Ευαίσθητο στην πίεση ηλεκτρικό skateboard: 7 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:37

Αυτό το διδακτικό δημιουργήθηκε για να εκπληρώσει την απαίτηση έργου του Makecourse στο Πανεπιστήμιο της Νότιας Φλόριντα (www.makecourse.com). Το παρακάτω διδακτικό θα εξηγήσει τη διαδικασία κατασκευής ενός ηλεκτρικού skateboard που χρησιμοποιεί ένα μαξιλάρι ευαίσθητο στην πίεση ως ελεγκτή ταχύτητας. Το τακάκι λειτουργεί μαζί με μια πλακέτα Arduino Uno καθώς και έναν ηλεκτροκινητήρα και esc (ηλεκτρονικός ελεγκτής ταχύτητας).

Επισυνάπτεται ένα βίντεο που δίνει μια επισκόπηση ολόκληρου του έργου.

Βήμα 1: Λίστα μερών

Για να φτιάξετε αυτόν τον πίνακα, θα χρειαστείτε τα ακόλουθα στοιχεία.

1. Ένα πλήρες skateboard, με κατάστρωμα, φορτηγά, τροχούς και ρουλεμάν.

2. Μια πλακέτα μικροελεγκτή Arduino. Χρησιμοποίησα έναν πίνακα Uno, τον οποίο μπορείτε να βρείτε εδώ.

3. Ένα κύκλωμα ψωμιού. Το Half Size είναι περισσότερο από αρκετό για αυτήν την εφαρμογή.

4. Velostat, ένα ημιαγώγιμο φύλλο που θα χρησιμοποιηθεί για το μαξιλάρι πίεσης, το οποίο μπορείτε να αγοράσετε εδώ.

5. Ένας ηλεκτρικός κινητήρας χωρίς ψήκτρες. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε διαφορετικούς κινητήρες kv ανάλογα με τον προϋπολογισμό και τις προτιμήσεις ταχύτητας. Στην κατασκευή μου χρησιμοποίησα έναν κινητήρα 280 kv που μπορείτε να βρείτε εδώ.

6. Ένας ηλεκτρονικός ελεγκτής ταχύτητας (esc) για ραδιοελεγχόμενα οχήματα. Βεβαιωθείτε ότι αγοράσατε ένα esc με υψηλότερη ένταση ρεύματος από αυτό που απαιτεί ο κινητήρας. Πήγα με αυτό το χειριστήριο.

7. Μπαταρίες, χρησιμοποίησα τέσσερις μπαταρίες Li-po 3s για να ταιριάξω με τον προϋπολογισμό μου, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τους προτιμώμενους τύπους μπαταριών εφόσον είναι συμβατοί με το esc σας και θα βγάλουν αρκετό ρεύμα για να τροφοδοτήσετε τον κινητήρα σας. Αυτές είναι οι μπαταρίες που χρησιμοποιούνται σε αυτήν την κατασκευή.

8. Αρσενικοί σύνδεσμοι Bullet για τις συνδέσεις της μπαταρίας. Μπορείτε να βρείτε ένα πακέτο που έχει και ανδρικές και θηλυκές συνδέσεις εδώ.

9. Gears/Τροχαλίες για το σύστημα μετάδοσης κίνησης. Η κατασκευή μου χρησιμοποίησε ένα μικρό γρανάζι 14 δοντιών και ένα μεγάλο γρανάζι 36 δοντιών. Τα αρχεία του Solidworks Part επισυνάπτονται παρακάτω.

10. Ένας ιμάντας χρονισμού.

11. Ένα κουτί για να στεγάσει τα ηλεκτρονικά. Αυτό μπορεί να είναι ένα δικό σας σχέδιο ή μπορείτε να τροποποιήσετε αυτήν την περίπτωση αρκετά εύκολα.

Βήμα 2: Συναρμολόγηση του αισθητήρα πίεσης Velostat

Το Velostat είναι ένα ηλεκτρικά αγώγιμο υλικό που πωλείται ως υλικό συσκευασίας. Έχει μια μοναδική ιδιότητα που το καθιστά χρήσιμο ως αισθητήρα πίεσης, ο οποίος ποικίλλει από ηλεκτρική αντίσταση ανάλογα με την ποσότητα πίεσης που ασκείται σε αυτό. Για να επωφεληθείτε από αυτήν την ιδιότητα, πρέπει να περάσετε ένα ηλεκτρικό ρεύμα μέσω αυτής.

Για να ξεκινήσετε τη συναρμολόγηση του αισθητήρα, θα πρέπει να κόψετε ένα κομμάτι του velostat στο μέγεθος και το σχήμα που προτιμάτε. Λάβετε υπόψη ότι αυτό θα τοποθετηθεί πάνω από το skateboard όπου κάθεται το μπροστινό σας πόδι, οπότε βασίστε το μέγεθός σας στον πίνακα που χρησιμοποιείτε.

Κόψτε δύο κομμάτια αγώγιμου φύλλου σε μέγεθος ελαφρώς μικρότερο από το velostat. Οικιακό αλουμινόχαρτο με εργασία για αυτό.

Στη συνέχεια θα χρειαστεί να κόψετε και να αφαιρέσετε την καλωδίωση του αισθητήρα. Χρησιμοποιώντας σύρμα 18-20 gage, αφαιρέστε περίπου δύο έως τρεις ίντσες από τη μόνωση στο τέλος δύο καλωδίων.

Συνδέστε κάθε σύρμα σε ένα από τα φύλλα αλουμινίου σας και, στη συνέχεια, τοποθετήστε κάθε φύλλο στις αντίθετες πλευρές του μαξιλαριού Velostat.

Τώρα έχετε συναρμολογήσει τον ολοκληρωμένο αισθητήρα πίεσης.

Βήμα 3: Καλωδίωση του κυκλώματος Arduino

Μόλις συναρμολογηθεί ο αισθητήρας πίεσης, θα πρέπει να τον συνδέσετε στην πλακέτα Arduino Uno. Ανατρέξτε στην παραπάνω φωτογραφία ως σχηματική καλωδίωση.

Συγκολλήστε τα καλώδια από τον αισθητήρα σε καλώδια άλματος για το Arduino. Αυτά θα χρησιμοποιηθούν ως θετικά και αρνητικά αποτελέσματα.

Συνδέστε την έξοδο 5V στην αναλογική πλευρά του Arduino στη θετική λωρίδα σε ένα breadboard και συνδέστε το θετικό καλώδιο (Κόκκινο σύρμα στα αριστερά της εικόνας) με το θετικό κανάλι στο breadboard.

Συνδέστε το αρνητικό καλώδιο (μπλε σύρμα στα αριστερά της εικόνας) με το breadboard και, στη συνέχεια, τρέξτε μια αντίσταση 120 Ohm από το αρνητικό καλώδιο στο breadboard σε άλλο μέρος του breadboard. Αυτό θα χρησιμεύσει ως διαχωριστής τάσης, ώστε να μπορείτε να πάρετε την τάση εξόδου από τον αισθητήρα και να τον μετατρέψετε σε χρησιμοποιήσιμα δεδομένα στο Arduino.

Συνδέστε την αντίσταση στο έδαφος της σανίδας και αλέστε την σανίδα στο Arduino.

Συνδέστε ένα σύρμα στη σανίδα ψωμιού στη λωρίδα που περιέχει το αρνητικό καλώδιο και την αντίσταση για το διαχωριστή τάσης. Φροντίστε να το συνδέσετε στην αντίθετη πλευρά της αντίστασης από το αρνητικό καλώδιο. Εκτελέστε αυτό το καλώδιο σε αναλογική είσοδο στην πλακέτα Arduino. Αυτό θα είναι όπου το Arduino λαμβάνει το σήμα ότι θα μετατραπεί σε απόκριση γκαζιού.

Τέλος, συνδέστε τους βραχυκυκλωτήρες στις θετικές και αρνητικές λωρίδες (πορτοκαλί και πράσινα σύρματα στο διάγραμμα) του ψωμιού, μαζί με έναν ακόμη βραχυκυκλωτήρα που συνδέεται με το Arduino. Βεβαιωθείτε ότι έχετε συνδέσει αυτόν τον τελευταίο βραχυκυκλωτήρα σε μια ψηφιακή ακίδα που έχει επισημανθεί ως ακίδα PWM. Αυτές θα είναι οι είσοδοι ισχύος και σήματος στο esc σας.

Βήμα 4: Προγραμματισμός του Arduino

Χρησιμοποιώντας το Arduino IDE, δημιουργήστε ένα σκίτσο που θα λάβει το σήμα για τον αισθητήρα σας και θα το αντιστοιχίσετε σε απόκριση γκαζιού. Θα πρέπει να συμπεριλάβετε τη βιβλιοθήκη Servo που συνοδεύει το IDE. Οι παραπάνω εικόνες δείχνουν το σκίτσο μου και έχω επισυνάψει το αρχείο του προγράμματος παρακάτω.

Διαβάστε τις σχολιασμένες γραμμές για μια πιο σαφή περιγραφή του σκίτσου.

Βήμα 5: Συναρμολόγηση του κυκλώματος ισχύος και ελέγχου κινητήρα

Ανάλογα με τις μπαταρίες που αγοράσατε για την κατασκευή σας, αυτό το βήμα μπορεί να διαφέρει ελαφρώς.

Η κατασκευή μου απαιτούσε 4 μπαταρίες να λειτουργούν παράλληλα για να επιτευχθεί το απαραίτητο ρεύμα.

Για να συνδέσετε τις μπαταρίες στο ESC, θα πρέπει να κολλήσετε συνδέσεις μπαταρίας στο ESC. Χρησιμοποιώντας σύρμα 10 gage, κολλήστε ένα καλώδιο για κάθε μπαταρία στα θετικά και αρνητικά καλώδια του ESC. Βεβαιωθείτε ότι έχετε αφήσει αρκετό καλώδιο για να φτάσετε στις μπαταρίες σας, οπότε σκεφτείτε ότι τοποθετείτε την μπαταρία πριν ξεκινήσετε αυτό το βήμα.

Στη συνέχεια, κολλήστε κάθε θετικό και αρνητικό σύρμα σε έναν αρσενικό σύνδεσμο σφαίρας. Λάβετε υπόψη σε ποια μπαταρία θα συνδέσετε αυτά τα βύσματα για να διατηρήσετε την καλωδίωση σας απλή και καθαρή.

Συνδέστε την πλευρά εξόδου σήματος του ESC στον κινητήρα χωρίς ψήκτρες.

Συνδέστε τα μικρά καλώδια σήματος από το ESC στους βραχυκυκλωτήρες στο ψωμί από το τέλος του προηγούμενου βήματος.

Βήμα 6: Τοποθέτηση της διάταξης κινητήρα

Ο κινητήρας θα έχει ένα σημείο στερέωσης από το εργοστάσιο, αλλά θα χρειαστεί να κατασκευάσετε ένα στήριγμα για να το στερεώσετε στον πίνακα. Χρησιμοποίησα ένα λεπτό κομμάτι λαμαρίνας, κομμένο και λυγισμένο στο μέγεθος.

Ευθυγραμμίστε τον κινητήρα σας εκεί που θα θέλατε να τοποθετηθεί στο στήριγμα και ανοίξτε τρύπες. Συνδέστε το μοτέρ στη βάση.

Θα θέλετε να συνδέσετε τα γρανάζια χρονισμού στον κινητήρα και στον τροχό του οδηγού σας, ώστε να μπορείτε να τοποθετήσετε τον κινητήρα με την ένταση της ζώνης.

Συνδέστε τον ιμάντα στον κινητήρα και ευθυγραμμίστε εκεί που πρέπει να τοποθετηθεί το στήριγμα. Τρυπήστε τρύπες για την τοποθέτηση του κινητήρα στην πλακέτα και βιδώστε το στήριγμα του κινητήρα στην πλακέτα.

Βήμα 7: Τελική συνέλευση συμβουλίου

Πάρτε τη θήκη για τα ηλεκτρονικά σας και ανοίξτε μια τρύπα στο μπροστινό μέρος της, περίπου μια ίντσα σε διάμετρο, έτσι ώστε να είναι αρκετά μεγάλη για να χωράνε τα βύσματα της μπαταρίας.

Θα χρειαστεί να καθορίσετε την τοποθέτηση της θήκης των ηλεκτρονικών σας και να ανοίξετε τρύπες στο κάτω μέρος της. Τρυπήστε τρύπες που ταιριάζουν με τις οπές στερέωσης στη θήκη στο skateboard και βιδώστε τη θήκη στο κατάστρωμα. Βεβαιωθείτε ότι το έχετε τοποθετήσει με το κάτω μέρος της θήκης στην πλακέτα για εύκολη πρόσβαση στα ηλεκτρονικά.

Τοποθετήστε τις μπαταρίες και το ESC στη θέση τους στο κουτί και βγάλτε τα καλώδια από την τρύπα στο μπροστινό μέρος. Συνδέστε τον προσαρμογέα 9V στο Arduino και συνδέστε τις μπαταρίες στο ESC. Συνδέστε το ESC στους βραχυκυκλωτήρες στο ψωμί και συνδέστε τον κινητήρα στην πρίζα.

Το ESC στη λίστα μερών είναι προ-προγραμματισμένο και θα λειτουργήσει αμέσως, ωστόσο δεν θα είναι όλοι οι ελεγκτές και ίσως χρειαστεί να δείτε τις οδηγίες για τον προγραμματιστή σας.