Denne artikkelen vil undersøke etableringen av et selvbalanserende kjøretøy eller bare en Segway. Nesten alt materiale for å lage denne enheten er lett tilgjengelig.
Enheten i seg selv er en plattform som driveren står på. Ved å vippe kroppen styres to elektriske motorer gjennom en kjede av kretsløp og mikrokontrollere som er ansvarlige for balansering.
materialer:
- Trådløs XBee-kontrollmodul.
mikrokontrollere Arduino
-akkumulyatory
InvenSense MPU-6050 sensor på “GY-521” modulen,
-tre barer
-knappen
to hjul
og så videre, indikert i artikkelen og på fotografiene.
Trinn én: Bestem de nødvendige egenskapene og utform systemet.
Når du opprettet denne enheten, prøvde forfatteren å passe inn i parametere som:
passbarhet og kraft som er nødvendig for fri bevegelse selv på grus
- batterier med tilstrekkelig kapasitet til å gi minst en times kontinuerlig drift av enheten
-for å gi muligheten for trådløs kontroll, samt registrere data om driften av enheten på et SD-kort for å identifisere og feilsøke.
I tillegg er det ønskelig at kostnadene for å lage en slik anordning er mindre enn å bestille et originalt off-road hoverboard.
I følge diagrammet nedenfor kan du se kretsskjemaet for det selvbalanserende kjøretøyet.
Følgende bilde viser operasjonssystemet til gyroskopdrevet.
Valget av en mikrokontroller for å kontrollere Segway-systemer er mangfoldig. Forfatteren av Arduino-systemet er mest foretrukket på grunn av priskategoriene. Slike kontrollere som Arduino Uno, Arduino Nano vil gjøre, eller du kan ta ATmega 328 til å bruke som en egen chip.
For å drive en dobbel bromotorkontrollkrets, er en 24 V forsyningsspenning nødvendig, denne spenningen oppnås enkelt ved å koble 12 V bilbatterier i serie.
Systemet er designet slik at strøm bare leveres til motorene mens startknappen trykkes inn, så bare for å stoppe det, bare slipp det. Samtidig må Arduino-plattformen støtte seriell kommunikasjon med både brokontrollkretsen til motorene og den trådløse kontrollmodulen.
På grunn av InvenSense MPU-6050-sensoren på “GY-521” -modulen, som behandler akselerasjon og har funksjonene til et gyroskop, måles vinkelparametrene.Sensoren var plassert på to separate utvidelseskort. L2c-bussen kommuniserer med Arduino mikrokontroller. Videre ble vippesensoren med adressen 0x68 programmert på en slik måte at den poller hver 20. ms og gir avbrytelse til Arduino-mikrokontrolleren. En annen sensor har adressen 0x69, og den dras direkte til Arduino.
Når brukeren kommer inn på scooteren, aktiveres lastbegrensningsbryteren, som aktiverer algoritmemodus for å balansere Segway.
Trinn to: Lag et skrog på hoverboardet og installer grunnelementene.
Etter å ha bestemt det grunnleggende konseptet for operasjonen av gyroscooter, fortsatte forfatteren til direkte montering av kroppen og installasjonen av hoveddelene. Hovedmaterialet var treplater og barer. Treet veier lite, noe som vil påvirke varigheten av batteriladningen positivt, i tillegg blir treverket lett bearbeidet og er en isolator. Fra disse brettene ble det laget en boks der batterier, motorer og mikrokretser skal installeres. Dermed ble en U-formet tredel oppnådd, på hvilken hjul og motorer er montert ved bruk av bolter.
Overføring av motorkraft til hjulene vil gå gjennom giroverføring. Når du legger hovedkomponentene i Segway-huset, er det veldig viktig å sørge for at vekten fordeles jevnt når Segway bringes i en vertikal fungerende stilling. Derfor, hvis du ikke tar hensyn til fordelingen av vekt fra tunge batterier, vil arbeidet med å balansere enheten være vanskelig.
I dette tilfellet plasserte forfatteren batteriene bak, slik at for å kompensere for vekten på motoren, som ligger i midten av enheten. elektronisk komponentenheter ble plassert mellom motoren og batteriene. For påfølgende testing ble også en midlertidig startknapp på Segway-håndtaket festet.
Trinn tre: Den elektriske kretsen.
I følge ovenstående diagram ble alle ledningene i Segway-huset implementert. I samsvar med tabellen nedenfor, ble alle utgangene fra Arduino-mikrokontrolleren koblet til motorens kontrollbryggekrets, så vel som til balanseringssensorene.
Følgende diagram viser en vippesensor installert horisontalt, mens kontrollsensoren ble installert vertikalt langs Y-aksen.
Trinn fire: Test og konfigurer enheten.
Etter forrige trinn mottok forfatteren modellen Segway for testing.
Når du utfører testing, er det viktig å ta hensyn til faktorer som testområdet, samt verneutstyr i form av beskyttelsesskjold og hjelm for føreren.
Forfatteren bestemte seg for å begynne å teste Segway ved å laste ned koden til mikrokontrolleren og sjekke forbindelsen til kontrollkretser og sensorer.
programvare:
Arduino Terminal er flott for å sjekke funksjonaliteten til koden, så vel som mulig å søke etter problemer for den påfølgende feilsøkingen. Det er viktig å justere forsterkningen til PID-kontrolleren riktig, noe som vil avhenge av parameterne til den brukte motoren.
Etter justering av regulatoren tilføres strømmen til kontrolleren, og sensorene går i ventemodus. Deretter trykkes på startknappen, og motorene slås på. Ved å vippe Segway, kontrollerer sjåføren bevegelsen på grunn av arbeidet med balanseringsalgoritmen.
Videoen nedenfor viser driften av den samlede hovercraft-enheten: