Ovaj članak će ispitati stvaranje samo-uravnotežujućeg vozila ili jednostavno Segway-a. Gotovo svi materijali za stvaranje ovog uređaja su lako dostupni.
Sam uređaj je platforma na kojoj stoji vozač. Naginjanjem tijela upravljaju se dva električna motora kroz lanac krugova i mikrokontrolera koji su odgovorni za uravnoteženje.
materijali:
- bežični XBee upravljački modul.
Mikrokontroleri Težak
-akkumulyatory
InvenSense MPU-6050 senzor na „GY-521“ modulu,
drvene šipke
-button
dva kotača
i tako dalje, naznačeno u članku i na fotografijama.
Prvi korak: Odredite potrebne karakteristike i dizajnirajte sustav.
Pri stvaranju ovog uređaja autor se pokušao uklopiti u parametre poput:
- prohodnost i snaga koja je potrebna za slobodno kretanje čak i po šljunku
- baterije s dovoljnim kapacitetom da omoguće najmanje jedan sat neprekidnog rada uređaja
-u pružanju mogućnosti bežične kontrole, kao i snimanja podataka o radu uređaja na SD karticu radi prepoznavanja i rješavanja problema.
Pored toga, poželjno je da troškovi izrade takvog uređaja budu manji od naručivanja originalnog off-road hoverboard-a.
Prema donjem dijagramu možete vidjeti krug sheme samouravnotežujućeg vozila.
Sljedeća slika prikazuje operativni sustav pogona žiroskopa.
Izbor mikrokontrolera za upravljanje Segway sustavima je raznolik, autor Arduino sustava je najpoželjniji zbog njegovih cjenovnih kategorija. To će učiniti takvi kontroleri kao što je Arduino Uno, Arduino Nano ili ATmega 328 možete koristiti kao zasebni čip.
Za napajanje dvostrukog upravljačkog kruga motora potreban je 24 V napon napajanja, koji se lako postiže serijskim spajanjem 12 V akumulatora za automobil.
Sustav je dizajniran tako da se motorima napaja samo dok je pritisnuta tipka za pokretanje, pa je za brzo zaustavljanje jednostavno otpustite. Istovremeno, Arduino platforma mora podržavati serijsku komunikaciju s upravljačkim krugom mosta motora i bežičnim upravljačkim modulom.
Zbog senzora InvenSense MPU-6050 na modulu „GY-521“ koji obrađuje ubrzanje i obavlja funkcije žiroskopa, mjere se parametri nagiba.Senzor je bio smješten na dvije odvojene kartice za proširenje. L2c sabirnica komunicira s mikrokontrolerom Arduino. Nadalje, senzor nagiba s adresom 0x68 programiran je na način da vrši anketiranje na svakih 20 ms i stvara prekid na mikrokontroleru Arduino. Drugi senzor ima adresu 0x69 i on se povlači izravno u Arduino.
Kad korisnik uđe na platformu skutera, aktivira se prekidač ograničenja opterećenja, koji aktivira algoritamski način za uravnoteženje Segway-a.
Drugi korak: Napravite trup hoverboarda i ugradite osnovne elemente.
Nakon utvrđivanja osnovnog koncepta sheme rada žiroskopa, autor je pristupio izravnom sastavljanju njegovog tijela i ugradnji glavnih dijelova. Glavni materijal bile su drvene ploče i šipke. Stablo malo teži, što će pozitivno utjecati na trajanje napunjenosti baterije, osim toga, drvo se lako obrađuje i izolator je. Od tih ploča izrađena je kutija u koju će se ugrađivati baterije, motori i mikro krugovi. Tako je dobiven drveni dio u obliku slova U, na koji se pomoću vijaka montiraju kotači i motori.
Prijenos snage motora na kotače provest će se prijenosom zupčanika. Pri postavljanju glavnih dijelova u kućište Segway-a, vrlo je važno osigurati ravnomjerno raspoređivanje težine kada se Segway dovede u radni okomiti položaj. Stoga, ako ne uzmete u obzir raspodjelu težine iz teških baterija, tada će uređaj za uravnoteženje biti težak.
U ovom slučaju autor je stavio baterije straga, tako da nadoknadi težinu motora koji se nalazi u sredini uređaja. elektronički komponentni uređaji smješteni su između motora i baterija. Za naknadno ispitivanje, također je priložen privremeni gumb za pokretanje na ručici Segway.
Treći korak: električni krug.
Prema gornjem dijagramu, izvedene su sve žice u kućištu Segway. Također, u skladu s donjom tablicom, svi su izlazi mikrokontrolera Arduino spojeni na upravljački krug mosta motora, kao i na senzore za uravnoteženje.
Sljedeći dijagram prikazuje senzor nagiba instaliran vodoravno, dok je upravljački senzor postavljen okomito duž osi Y.
Četvrti korak: Ispitajte i konfigurirajte uređaj.
Nakon prethodnih koraka, autor je primio model Segway za testiranje.
Prilikom provođenja ispitivanja važno je uzeti u obzir čimbenike kao što su sigurnost ispitnog područja, kao i zaštitnu opremu u obliku zaštitnih oklopa i kaciga za vozača.
Autor je odlučio pokrenuti testiranje Segwaya tako što je učitao kod na mikrokontroler i provjerio povezanost s upravljačkim krugovima i senzorima.
softver:
Terdual Arduino odličan je za provjeru funkcionalnosti koda, kao i moguće pretrage problema zbog njihovog daljnjeg uklanjanja pogrešaka. Važno je pravilno prilagoditi pojačanje PID kontrolera, što će ovisiti o parametrima korištenog motora.
Nakon podešavanja regulatora, napaja se regulatoru, a senzori prelaze u stanje pripravnosti. Zatim se pritisne gumb za pokretanje, a motori se uključe. Naginjući Segway, vozač kontrolira kretanje zbog rada algoritma balansiranja.
Video ispod prikazuje rad sklopljenog lebdećeg uređaja: