Tässä artikkelissa tarkastellaan tasapainotetun ajoneuvon tai yksinkertaisesti Segwayn luomista. Lähes kaikki tämän laitteen luomiseen tarvittavat materiaalit ovat helposti saatavilla.
Itse laite on alusta, jolla kuljettaja seisoo. Kori kallistamalla kahta sähkömoottoria ohjataan tasapainottamisesta vastuussa olevien piiri- ja mikro-ketjujen kautta.
materiaalit:
- Langaton XBee-ohjausmoduuli.
mikro Työläs
-akkumulyatory
InvenSense MPU-6050 -anturi “GY-521” -moduulissa,
-puiset palkit
-painiketta
kaksi pyörää
ja niin edelleen, merkitty artikkelissa ja valokuvissa.
Vaihe yksi: Määritä vaadittavat ominaisuudet ja suunnittele järjestelmä.
Laitetta luotaessa kirjoittaja yritti sopia sellaisiin parametreihin kuin:
- vapaata liikkuvuutta varten tarvittava läpäisevyys ja voima jopa soralla
- akut, joiden kapasiteetti on riittävä vähintään yhden tunnin laitteen jatkuvan toiminnan varmistamiseen
- Tarjoaa mahdollisuuden langattomasti hallita ja tallentaa tietoja laitteen toiminnasta SD-kortille tunnistamiseksi ja vianmääritykseksi.
Lisäksi on toivottavaa, että tällaisen laitteen luomiskustannukset ovat pienemmät kuin alkuperäisen maastoajoneuvon alkuperäisjärjestys.
Alla olevan kaavion mukaan voit nähdä tasapainotetun ajoneuvon kytkentäkaavion.
Seuraava kuva näyttää gyroskooppiaseman käyttöjärjestelmän.
Mikrokontrollerin valinta Segway-järjestelmien ohjaamiseksi on monipuolinen, Arduino-järjestelmän tekijä on edullisin hintaluokkiensa vuoksi. Tällaiset ohjaimet kuten Arduino Uno, Arduino Nano ovat sopivia tai voit ottaa ATmega 328: n erillisenä siruna.
Kaksisiltamoottorin ohjauspiirin syöttämiseksi tarvitaan 24 V: n syöttöjännite, tämä jännite saavutetaan helposti kytkemällä 12 V: n autoakut sarjaan.
Järjestelmä on suunniteltu siten, että moottorit saavat virtaa vain käynnistyspainiketta painettaessa, joten vapauta se vain nopeaa pysähtymistä varten. Samanaikaisesti Arduino-alustan on tuettava sarjaviestintää moottoreiden siltojen ohjauspiirin ja langattoman ohjausmoduulin kanssa.
InvenSense MPU-6050 -anturin takia “GY-521” -moduulissa, joka prosessoi kiihtyvyyttä ja suorittaa gyroskoopin toimintoja, kallistusparametrit mitataan.Anturi sijaitsi kahdessa erillisessä laajennuskortissa. L2c-väylä on yhteydessä Arduino-mikrokontrollerin kanssa. Lisäksi kallistusanturi, jonka osoite on 0x68, on ohjelmoitu siten, että se kysyy joka 20. ms ja aiheuttaa keskeytykset Arduino-mikrokontrollerille. Toisella anturilla on osoite 0x69 ja se vedetään suoraan Arduinoon.
Kun käyttäjä tulee skootterin tasolle, kuormarajakytkin aktivoituu, mikä aktivoi algoritmitilan Segwayn tasapainottamiseksi.
Vaihe toinen: Luo hoverboardin runko ja asenna peruselementit.
Määritettyään gyroskooderin toimintamallin perusajatuksen, kirjailija jatkoi rungonsa suoraa kokoamista ja pääosien asentamista. Päämateriaalina olivat puulaudat ja -palkit. Puu painaa vähän, mikä vaikuttaa positiivisesti akun latauksen kestoon, lisäksi puu on helppo käsitellä ja se on eriste. Näistä levyistä tehtiin laatikko, johon paristot, moottorit ja mikropiirit asennetaan. Siten saatiin U-muotoinen puinen osa, johon pyörät ja moottorit kiinnitettiin pulteilla.
Moottorin tehon siirto pyörille tapahtuu vaihdevaihteiston kautta. Kun asetat pääkomponentteja Segway-koteloon, on erittäin tärkeää varmistaa, että paino jakautuu tasaisesti, kun Segway saatetaan pystysuoraan työasentoon. Siksi, jos et ota huomioon raskaiden paristojen painon jakautumista, laitteen tasapainotus on vaikeaa.
Tässä tapauksessa tekijä asetti paristot takaosaan, jotta kompensoida laitteen keskellä sijaitsevan moottorin painoa. elektroninen komponenttilaitteet sijoitettiin moottorin ja akkujen väliin. Seuraavaa testausta varten myös Segway-kahvaan kiinnitettiin väliaikainen käynnistyspainike.
Vaihe kolme: Sähköpiiri.
Yllä olevan kaavion mukaan kaikki Segway-kotelon johdot toteutettiin. Alla olevan taulukon mukaisesti myös kaikki Arduino-mikrokontrollerin lähdöt oli kytketty moottorin ohjaussillan piiriin sekä tasapainotusantureihin.
Seuraava kaavio näyttää vaakasuoraan asennetun kallistusanturin samalla kun ohjausanturi asennettiin pystysuoraan Y-akselia pitkin.
Vaihe neljä: Testaa ja määritä laite.
Edellisten vaiheiden jälkeen kirjoittaja sai malli Segway testattavaksi.
Testausta suoritettaessa on tärkeää ottaa huomioon muun muassa testialueen turvallisuus, samoin kuin suojalaitteet, jotka ovat suojakilpeinä ja kypärä kuljettajalle.
Kirjoittaja päätti aloittaa Segwayn testauksen lataamalla koodin mikro-ohjaimeen ja tarkistamalla sen yhteyden ohjauspiireillä ja antureilla.
ohjelmisto:
Arduino Terminal sopii täydellisesti koodin työkyvyn tarkistamiseen sekä mahdollisiin ongelmien etsimiseen seuraavaa virheenkorjausta varten. PID-säätimen vahvistuksen säätäminen on tärkeää oikein, mikä riippuu käytetyn moottorin parametreista.
Säätimen säätämisen jälkeen säätimeen syötetään virtaa ja anturit siirtyvät valmiustilaan. Sitten käynnistyspainiketta painetaan ja moottorit käynnistyvät. Kääntämällä Segwayä kuljettaja ohjaa liikettä tasapainotusalgoritmin työn takia.
Seuraava video näyttää kootun ilma-aluksen toiminnan: