Ez a cikk megvizsgálja az önkiegyensúlyozó jármű vagy egyszerűen a Segway létrehozását. Az eszköz létrehozásához szinte minden anyag könnyen hozzáférhető.
Maga az eszköz egy olyan platform, amelyen a vezető áll. A test megdöntésével két villamos motort az áramkör láncán és a kiegyensúlyozásért felelős mikrovezérlők vezérlik.
anyagok:
- Vezeték nélküli XBee vezérlőmodul.
Microcontrollers Arduino
-akkumulyatory
InvenSense MPU-6050 érzékelő a “GY-521” modulon,
-fa rúd
-gombot
két kerék
és így tovább, a cikkben és a fényképekben megjelölve.
Első lépés: Határozza meg a szükséges tulajdonságokat és tervezze meg a rendszert.
Az eszköz létrehozásakor a szerző megpróbált beleilleszkedni a következő paraméterekbe:
- átjárhatóság és erő, amely a kavicsos szabad mozgáshoz is szükséges
- elegendő kapacitású akkumulátorok, amelyek lehetővé teszik a készülék folyamatos működését legalább egy órán keresztül
-a vezeték nélküli vezérlés lehetőségének biztosítása, valamint az eszköz működésével kapcsolatos adatok rögzítése SD-kártyára az azonosítás és a hibaelhárítás érdekében.
Ezenkívül kívánatos, hogy egy ilyen eszköz létrehozásának költségei olcsóbbak legyenek, mint egy eredeti terepjáró fedélzeti tábla rendelése.
Az alábbi ábra szerint láthatja az önkiegyensúlyozó jármű kapcsolási rajzát.
Az alábbi kép a giroszkóp-meghajtó operációs rendszerét mutatja.
A Segway rendszerek vezérlésére szolgáló mikrovezérlő választása sokféle, az árkategóriák miatt az Arduino rendszer szerzője a legelőnyösebb. Ilyen vezérlők, mint az Arduino Uno, az Arduino Nano, vagy megtehetik az ATmega 328-at különálló chipként.
A kettős hídmotor vezérlő áramkörének tápfeszültségére 24 V-os tápfeszültségre van szükség. Ezt a feszültséget könnyen lehet elérni 12 V-os autós akkumulátorok soros csatlakoztatásával.
A rendszert úgy tervezték, hogy a motorok csak az indítógomb lenyomásakor tápláljanak energiát, így a gyors leállításhoz csak engedjék el. Ugyanakkor az Arduino platformnak támogatnia kell a soros kommunikációt mind a motorok hídvezérlő áramkörével, mind a vezeték nélküli vezérlőmodullal.
A „GY-521” modul InvenSense MPU-6050 érzékelőjének köszönhetően, amely felgyorsítja a gyorsulást és elvégzi a giroszkóp funkcióit, megmérjük a dőlési paramétereket.Az érzékelőt két különálló bővítőkártyán helyezte el. Az l2c busz kommunikál az Arduino mikrovezérlővel. Ezenkívül a 0x68 című döntési érzékelőt úgy programozták, hogy minden 20 ms-ban lekérdezzen, és megszakítsa az Arduino mikrovezérlőt. Egy másik érzékelő címe 0x69, és közvetlenül az Arduino-hoz húzzák.
Amikor a felhasználó belép a robogó peronjára, aktiválódik a terhelés-kapcsoló, amely aktiválja az algoritmus módot a Segway kiegyensúlyozására.
Második lépés: Készítsen egy léggömb testét és telepítse az alapelemeket.
Miután meghatározta a giroszkóp működési rendszerének alapfogalmát, a szerző folytatta a karosszéria közvetlen összeszerelését és a fő alkatrészek felszerelését. A fő anyag fadeszkák és rudak voltak. A fa kevés súlyú, ami pozitívan befolyásolja az akkumulátor töltésének időtartamát, emellett a fa könnyen feldolgozható és szigetelő anyag. Ezekből a táblákból egy doboz készült, amelybe elemek, motorok és mikroáramkörök kerülnek beszerelésre. Így egy U alakú fa alkatrészt kaptak, amelyre a kerekek és a motorok csavarokkal vannak felszerelve.
A motor teljesítményének a kerekekhez történő továbbítása sebességváltón keresztül megy keresztül. A fő alkatrészeknek a Segway házba történő felszerelésekor nagyon fontos ellenőrizni, hogy a súly egyenletesen van-e elosztva, amikor a Segway függőleges helyzetbe kerül. Ezért, ha nem veszi figyelembe a nehéz elemek súlyának megoszlását, akkor az eszköz kiegyensúlyozása nehézkes lesz.
Ebben az esetben a szerző hátul helyezte az elemeket, hogy a készülék közepén található motor súlyának kompenzálása érdekében. elektronikus az alkatrészeket a motor és az akkumulátorok közé helyezték. A későbbi teszteléshez egy ideiglenes indítógombot is csatoltunk a Segway fogantyújára.
Harmadik lépés: Az elektromos áramkör.
A fenti ábra szerint a Segway ház összes vezetékét beépítették. Ezenkívül, az alábbi táblázatnak megfelelően, az Arduino mikrovezérlő összes kimenete a motor hídvezérlő áramköréhez, valamint a kiegyensúlyozó érzékelőkhöz kapcsolódik.
Az alábbi ábra vízszintesen felszerelt dőlésérzékelőt mutat, miközben a vezérlőérzékelőt függőlegesen az Y tengely mentén telepítették.
Negyedik lépés: Tesztelje és konfigurálja az eszközt.
Az előző lépések után a szerző megkapta a modell Segway a teszteléshez.
A vizsgálat elvégzésekor fontos figyelembe venni olyan tényezőket, mint a vizsgálati terület biztonsága, valamint a védőfelszerelések védőpajzsok és sisak formájában a vezető számára.
A szerző úgy döntött, hogy elindítja a Segway tesztelését, ha letölti a kódot a mikrovezérlőbe, és ellenőrzi annak kapcsolatát a vezérlő áramkörökkel és érzékelőkkel.
Szoftver:
Az Arduino Terminal kiválóan alkalmas a kód funkcionalitásának ellenőrzésére, valamint a lehetséges hibakeresésre a későbbi hibakeresés során. Fontos, hogy helyesen állítsuk be a PID-vezérlő erősítését, amely a használt motor paramétereitől függ.
A szabályozó beállítása után tápellátást kap a vezérlő, és az érzékelők készenléti állapotba lépnek. Ezután megnyomja a Start gombot, és a motorok bekapcsolnak. A Segway megdöntésével a vezető ellenőrzi a mozgást a kiegyensúlyozó algoritmus működése miatt.
Az alábbi videó bemutatja a összeszerelt légpárnás eszköz működését: