Hvis dine motorer er for hurtige, kan du også justere værdierne motorSpeedFactorLeft og motorSpeedFactorRight.

Det er alt for nu. Vi ses.

Denne artikel vil undersøge oprettelsen af et selvbalancerende køretøj eller simpelthen "Segway". Næsten alle materialer til oprettelse af denne enhed er let tilgængelige.

Selve enheden er en platform, som føreren står på. Ved at vippe torsoen styres to elektriske motorer af et kredsløb af kredsløb og mikrokontroller, der er ansvarlige for balancering.

Materialer:

-Trådløst XBee -kontrolmodul.
- Arduino mikrokontroller
-akkumulatorer
-InvenSense MPU-6050 sensor på “GY-521” modulet,
- træstænger
-knap
-to hjul
og andre angivet i artiklen og på fotografierne.

Trin et: Bestemmelse af de nødvendige egenskaber og design af systemet.

Ved oprettelsen af denne enhed forsøgte forfatteren at tilpasse den til parametre som:
- langrendsevne og kraft krævet til fri bevægelighed, selv på grus
- akkumulatorer med tilstrækkelig kapacitet til at levere mindst en times kontinuerlig drift af enheden
-giver mulighed for trådløs kontrol samt registrering af data om enhedens betjening til SD -kortet til fejlfinding.

Derudover er det ønskeligt, at omkostningerne ved at oprette en sådan enhed er mindre end størrelsen på den originale off-road gyroscooter.

Ifølge diagrammet herunder kan du se det elektriske kredsløbsdiagram for et selvbalancerende køretøj.

Følgende billede viser styresystemet til hoverboard -drevet.

Valget af en mikrokontroller til styring af Segway -systemer er varieret, forfatteren af Arduino -systemet er mest at foretrække på grund af dets priskategorier. Controllere som Arduino Uno, Arduino Nano eller ATmega 328 kan bruges som en selvstændig chip.

En 24 V forsyningsspænding er påkrævet for at drive dual bridge motorens styrekredsløb, denne spænding kan let opnås ved daisy chaining 12 V bilbatterier.

Systemet er konstrueret således, at der kun tilføres strøm til motorerne, mens der trykkes på startknappen, så for et hurtigt stop skal du blot slippe den. I dette tilfælde skal Arduino -platformen understøtte seriel kommunikation, både med et bromotorstyringskredsløb og med et trådløst kontrolmodul.

Hældningsparametrene måles ved hjælp af InvenSense MPU-6050-sensoren på "GY-521" -modulet, der behandler acceleration og bærer et gyroskops funktioner. Sensoren var placeret på to separate udvidelseskort. L2c -bussen understøtter kommunikation med Arduino -mikrokontrolleren. Desuden blev vippesensoren med adressen 0x68 programmeret på en sådan måde, at der blev foretaget en afstemning hver 20. ms og for at afbryde Arduino -mikrokontrolleren. En anden sensor har en adresse på 0x69 og trækkes direkte til Arduino.

Når brugeren træder på scooterens platform, udløses belastningsbegrænsningskontakten, som aktiverer algoritmefunktionen til balancering af Segway.

Trin to: Oprettelse af gyroscooterhuset og installation af hovedelementerne.

Efter at have defineret det grundlæggende koncept for gyroscooterens drift, gik forfatteren videre til den direkte samling af sin krop og installationen af hoveddelene. Træplader og stænger blev brugt som hovedmateriale. Træet er let, hvilket vil have en positiv effekt på batteriets opladning, desuden er træ let forarbejdet og er en isolator. Der blev lavet en kasse fra disse tavler, hvori batterier, motorer og mikrokredsløb installeres. Dette skaber et U-formet stykke træ, der boltes til hjulene og motorerne.

Transmissionen af motorkraft til hjulene vil blive drevet af et geartog. Når hovedkomponenterne placeres i Segways krop, er det meget vigtigt at sikre, at vægten er jævnt fordelt, når Segway bringes i en opretstående arbejdsstilling. Derfor, hvis du ikke tager hensyn til vægtfordelingen fra tunge batterier, vil det være svært at afbalancere enheden.

I dette tilfælde placerede forfatteren batterierne på bagsiden for at kompensere for motorens vægt, som er placeret i midten af enhedens krop. Enhedens elektroniske komponenter blev gemt mellem motoren og batterierne. For yderligere test blev der også knyttet en midlertidig startknap til Segway -håndtaget.

Trin tre: Elektrisk diagram.

Ifølge ovenstående diagram blev alle ledninger i Segway -sagen udført. I overensstemmelse med nedenstående tabel blev alle stifter på Arduino -mikrokontrolleren også forbundet til motorstyringsbroens kredsløb samt til balanceringssensorerne.

Følgende diagram viser en hældningssensor installeret vandret, mens kontrolsensoren blev installeret lodret langs Y-aksen.

Trin fire: Test og konfiguration af enheden.

Efter at have gennemført de foregående trin modtog forfatteren en Segway -model til test.

Ved testning er det vigtigt at tage hensyn til faktorer som sikkerhedsområdet i testområdet samt beskyttelsesudstyr i form af ansigtsskærme og hjelm til føreren.

Kinesisk segway - udseende foto

Indtil for nylig vidste jeg slet ikke, hvad der blev kaldt "godt, sådan en gurney på to hjul, at ride mens jeg stod". Jeg lærte for nylig, at denne elektriske scooter på to hjul kaldes Segway eller Segway, på engelsk - Segway... Hvem stadig ikke forstår, hvad vi taler om - billedet til venstre.

Du kan finde ud af mere om denne vidunderlige tohjulede scooter på Wikipedia eller på sælgers hjemmesider, men jeg vil beskrive det kort og gå videre til det vigtigste - enheden og reparationen af segwayen. Der vil være mange fotos, samt en detaljeret beskrivelse af Segways elektriske kredsløb.

Denne vidunderlige enhed giver en person mulighed for let at bevæge sig på to hjul. På samme tid inkluderer segway -kontrolsystemet et afbalanceringssystem, der praktisk talt udelukker muligheden for at falde.

Ordet "praktisk talt" sætter mig altid på vagt. Så denne gang.

Men først ting først.

Segway brud

Min historie begyndte med, at en mand på en segway faldt. Jeg kørte med en anstændig hastighed, og - næse i asfalten!

Jeg begyndte at finde ud af, hvad der var galt. Det viste sig, at da tændingsnøglen blev drejet, kom der gnister fra denne nøgle, og hjulene blev bremset på samme tid. Der var ingen fejl på displayet, men det var kun fordi enheden faktisk ikke kunne tænde - gnistning i kontakterne på låsen førte til, at kontakterne var dækket af kulstofaflejringer, og strømmen fra batteriet ikke flød til kredsløbet.

Det er mærkeligt, at kontakterne ikke brændte ud og ikke holdt tæt sammen, dog ville ledningerne have brændt ud, tk. ved en strøm på omkring 100 ampere, blev den ikke leveret, og standardsikringerne forblev intakte.

Ja, det er værd at sige, at denne segway var en billig falsk, og købte ti dage før sammenbruddet. Alt blev skrevet på kinesisk (så vidt jeg ved kinesisk), undtagen "Advarsel!" Byggekvaliteten kan dog bedømmes ud fra billedet.

Årsagen til sammenbruddet var, at effekttransistorer, gennem hvilke motorerne blev drevet, brændte ud. Men mere om det senere.

Segway -enhed. Demontering

Det jeg især kunne lide var hjulene med massive slidbaner. Det vil sige, det antages, at denne scooter kan bruges under barske forhold.

Pladerne er dog slet ikke beskyttet mod fugt, der er ikke engang lak. Og generelt er der ingen gummipuder mod fugt ...

Rattet er skruet på, det kan skrues af under transport:

Ratmontering. Forfra.

Og her er bagfra:

Sikringer og opladningsstik

Du kan se to 50 A -sikringer (Segway -kredsløbet vil være lidt lavere), et batteriopladningsstik, frem for alt dette er der "forlygter" i form af 12 V LED'er.

Top panel. På den er de vigtigste betjeningselementer og displays:

Segway top panel

Ovenfor er et display, der viser batteriets opladning, herunder er advarsler, der skal læses omhyggeligt, før du sætter dig bag rattet. Hvis noget ikke er klart - ring)

Tre lysdioder angiver segwayens tilstand: 1 - drej til venstre, 2 - drej til højre, 3 - vandret position (den position, hvor en person kan stå og begynde at bevæge sig)

Og hvad er nyt i VK -gruppen SamElektrik.ru ?

Abonner og læs artiklen yderligere:

Vi fjerner hjulene.

Fjernede hjulet

Segway med hjul fjernet

Fjern frontpanelet.

Fjern det øverste dæksel

Det ser meget utrætteligt ud, men dette er kun begyndelsen.

Frontpanel bagtil. Ledningerne trækkes tilbage. Låsen fjernes.

En variabel modstand er fastgjort til ratstammen, rattet, der kun drejer til højre og venstre, der genkender rattets hældning og giver et signal til controlleren om at dreje.

Variabel rorhældningsmodstand

Modstand - 10 kOhm, lineær karakteristik.

Jeg vil bare sige - "slagteaffald"

Som sagt er byggekvaliteten elendig. Selvom der ikke er nogen særlige klager over mekanikken.

Segway elektronisk påfyldning

Lad os nu se nærmere på elektronikken i Segway.

Her er et foto af kontrolkortforbindelsen.

Større enhed og kortforbindelse

Strømtransistorer - IRF4110:

Strømtransistorer på kontrolkortet

Det var et par af disse transistorer, der brændte ud. Samtidig forkortede dette par batteristrømmen til sig selv og dannede en kortslutning.

Segway elektronisk kredsløb - generel visning

Lad os overveje elementerne i ordningen mere detaljeret.

Segway elektronisk kredsløb - generel visning - en anden vinkel

Kredsløbet er generelt ikke stort, lad os bryde det op i flere dele - en modtager, en controller, et elektronisk gyroskop, transistordrivere, effekttransistorer, en strømforsyning.

Mikrokredsløb IC3, IC4 er en radiokanal, der giver dig mulighed for at styre segwayen fra fjernbetjeningen. Det vil sige konfigurere det, kalibrere, blokere, diagnosticere.

IC2 er en ATMEGA 32A controller. Dette er hjertet i Segway, eller rettere hjernen. Det vigtigste her er programmet, arbejdets algoritme. Det er dette program, der styrer hjulets rotation og forhindrer en person i at falde.

Hvis kontrolleren er hjernen, så er gyroskopet sanserne. Gyroskopet er et lille INVENSENCE MPU6050 mikrokredsløb. Denne bemærkelsesværdige enhed er en tre-kanals positionsmåler (tilt langs tre akser) og en tre-kanals accelerationsmåler. Hvis nogen husker fra fysikken, er acceleration hastigheden af ændring i hastighed. Ærligt, jeg forstår ikke, hvordan sådanne målere kan blive proppet ind i denne chip. Indtil nu kendte jeg elektromekaniske gyroskoper, men kun elektroniske accelerometre. Nu lærte jeg, at der er sådanne og bruges meget bredt, hovedsageligt inden for mobil- og bilelektronik.

Det sidste foto viser også to CD4001 bufferchips (disse er 2I-NOT). Dette er for at afkoble controlleren og resten af kredsløbet. Dernæst går styresignalet til IR2184S -driverne, som leverer spændinger til portene til power field -arbejderne, hvis foto jeg gav ovenfor.

XL7015-strømforsyningen er en DC-DC-omformer fra en flydende konstant spænding på omkring 48V, ved at konvertere ved en frekvens på flere kilohertz, producerer den en stabil konstant spænding på 15V. Yderligere - den sædvanlige KRENKA 7805 giver 5 volt. Der var en gul klodset springer, jeg havde intet at gøre med det. Men det udbrændte spor øverst til højre er 0V forsyningsvejen til kontrol, det skulle gendannes.

Lavstrømselementer i segway-kredsløbet er forbundet via et bagplan:

Signaler kommer til dette kort: fra ratpotentiometeret, fra knapperne til tilstedeværelse af en person, til lysdioderne på kontrolpanelet. Og ledningerne går til hovedkortet.

Her er en motor med gearkasser, på hvilke aksler hjulene er direkte monteret. Godt udført, kun ingen identifikationsmærker:

Gearhjulsmotor

Batteriet indeholder heller ingen påskrifter:

Batteri 48V

Inkluderer to opladningskabler (tyndere) og to udgangstråde.

Kan du se de snoede steder? Batteriet er slet ikke fast, det dingler i segwayen og slår mod de stive stivers skarpe kanter.

Generelt udført på ... kort sagt, dårligt udført og på en eller anden måde var en tidlig sammenbrud af Segway uundgåelig.

En anden gadget - konverteren, lå også i bunden, pakket ind i en film. Da LED'erne til sidelys er klassificeret til 12 V og batteriet er 48 V, bruges en DC-DC 48-12 V DC spændingsomformer:

Sibway -ordning

Segway reparation

Reparationen af sibwayen blev reduceret til udskiftning af effekttransistorer, deres drivere og spændingsmodstande. Det udbrændte spor blev også restaureret, låsen med nøglen blev udskiftet med almindelige vippekontakter, og en 63 A-afbryder var inkluderet i kredsløbet. Jeg håber, hvis der sker noget, det vil redde kredsløbet fra at brænde ud.

Kun i dette tilfælde vil nogens næse lide igen.

Så prognosen er pessimistisk, køb kun ting af høj kvalitet, især når det kommer til sikkerhed! Nu er det klart, hvorfor der på alle billederne er segway -ryttere iført hjelm ...