Šiame straipsnyje bus nagrinėjama, kaip sukurti pusiausvyrą užtikrinančią transporto priemonę arba tiesiog „Segway“. Beveik visos šio prietaiso kūrimo medžiagos yra lengvai prieinamos.
Pats įrenginys yra platforma, ant kurios stovi vairuotojas. Pakreipdami kūną, du elektros varikliai valdomi per grandinių grandinę ir mikrovaldiklius, atsakingus už balansavimą.
Medžiagos:
- Belaidis „XBee“ valdymo modulis.
mikrovaldiklis Arduino
-baterijos
„InvenSense MPU-6050“ jutiklis „GY-521“ modulyje,
-mediniai strypai
mygtukas
du ratai
ir tt, nurodyti straipsnyje ir nuotraukose.
Pirmas žingsnis: nustatykite reikiamas charakteristikas ir suprojektuokite sistemą.
Kurdamas šį įrenginį autorius bandė priderinti tokius parametrus kaip:
- pralaidumas ir galia, reikalinga laisvam judėjimui net ant žvyro
- pakankamos talpos baterijos, užtikrinančios bent valandą nepertraukiamo prietaiso veikimo
- suteikti belaidžio valdymo galimybę, taip pat įrašyti duomenis apie įrenginio veikimą į SD kortelę, kad būtų galima nustatyti ir pašalinti triktis.
Be to, pageidautina, kad tokio prietaiso sukūrimo išlaidos būtų mažesnės nei originalaus visureigio užvedimo lentos užsakymas.
Pagal žemiau pateiktą diagramą galite pamatyti savaime balansuojančios transporto priemonės schemą.
Šiame paveikslėlyje parodyta giroskopo pavaros veikimo sistema.
Mikrokontrolerio pasirinkimas „Segway“ sistemoms valdyti yra įvairus, „Arduino“ sistemos autorius yra mieliausias dėl kainų kategorijų. Tai padarys tokie valdikliai kaip „Arduino Uno“, „Arduino Nano“ arba galite pasiimti „ATmega 328“ kaip atskirą lustą.
Dviejų tiltų variklio valdymo grandinei maitinti reikalinga 24 V maitinimo įtampa. Ši įtampa lengvai pasiekiama sujungus 12 V automobilių akumuliatorius iš eilės.
Sistema suprojektuota taip, kad varikliui energija tiekiama tik paspaudus paleidimo mygtuką, todėl norint greitai sustabdyti, tiesiog atleiskite. Tuo pačiu metu „Arduino“ platforma turi palaikyti nuoseklųjį ryšį tiek su variklių tiltelio valdymo grandine, tiek su belaidžiu valdymo moduliu.
Dėl „InvenSense MPU-6050“ jutiklio „GY-521“ modulyje, kuris apdoroja pagreitį ir vykdo giroskopo funkcijas, matuojami pakreipimo parametrai.Jutiklis buvo ant dviejų atskirų išplėtimo kortelių. „L2c“ autobusas susisiekia su „Arduino“ mikrovaldikliu. Be to, pakreipimo jutiklis, kurio adresas 0x68, buvo užprogramuotas taip, kad apklausa vyktų kas 20 ms ir trikdytų „Arduino“ mikrovaldiklį. Kitas jutiklis turi adresą 0x69 ir jis traukiamas tiesiai į Arduino.
Kai vartotojas patenka į motorolerio platformą, įjungiamas apkrovos ribų jungiklis, kuris suaktyvina algoritmo režimą „Segway“ balansavimui.
Antras žingsnis: sukurkite motorolerio korpusą ir įdiekite pagrindinius elementus.
Nustatęs pagrindinę giroskopo veikimo schemos koncepciją, autorius ėmėsi tiesioginio savo korpuso surinkimo ir pagrindinių dalių montavimo. Pagrindinė medžiaga buvo medinės lentos ir strypai. Medis sveria mažai, o tai teigiamai paveiks baterijos įkrovimo trukmę, be to, mediena yra lengvai apdorojama ir yra izoliatorius. Iš šių plokščių buvo padaryta dėžutė, kurioje bus sumontuotos baterijos, varikliai ir mikroschemos. Taigi buvo gauta U formos medinė dalis, ant kurios ratai ir varikliai tvirtinami varžtais.
Variklio galia ratams bus perduodama pavarų dėže. Klojant pagrindinius komponentus „Segway“ korpuse, labai svarbu įsitikinti, kad svoris pasiskirsto tolygiai, kai „Segway“ pastatytas į darbinę vertikalią padėtį. Todėl, jei neatsižvelgiate į svorio pasiskirstymą iš sunkiųjų akumuliatorių, tada subalansuoti įrenginį bus sunku.
Šiuo atveju autorius padėjo baterijas gale, kad kompensuotų variklio, kuris yra įrenginio centre, svorį. Elektroninis komponentai buvo įtaisyti tarp variklio ir akumuliatorių. Vėlesniems bandymams taip pat buvo pritvirtintas laikinas paleidimo mygtukas ant „Segway“ rankenos.
Trečias žingsnis: elektros grandinė.
Pagal aukščiau pateiktą schemą, visi laidai Segway korpuse buvo įgyvendinti. Taip pat pagal žemiau pateiktą lentelę visi „Arduino“ mikrovaldiklio išėjimai buvo prijungti prie variklio tilto valdymo grandinės, taip pat prie balansavimo jutiklių.
Šioje diagramoje parodytas pakreipimo jutiklis, sumontuotas horizontaliai, o valdymo jutiklis buvo sumontuotas vertikaliai išilgai Y ašies.
Ketvirtas žingsnis: išbandykite ir sukonfigūruokite įrenginį.
Atlikęs ankstesnius veiksmus, autorius gavo modelis Segway testavimui.
Atliekant bandymus, svarbu atsižvelgti į tokius veiksnius kaip bandymo vietos sauga, taip pat į apsaugines priemones, kurių forma yra apsauginiai skydai ir vairuotojo šalmas.
Autorius nusprendė pradėti išbandyti „Segway“ atsisiųsdamas kodą į mikrovaldiklį ir patikrinęs jo ryšį su valdymo grandinėmis ir jutikliais.
Programinė įranga:
„Arduino“ terminalas yra puikus norint patikrinti kodo funkcionalumą, taip pat galimą problemų paiešką, norint juos vėliau derinti. Svarbu teisingai sureguliuoti PID valdiklio stiprinimą, kuris priklausys nuo naudojamo variklio parametrų.
Pakoregavus reguliatorių, valdikliui tiekiama energija, o jutikliai pereina į budėjimo būseną. Tada paspaudžiamas paleidimo mygtukas, o varikliai įsijungia. Pakreipdamas Segway, vairuotojas kontroliuoja judesį dėl balansavimo algoritmo darbo.
Žemiau pateiktame vaizdo įraše parodyta, kaip veikia surinktas skraidymo aparatas: