Den här artikeln kommer att undersöka skapandet av ett självbalanseringsfordon eller helt enkelt en Segway. Nästan allt material för att skapa den här enheten är lättillgängligt.
Enheten i sig är en plattform som föraren står på. Genom att luta kroppen styrs två elektriska motorer genom en kedja av kretsar och mikrokontroller som ansvarar för balansering.
material:
- Trådlös XBee-styrmodul.
Styrprocessorer Arduino
-akkumulyatory
InvenSense MPU-6050-sensor på modulen “GY-521”,
-trä barer
-knappen
två hjul
osv. anges i artikeln och på fotografierna.
Steg ett: Bestäm önskade egenskaper och utforma systemet.
När du skapade den här enheten försökte författaren att passa in i sådana parametrar som:
passbarhet och kraft som krävs för fri rörelse även på grus
- batterier med tillräcklig kapacitet för att ge åtminstone en timmes kontinuerlig drift av enheten
-för att möjliggöra trådlös kontroll, liksom att spela in data om enhetens drift på ett SD-kort för att identifiera och felsöka.
Dessutom är det önskvärt att kostnaden för att skapa en sådan anordning är mindre än att beställa en original off-road hoverboard.
Enligt diagrammet nedan kan du se kretsschemat för det självbalanserande fordonet.
Följande bild visar operativsystemet för gyroskopdrevet.
Valet av en mikrokontroller för att styra Segway-system är olika, författaren till Arduino-systemet är mest föredraget på grund av dess priskategorier. Sådana styrenheter som Arduino Uno, Arduino Nano kommer att göra, eller så kan du använda ATmega 328 för att använda som ett separat chip.
För att driva en dubbel bryggmotorkontrollkrets krävs en 24 V matningsspänning, denna spänning uppnås lätt genom att ansluta 12 V bilbatterier i serie.
Systemet är utformat så att strömmen tillförs bara motorerna medan startknappen trycks in, så för att snabbt stoppa, släpp det bara. Samtidigt måste Arduino-plattformen stödja seriell kommunikation med både bryggkontrollkretsen för motorerna och den trådlösa styrmodulen.
På grund av InvenSense MPU-6050-sensorn på modulen “GY-521”, som bearbetar acceleration och bär funktioner av ett gyroskop, mäts lutningsparametrarna.Sensorn var belägen på två separata expansionskort. L2c-bussen kommunicerar med Arduino-mikrokontrollern. Vidare programmerades lutningssensorn med adressen 0x68 på ett sådant sätt att den pollar var 20: e ms och ger avbrott till Arduino-mikrokontrollern. En annan sensor har adressen 0x69 och den dras direkt till Arduino.
När användaren kommer in i scooterns plattform aktiveras lastbegränsningsomkopplaren, vilket aktiverar algoritmläget för balansering av Segway.
Steg två: Skapa ett skrov på hoverboard och installera grundelementen.
Efter att ha fastställt det grundläggande konceptet för gyroscooters driftschema, fortsatte författaren till den direkta monteringen av sin kropp och installationen av huvuddelarna. Huvudmaterialet var träskivor och barer. Trädet väger lite, vilket kommer att påverka batteriets laddning varaktigt, dessutom bearbetas virket lätt och är en isolator. Från dessa brädor gjordes en låda där batterier, motorer och mikrokretsar kommer att installeras. Således erhölls en U-formad trädel, på vilken hjul och motorer är monterade med bultar.
Överföring av motorkraft till hjulen kommer att växla genom växellådan. När du lägger huvudkomponenterna i Segway-höljet är det mycket viktigt att se till att vikten fördelas jämnt när Segway förs i ett vertikalt läge. Därför, om du inte tar hänsyn till fördelningen av vikt från tunga batterier, kommer arbetet med att balansera enheten vara svårt.
I detta fall placerade författaren batterierna på baksidan, så att för att kompensera för vikten på motorn, som är belägen i enhetens centrum. elektronisk komponentenheter placerades mellan motorn och batterierna. För senare tester fanns också en tillfällig startknapp på Segway-handtaget.
Steg tre: Den elektriska kretsen.
Enligt diagrammet ovan implementerades alla ledningar i Segway-höljet. I enlighet med tabellen nedan var samtliga utgångar från Arduino-mikrokontrollern anslutna till motorstyrbryggkretsen samt till balanssensorerna.
Följande diagram visar en lutningssensor installerad horisontellt medan styrsensorn installerades vertikalt längs Y-axeln.
Steg fyra: Testa och konfigurera enheten.
Efter de föregående stegen fick författaren modellen Segway för testning.
Vid testning är det viktigt att ta hänsyn till faktorer som testområdet, samt skyddsutrustning i form av skyddsskydd och hjälm för föraren.
Författaren beslutade att börja testa Segway genom att ladda ner koden till mikrokontrollern och kontrollera dess anslutning till styrkretsar och sensorer.
Software:
Arduino Terminal är utmärkt för att kontrollera funktionaliteten för koden, liksom för eventuell sökning efter problem för deras efterföljande felsökning. Det är viktigt att justera PID-regulatorns förstärkning korrekt, vilket beror på parametrarna för den använda motorn.
Efter justering av regulatorn matas strömmen till regulatorn och sensorerna går i standby-läge. Sedan trycks på startknappen och motorerna slås på. Genom att luta Segway kontrollerar föraren rörelsen på grund av balanseringsalgoritmens arbete.
Videon nedan visar hur den monterade sväveranordningen fungerar: