Тази статия ще разгледа създаването на самобалансиращо се превозно средство или просто Segway. Почти всички материали за създаване на това устройство са лесно достъпни.
Самото устройство е платформа, на която стои водачът. Чрез накланяне на тялото два електродвигателя се управляват чрез верига от вериги и микроконтролери, отговорни за балансирането.
материали:
- Безжичен контролен модул XBee.
Микроконтролери Arduino
-akkumulyatory
InvenSense MPU-6050 сензор на модула „GY-521“,
-дървени барове
-бутона
две колела
и т.н., посочени в статията и на снимките.
Първа стъпка: Определете необходимите характеристики и проектирайте системата.
При създаването на това устройство авторът се опита да се впише в такива параметри като:
-проходимост и мощност, необходими за свободно движение дори върху чакъл
- батерии с достатъчен капацитет, за да осигурят поне един час непрекъсната работа на устройството
-да предоставят възможност за безжичен контрол, както и запис на данни за работата на устройството на SD карта за идентифициране и отстраняване на неизправности.
Освен това е желателно разходите за създаване на такова устройство да са по-малки от порядъка на оригиналния ховърборд за офроуд.
Според схемата по-долу можете да видите схемата на самобалансиращото се превозно средство.
Следващото изображение показва операционната система на устройството на жироскопа.
Изборът на микроконтролер за управление на системи Segway е разнообразен, авторът на системата Arduino е най-предпочитан поради ценовите си категории. Подходящи са такива контролери като Arduino Uno, Arduino Nano или можете да вземете ATmega 328 за използване като отделен чип.
За захранване на веригата за управление на моста с двоен мост е необходимо 24 V захранващо напрежение, това напрежение се постига лесно чрез последователно свързване на 12 V батерии за кола.
Системата е проектирана така, че захранването да се подава към двигателите само докато е натиснат бутона за стартиране, така че за бързо спиране, просто го освободете. В същото време платформата Arduino трябва да поддържа серийна комуникация както с мостовата верига за управление на двигателите, така и с модула за безжично управление.
Благодарение на датчика InvenSense MPU-6050 на модула „GY-521“, който обработва ускорението и изпълнява функциите на жироскоп, се измерват параметрите на наклона.Сензорът беше разположен на две отделни разширителни карти. Шината l2c комуникира с микроконтролера Arduino. Освен това сензорът за наклон с адрес 0x68 е програмиран по такъв начин, че да анкетира на всеки 20 ms и да прекъсва микроконтролера Arduino. Друг сензор има адрес 0x69 и той се изтегля директно към Arduino.
Когато потребителят влезе в платформата на скутера, се активира превключвателят за ограничаване на натоварването, който активира режима на алгоритъм за балансиране на Segway.
Втора стъпка: Създайте корпус на ховърборда и инсталирайте основните елементи.
След като определи основната концепция на схемата за работа на жироскуста, авторът пристъпи към директното сглобяване на тялото му и инсталиране на основните части. Основният материал бяха дървени дъски и пръти. Дървото тежи малко, което ще повлияе положително на продължителността на зареждането на батерията, в допълнение дървесината се обработва лесно и е изолатор. От тези табла беше направена кутия, в която ще бъдат монтирани батерии, двигатели и микросхеми. Така се получи U-образна дървена част, върху която колелата и двигателите са монтирани с помощта на болтове.
Предаването на мощността на двигателя към колелата ще премине през предавка на предавката. При полагане на основните компоненти в корпуса на Segway е много важно да се гарантира, че теглото се разпределя равномерно, когато Segway се приведе в работно вертикално положение. Ето защо, ако не вземете предвид разпределението на теглото от тежки батерии, тогава работата по балансирането на устройството ще бъде трудна.
В този случай авторът е поставил батериите отзад, така че да компенсира теглото на двигателя, който е разположен в центъра на устройството. електронен компонентни устройства бяха поставени между двигателя и батериите. За последващо тестване беше прикрепен и временен бутон за стартиране на дръжката Segway.
Трета стъпка: електрическата верига.
Според горната диаграма всички проводници в корпуса на Segway са изпълнени. Също така, в съответствие с таблицата по-долу, всички изходи на микроконтролера Arduino са свързани към мостовата верига за управление на двигателя, както и към балансиращите сензори.
Следващата диаграма показва сензор за наклон, монтиран хоризонтално, докато сензорът за управление е монтиран вертикално по оста Y.
Четвърта стъпка: Тествайте и конфигурирайте устройството.
След предишните стъпки авторът получи модела Segway за тестване.
При провеждането на тестването е важно да се вземат предвид фактори като безопасността на тестовата зона, както и защитно оборудване под формата на защитни щитове и шлем за водача.
Авторът реши да започне да тества Segway, като изтегли кода на микроконтролера и провери връзката му с управляващи вериги и сензори.
Софтуер:
Терминалът Arduino е чудесен за проверка на функционалността на кода, както и за възможно търсене на проблеми при последващото им отстраняване на грешки. Важно е правилно да регулирате усилването на PID контролера, което ще зависи от параметрите на използвания двигател.
След регулиране на регулатора се подава мощност към контролера и сензорите преминават в режим на готовност. Тогава се натиска бутона за стартиране и двигателите се включват. Накланяйки Segway, водачът контролира движението поради работата на алгоритъма за балансиране.
Видеоклипът по-долу показва работата на сглобеното устройство на кораба: