Gör-det-själv-segway på ryska. DIY Segway. Insamling av mekaniska delar

Låt oss prata om hur du kan använda Arduino för att skapa en robot som balanserar som en Segway.

Segway från engelska. Segway är ett tvåhjuligt stående fordon utrustat med en elektrisk drivning. De kallas också gyroscooters eller elektriska skotrar.

Har du någonsin undrat hur Segway fungerar? I den här handledningen kommer vi att försöka visa dig hur du skapar en Arduino-robot som balanserar sig precis som Segway.

För att balansera roboten måste motorerna motstå robotens fall. Denna åtgärd kräver feedback och korrigerande element. Feedbackelement - som ger både acceleration och rotation i alla tre axlarna (). Arduino använder detta för att känna till robotens aktuella orientering. Korrigeringselementet är en kombination av motor och hjul.

Som ett resultat bör du få något liknande den här vän:

Robotkrets

L298N Motor Driver Module:

Kuggväxelmotor likström med hjul:

En självbalanserande robot är i huvudsak en inverterad pendel. Det kan balanseras bättre om masscentrum är högre i förhållande till hjulaxlarna. Ett högre masscentrum betyder ett högre massmoment av tröghet, vilket motsvarar en lägre vinkelacceleration (långsammare fall). Det är därför vi sätter batteripaketet ovanpå. Dock valdes robotens höjd utifrån tillgången på material 🙂

Den färdiga versionen av den självbalanserande roboten kan ses på bilden ovan. På toppen finns sex Ni-Cd-batterier för ström tryckt kretskort... Ett 9-volts batteri används mellan motorerna för motorföraren.

Teori

Enligt styrteori krävs att en viss variabel (i detta fall robotens position) hålls en speciell styrenhet som heter PID (proportionellt integrerat derivat). Var och en av dessa parametrar har en "förstärkning", vanligen kallad Kp, Ki och Kd. PID ger en korrigering mellan önskat värde (eller ingång) och det faktiska värdet (eller utgången). Skillnaden mellan att ange och avsluta kallas "fel".

PID-regulatorn minskar felet till minsta möjliga värde genom att kontinuerligt justera utgången. I vår självbalansering Arduino-robot ingången (som är önskad lutning i grader) ställs in av programvara. MPU6050 läser av robotens nuvarande lutning och matar den till PID-algoritmen, som beräknar motorstyrningen och håller roboten i upprätt läge.

PID kräver att Kp-, Ki- och Kd-värdena är inställda på sina optimala värden. Ingenjörer använder programvara som MATLAB för att automatiskt beräkna dessa värden. Tyvärr kan vi inte använda MATLAB i vårt fall eftersom det kommer att komplicera projektet ännu mer. Istället kommer vi att justera PID-värdena. Så här gör du:

Ställ Kp, Ki och Kd till noll.
Justera Kp. För liten Kp kommer att få roboten att falla eftersom fixen inte räcker. För mycket Kp får roboten att gå vild fram och tillbaka. En bra Kp kommer att få roboten att luta sig fram och tillbaka en hel del (eller svänga lite).
När Kp är inställt justerar du Kd. Ett bra Kd-värde minskar fluktuationerna tills roboten är nästan stabil. Dessutom kommer rätt Kd att hålla roboten även om den trycks in.
Slutligen installera Ki. När den är på, kommer roboten att svänga även om Kp och Kd är inställda, men den stabiliseras över tiden. Rätt Ki-värde förkortar den tid det tar för roboten att stabilisera sig.

Robotens beteende kan ses i videon nedan:

Arduino självbalanserande robotkod

Vi behövde fyra externa bibliotek för att skapa vår robot. PID-biblioteket förenklar beräkningen av värdena P, I och D. LMotorController-biblioteket används för att styra två motorer med L298N-modulen. I2Cdev-biblioteket och MPU6050_6_Axis_MotionApps20-biblioteket är utformade för att läsa data från MPU6050. Du kan ladda ner kod inklusive bibliotek i det här arkivet.

#omfatta #omfatta #include "I2Cdev.h" #include "MPU6050_6Axis_MotionApps20.h" #if I2CDEV_IMPLEMENTATION == I2CDEV_ARDUINO_WIRE #include "Wire.h" #endif #define MIN_ABS_SPEED 20 MPU6050 mpu; // MPU-kontroll / status vars bool dmpReady = false; // set true om DMP init lyckades uint8_t mpuIntStatus; // innehar faktisk avbrottsstatusbyte från MPU uint8_t devStatus; // returnera status efter varje enhetsåtgärd (0 = framgång ,! 0 = fel) uint16_t packetSize; // förväntad DMP-paketstorlek (standard är 42 byte) uint16_t fifoCount; // antal alla byte som för närvarande finns i FIFO uint8_t fifoBuffer; // FIFO-lagringsbuffert // orientering / rörelse vars Quaternion q; // kvaternionsbehållare VectorFloat gravitation; // gravitation vector float ypr; // yaw / pitch / roll container och gravitation vector // PID double originalSetpoint = 173; dubbel börvärde = originalSetpoint; dubbel movingAngleOffset = 0,1; dubbel ingång, utgång; // justera dessa värden för att passa din egen design dubbel Kp = 50; dubbel Kd = 1,4; dubbel Ki = 60; PID pid (& input, & output, & setpoint, Kp, Ki, Kd, DIRECT); dubbel motorSpeedFactorLeft = 0,6; dubbel motorSpeedFactorRight = 0,5; // MOTOR CONTROLLER int ENA = 5; int IN1 = 6; int IN2 = 7; int IN3 = 8; int IN4 = 9; int ENB = 10; LMotorController motorController (ENA, IN1, IN2, ENB, IN3, IN4, motorSpeedFactorLeft, motorSpeedFactorRight); flyktig bool mpuInterrupt = falsk; // indikerar om MPU-avbrottsstift har blivit högt ogiltigt dmpDataReady () (mpuInterrupt = true;) void setup () (// join I2C bus (I2Cdev library do not not this automatically) # if I2CDEV_IMPLEMENTATION == I2CDEV_ARDUINO_WIRE Wire.begin ( ); TWBR = 24; // 400kHz I2C-klocka (200kHz om CPU är 8MHz) #elif I2CDEV_IMPLEMENTATION == I2CDEV_BUILTIN_FASTWIRE Fastwire :: setup (400, true); #endif mpu.initialize (); devStatus = mpu.dmpInitialize // leverera dina egna gyroförskjutningar här, skalad för min känslighet mpu.setXGyroOffset (220); mpu.setYGyroOffset (76); mpu.setZGyroOffset (-85); mpu.setZAccelOffset (1788); // 1688 fabriksinställning för mitt test chip // se till att det fungerade (returnerar 0 om så är fallet) om (devStatus == 0) (// aktiverar DMP, nu när det är klart mpu.setDMPEnabled (true); // aktiverar Arduino avbrottsdetektering attachInterrupt (0 , dmpDataReady, RISING); mpuIntStatus = mpu.getIntStatus (); // ställ in vår DMP Ready-flagga så att huvudslingan () -funktionen vet att det är okej att använda den dmpReady = true; // få förväntad DM P-paketstorlek för senare jämförelse packetSize = mpu.dmpGetFIFOPacketSize (); // ställa in PID pid.SetMode (AUTOMATISK); pid.SetSampleTime (10); pid. SetOutputLimits (-255, 255); ) else (// ERROR! // 1 = initial minnesbelastning misslyckades // 2 = DMP-konfigurationsuppdateringar misslyckades // (om den kommer att gå sönder kommer vanligtvis koden att vara 1) Serial.print (F ("DMP Initialization misslyckades (kod ")); Serial.print (devStatus); Serial.println (F (") ")))) void loop () (// om programmering misslyckades, försök inte göra någonting om (! dmpReady ) return; // vänta på MPU-avbrott eller extra paket (er) tillgängliga medan (! mpuInterrupt && fifoCount< packetSize) { //no mpu data - performing PID calculations and output to motors pid.Compute(); motorController.move(output, MIN_ABS_SPEED); } // reset interrupt flag and get INT_STATUS byte mpuInterrupt = false; mpuIntStatus = mpu.getIntStatus(); // get current FIFO count fifoCount = mpu.getFIFOCount(); // check for overflow (this should never happen unless our code is too inefficient) if ((mpuIntStatus & 0x10) || fifoCount == 1024) { // reset so we can continue cleanly mpu.resetFIFO(); Serial.println(F("FIFO overflow!")); // otherwise, check for DMP data ready interrupt (this should happen frequently) } else if (mpuIntStatus & 0x02) { // wait for correct available data length, should be a VERY short wait while (fifoCount < packetSize) fifoCount = mpu.getFIFOCount(); // read a packet from FIFO mpu.getFIFOBytes(fifoBuffer, packetSize); // track FIFO count here in case there is >1 tillgängligt paket // (detta låter oss omedelbart läsa mer utan att vänta på ett avbrott) fifoCount - = packetSize; mpu.dmpGetQuaternion (& q, fifoBuffer); mpu.dmpGetGravity (& gravitation, & q); mpu.dmpGetYawPitchRoll (ypr, & q, & gravitation); ingång = ypr * 180 / M_PI + 180; ))

Kp-, Ki-, Kd-värden fungerar eller kanske inte. Om de inte gör det, följ stegen ovan. Observera att lutningen är inställd på 173 grader i koden. Du kan ändra detta värde om du vill, men notera att detta är lutningsvinkeln som roboten måste bibehålla. Om dina motorer är för snabba kan du också justera värdena för motorSpeedFactorLeft och motorSpeedFactorRight.

Det var allt tills vidare. Vi ses.

Hoverboard inuti

Grundläggande detaljer

Vad består en gyroscooter av? Om du tittar från sidan är gyroscootern en intressant enhet. Den första är en arbetsplattform eller styrelse. Det är på det som en person står upp och försöker upprätthålla balans, driver, driver eller faller. På sidorna av plattformen finns två hjul, det är de som ger oss förmågan att köra och gå framåt eller bakåt.

Låt oss ta en titt på plattformen först. Arbetsplattformen är uppdelad i två delar, höger och vänster. Bara höger och vänster fot. Detta görs för att kunna vända åt höger eller vänster, bara genom att trycka på tån på dessa plattformar.

Hur fungerar en gyroscooter?

Mini segway-enhet

Hjul

Det finns två hjul på sidorna. Vanligtvis är hoverboards av fyra typer, och de skiljer sig åt i hjulenas klass och storlek. Den första klassen av svävarbrädor är barnen svävarbräda med 4,5-tums hjul. Liten storlek hjul gör svävarbrädan väldigt obekväm och oåtkomlig i vissa delar av vägen.

Nästa klass är 6,5-tums hoverboard. Den har redan en större hjuldiameter, men den är också endast avsedd för körning på plana ytor... Hoverboard 8 tum, är det gyllene medelvärdet bland alla gyroboards. Han har optimal storlek hjul som kan färdas på nästan vilken väg som helst.

Och den största är SUV: n av alla minisegwayer - 10-tums hoverboard. Det här är en modell som har intressant funktion, förutom stora hjul, har dessa hjul ett kammarsystem. Det vill säga hjulen är uppblåsbara, de har en mjukare åktur och sådana gyroskoter är mer slitstarka än mindre prototyper.

Hus

Kroppen på alla svävarbrädor är gjord av olika material men med samma funktion. Överallt täcker huset hjulen och skyddar dem från stänk, smuts, vatten, snö och damm. Hoverboards med små hjul 4.5 och 6 är vanligtvis gjorda av vanlig plast. Eftersom dessa modeller är utformade för att köra på en plan väg och inte utvecklar sådana hög hastighet, då beslutade ingenjörerna att inte installera dyr plast och därmed inte höja priset på svävarbrädan.

I en svävarbräda med 8-tums hjul är skroven gjorda av olika material som från vanlig plast och kolfiber, slagtålig magnesiumplast. Sådan plast tål nästan alla fysiska stötar och stötar. Kol är till exempel också ett lätt material, vilket minskar belastningen på elmotorer och minskar batteriets urladdningshastighet.

Motorer

När du har tagit bort kåpan ska du se en elmotor på sidorna närmare hjulet. Elmotorer har olika kapacitet. Genomsnittsvärdet för alla minisegwayer är 700 watt på båda hjulen. Eller 350 watt per hjul. Faktum är att elmotorer för gyroskoter fungerar oberoende av varandra. Det ena hjulet kan gå i en hastighet och det andra på det andra, eller de kan röra sig i olika riktningar, det ena bakåt, det andra framåt. Således ger detta system svävbrädans kontrollerbarhet.

Det blir mer lyhörd för snabba kurvor. Du kan också förvandlas till platser 360 grader. Ju högre motoreffekt, desto högre belastning och högre hastighet, men inte alltid. Det måste förstås att ju högre belastning på plattformen, desto lägre hastighet och desto snabbare laddas batteriet ut. Därför hoverboards med kraftfulla motorerär dyrare.

Balanseringssystem

Balanseringssystemet består och innehåller en hel del komponenter. Först och främst är det två gyroskopiska sensorer som är placerade på höger och vänster sida av plattformen. Om du tar bort fodralet kan du se två hjälpkort, det är dem som gyroskopiska sensorer är anslutna till. Tillbehörskort hjälper till att bearbeta information och skicka den till processorn.

Vidare, på höger sida, kan du se huvudkortet, det är där 32-bitarsprocessorn finns och all kontroll och beräkning utförs. Det finns också ett program som reagerar på varje plattformsförändring till höger eller vänster.

Om plattformen lutar framåt, skickar processorn, efter bearbetning av informationen, en signal till elmotorerna, som fysiskt håller kortet i en jämn position. Men om plattformen lutar mer med ett visst tryck börjar hjulet röra sig omedelbart framåt eller bakåt.

Man måste komma ihåg att i alla nuvarande gyrocooters måste det finnas två hjälpkort för gyroskopiska sensorer och ett huvudkort där processorn är placerad. I äldre modeller kan det finnas ett system med två kort, men sedan hösten 2015 gjordes en förändring av standarden och nu är alla gyroscootrar, mini-segways gjorda med 3 brädor.

I kinesiska förfalskningar eller svävbrädor av låg kvalitet kan det finnas ett bräde, det viktigaste. Tyvärr har denna mini-segway dåliga hanteringsegenskaper. Kan vibrera eller välta föraren. Och senare kan hela systemet misslyckas helt.

Schema intern enhet hoverboard-kontroll är inte så svårt som det verkar. Hela systemet är utformat för att reagera så snabbt som möjligt på alla plattformsbeteenden. Beräkningen sker på en bråkdel av en sekund och med otrolig noggrannhet.

Batteri

Hoverboard-strömförsörjningssystemet utförs från två eller flera ackumulatorer. I standard billiga modeller är vanligtvis ett batteri med en kapacitet på 4400 mAh installerat. Batteriet ansvarar för drift av hela systemet som helhet och för att förse det med el, så batteriet måste vara av hög kvalitet och vara märkt. Vanligtvis används två märken av batterier - de är Samsung och LG.

Batterierna skiljer sig också åt i klassen. Det finns lågnivåbatterier i klass 1C, 2C. Sådana batterier används vanligtvis på svävarbrädor med 4,5 och 6,5 tum hjul. Allt av samma anledning, eftersom dessa hoverboards är utformade för släta vägar, slät asfalt, marmor eller golv.

Hoverboards med 8-tums hjul använder vanligtvis medelklassbatterier av 3C-typen, detta är en mer pålitlig batterimodell. Den stängs inte av när du slutar plötsligt eller när du träffar en trottoarkant eller grop.

Storhjuliga 10-tums modeller har vanligtvis 5C klassbatterier. Detta hoverboard kan åka på nästan vilken väg som helst, mark, pölar, gropar. Därför måste batteriet vara mer pålitligt.

Grundprincipen för en gyroscooter är baserad på att upprätthålla balans. Med en stor förarvikt behöver svävarbrädan mer elektricitet för att manövrera och röra sig.

Övrig

Många hoverboards har också ett Bluetooth-system och högtalare. Med den kan du lyssna på din favoritmusik och åka med dina vänner. Men det här systemet gör det också möjligt att ansluta din smartphone till en hoverboard och övervaka tillståndet för ditt fordon. Du kan övervaka medelhastigheten, se vilket avstånd du har täckt. Justera högsta tillåtna hastighet och mycket mer.

Många modeller har också bakgrundsbelysning, det lyser upp i mörkret och kan också blinka starkt i takt med musiken. Men du måste komma ihåg att musik och bakgrundsbelysning tömmer batteriet dramatiskt. Många stänger av bakgrundsbelysningen helt för att öka räckvidden.

Produktion

Hoverboard är utformat för att vara kompakt och lätt, men ändå snabb, kraftfull och hållbar. Det viktigaste är att köpa en gyroscooter från pålitliga leverantörer som har allt nödvändig dokumentation så att du inte behöver ta isär den efter en misslyckad åktur.

Numera blir en liten självgående plattform med två hjul, den så kallade Segway, som uppfanns av Dean Kamen, mer och mer populär. När han märkte de svårigheter en person i rullstol står inför när han klättrar på en trottoar såg han en möjlighet att skapa ett fordon som kan hjälpa människor att komma runt utan mycket ansträngning. Kamen genomförde sin idé om att skapa en självbalanserande plattform. Den första modellen testades 2001 och det var ett fordon med knappar på handtaget. Den var designad för personer med funktionsnedsättning och gjorde det möjligt för dem att röra sig självständigt, även över ojämn terräng. Den nya modellen blev känd som "Segway RT" och tillät redan styrning genom att luta spaken åt vänster eller höger. År 2004 började det marknadsföras i Europa och Asien. Pris för de mest avancerade moderna modeller t.ex. Segway PTi2 - cirka 5 000 dollar. Nyligen har kinesiska och japanska företag skapat enheter med olika modifieringar och innovativa mönster. Vissa tillverkar till och med liknande fordon med bara ett hjul, men låt oss ta en titt på den klassiska Segway.

Segway består av en plattform och två hjul placerade tvärs, drivna av två elmotorer. Systemet i sig är stabiliserat av en sofistikerad elektronisk krets som styr motorerna, med hänsyn till inte bara förarens lutningar utan också villkoret fordon, vilket gör att han alltid kan förbli i en upprätt stabil position. Föraren, som står på plattformen, styr hastigheten helt enkelt genom att flytta handtaget framåt eller bakåt, när det lutar åt höger eller vänster - sväng. Kontrollkortet övervakar signalerna från motsvarande rörelse- och orienteringssensorer (liknande de som gör att smartphones kan ändra skärmorienteringen) för att hjälpa den inbyggda mikroprocessorn att orientera plattformen korrekt. Huvudhemligheten med segway är inte så mycket i den elektromekaniska delen som i koden som tar hänsyn till rörelsefysiken med betydande matematisk precision i databehandling och beteendeförutsägelse.

Segway är utrustad med två borstlösa elmotorer, tillverkade med en neodym-järn-borlegering, som kan utveckla en effekt på upp till 2 kW tack vare ett litiumpolymerbatteri.

Detaljer för Segway

För att skapa en Segway behöver du två växelmotorer med hjul, ett batteri, elektrisk krets, plattform och ratt.

Motoreffekt billiga modeller cirka 250 W, vilket ger hastigheter upp till 15 km / h, med relativt låg strömförbrukning. Hjulen kan inte svänga direkt, eftersom dessa motorers höga hastighet inte tillåter att man uppnår den nödvändiga dragkraften. Liknar vad som händer när du använder din cykels kugghjul: att öka utväxlingen kommer att förlora hastighet, men öka kraften som appliceras på pedalen.

Plattformen ligger under motorns axel. Batteriet, som är tillräckligt tungt, är också symmetriskt placerat under fotstödet, vilket säkerställer att även utan förare ombord förblir Segway upprätt. Dessutom hjälper den interna mekaniska stabiliteten den elektroniska stabilitetsenheten, som är helt aktiv när föraren är närvarande. Närvaron av en person på plattformen höjer tyngdpunkten över hjulaxeln, vilket gör systemet instabilt - detta kompenseras redan av elektronikkortet.

I princip kan du göra sådant själv genom att köpa nödvändigt block elektronik på den kinesiska webbplatsen (de säljs). Alla delar är monterade med skruvar och muttrar (inte skruvar). Särskild uppmärksamhet måste ägnas åt korrekt kedjespänning. Batterierna är säkrade genom U-klämmor med små gummikuddar för att säkerställa korrekt tryck. Vi rekommenderar att du lägger till dubbelsidig tejp mellan batteriet och plattformen så att det inte glider. Kontrollpanelen måste sättas in mellan de två batterierna och säkras med speciella distanser.

Manöverspaken kan eller inte vara - trots allt är modeller av segway utan den (minisigway) nu populära. Generellt är saken intressant och inte särskilt dyr, eftersom enligt information från vänner är inköpspriset i Kina bara 100 dollar.

Denna artikel kommer att utforska skapandet av ett självbalanserande fordon, eller helt enkelt "Segway". Nästan allt material för att skapa denna apparat lätt att skaffa.

Enheten i sig är en plattform som föraren står på. Genom att luta överkroppen, två elektriska motorer genom en kedja av kretsar och mikrokontroller som ansvarar för balanseringen.

Material:

Trådlös XBee-kontrollmodul.
- Arduino mikrokontroller
-ackumulatorer
- InvenSense MPU-6050-sensor på “GY-521” -modulen,
- trästänger
-knapp
-två hjul
och andra som anges i artikeln och på fotografierna.

Steg ett: Bestämning av systemets önskade egenskaper och design.

När den här enheten skapades försökte författaren passa in den i parametrar som:
- förmåga och kraft över hela landet som krävs för fri rörlighet även på grus
- ackumulatorer med tillräcklig kapacitet för att ge anordningen minst en timmes kontinuerlig drift
-ge möjligheten för trådlös kontroll, samt inspelning av data om hur enheten fungerar till ett SD-kort för felsökning.

Dessutom är det önskvärt att kostnaden för att skapa en sådan anordning är mindre än ordningen på den ursprungliga off-road gyroscootern.

Enligt diagrammet nedan kan du se det elektriska kretsschemat för ett självbalanserande fordon.

Följande bild visar operativsystemet för hoverboard-enheten.

Valet av en mikrokontroller för styrning av Segway-system är varierande Arduino-system mest föredragna på grund av sina priskategorier. Styrenheter som Arduino Uno, Arduino Nano eller ATmega 328 kan användas som ett fristående chip.

En 24V matningsspänning krävs för att driva styrkretsen med dubbla bryggor, vilket enkelt kan uppnås genom att 12V-bilbatterier kopplas ihop.

Systemet är konstruerat så att motorerna endast matas till medan du trycker på startknappen, så släpp den helt enkelt för ett snabbt stopp. I detta fall måste Arduino-plattformen stödja seriell kommunikation, både med en bryggmotorstyrkrets och med en trådlös styrmodul.

Lutningsparametrarna mäts med hjälp av InvenSense MPU-6050-sensorn på "GY-521" -modulen, som bearbetar acceleration och bär funktionerna i ett gyroskop. Sensorn var placerad på två separata expansionskort. L2c-bussen stöder kommunikation med Arduino-mikrokontrollern. Dessutom var lutningssensorn med adressen 0x68 programmerad på ett sådant sätt att den utför en avfrågning var 20 ms och ger ett avbrott mikrokontroller arduino... En annan sensor har en adress på 0x69 och dras direkt till Arduino.

När användaren kliver på skoterns plattform utlöses lastgränslägesbrytaren, vilket aktiverar algoritmläget för att balansera Segway.

Steg två: Skapa en gyroskoterkropp och installera huvudelementen.

Efter att ha definierat det grundläggande konceptet för gyroscootern, fortsatte författaren till direkt montering av sin kropp och installationen av huvuddelarna. Huvudmaterialet var träplankor och barer. Träet är lätt, vilket kommer att ha en positiv effekt på batteriets laddningstid, dessutom bearbetas trä lätt och är en isolator. En låda tillverkades av dessa kort, i vilka batterier, motorer och mikrokretsar kommer att installeras. Således visade det sig vara en U-formad trädetalj på vilka hjul och motorer är bultade.

Överföringen av kraft från motorerna till hjulen drivs av ett kugghjul. När du placerar huvudkomponenterna i Segways kropp är det mycket viktigt att se till att vikten fördelas jämnt när Segway förs in i upprätt arbetsläge. Därför, om du inte tar hänsyn till viktfördelningen från tunga batterier, blir det svårt att balansera enheten.

I det här fallet placerade författaren batterierna på baksidan för att kompensera för vikten på motorn, som ligger i mitten av enhetens kropp. Enhetens elektroniska komponenter förvarades mellan motorn och batterierna. För vidare testning fästes också en tillfällig startknapp på Segway-handtaget.

Steg tre: Elektriskt diagram.

Enligt ovanstående diagram utfördes alla ledningar i Segway-fodralet. I enlighet med tabellen nedan var också alla stift på Arduino-mikrokontrollen anslutna till motorstyrbryggan, liksom till balanseringssensorerna.

Följande diagram visar en lutningssensor installerad horisontellt, medan styrsensorn installerades vertikalt längs Y-axeln.

Steg fyra: Testa och konfigurera enheten.

Efter att ha slutfört de tidigare stegen fick författaren en Segway-modell för testning.

Vid testning är det viktigt att ta hänsyn till faktorer som säkerheten i testområdet, samt skyddsutrustning i form av ansiktsskydd och en hjälm för föraren.

Kinesisk segway - utseendefoto

Fram till nyligen visste jag inte alls vad som kallades ”ja, en sådan gurney på två hjul, att åka stående”. Jag fick nyligen veta att den här elektriska skoter på två hjul heter Segway eller Segway, på engelska - Segway... Som fortfarande inte förstår vad vi pratar om - fotot till vänster.

Du kan ta reda på mer om denna underbara tvåhjuliga skoter på Wikipedia eller på säljarens webbplatser, men jag kommer att beskriva det kort och gå vidare till det viktigaste - enheten och reparationen av segwayen. Det kommer att finnas många foton också detaljerad beskrivning Segway elektrisk krets.

Denna underbara enhet gör det möjligt för en person att röra sig lätt på två hjul. Samtidigt inkluderar segway-styrsystemet ett balanseringssystem som praktiskt taget utesluter möjligheten att falla.

Ordet "praktiskt taget" sätter mig alltid på min vakt. Så den här gången.

Men först saker först.

Segwaybrott

Min historia började med det faktum att en man på en segway föll. Jag körde med en anständig hastighet och - näsa in i asfalten!

Jag började ta reda på vad som var fråga. Det visade sig att när tändningsnyckeln vrids kom gnistor från denna nyckel och hjulen bromsades samtidigt. Det fanns inga fel på skärmen, men det berodde bara på att enheten faktiskt inte kunde sätta på - gnistor i låskontakterna ledde till att kontakterna var täckta med kolavlagringar och strömmen från batteriet flödade inte till kretsen.

Det är konstigt att kontakterna inte brann ut och inte höll ihop tätt, men då skulle ledningarna ha bränt ut, tk. vid en ström av cirka 100 ampere tillhandahölls den inte och standardsäkringarna förblev intakta.

Ja, det är värt att säga att denna segway var en billig falsk, och köpte tio dagar före sammanbrottet. Allt var skrivet på kinesiska (såvitt jag vet kinesiska), förutom "Varning!" Byggkvaliteten kan dock bedömas av fotot.

Anledningen till sammanbrottet var att krafttransistorerna, genom vilka motorerna drivs, brann ut. Men mer om det senare.

Segway-enhet. Demontering

Vad jag gillade särskilt var hjulen med solida slitbanor. Det antas att denna skoter kan användas under svåra förhållanden.

Brädorna är dock inte skyddade från fukt alls, det finns inte ens någon lack. Och i allmänhet finns inga gummikuddar mot fukt ...

Ratten är skruvad, den kan skruvas loss under transport:

Rattfäste. Frontvy.

Och här är bakifrån:

Säkringar och laddningskontakt

Du kan se två 50 A-säkringar (Segway-kretsen kommer att vara lite lägre), en batteriladdningsanslutning, framför allt finns det "strålkastare" i form av 12 V-lysdioder.

Översta panelen. På den finns de viktigaste kontrollerna och skärmarna:

Segway toppanel

Ovan visas en display som visar batteriladdningen, nedan finns varningar som måste läsas noggrant innan du sätter dig bakom ratten. Om något inte är klart - ring)

Tre lysdioder indikerar läget för segway: 1 - sväng vänster, 2 - sväng höger, 3 - horisontellt läge (positionen i vilken en person kan stå och börja röra sig)

Och vad är nytt i VK-gruppen SamElektrik.ru ?

Prenumerera och läs artikeln vidare:

Vi tar bort hjulen.

Ta bort hjulet

Segway med borttagna hjul

Ta bort frontpanelen.

Ta bort topplocket

Det ser väldigt otänkbart ut, men det här är bara början.

Frontpanel på baksidan. Ledningarna dras tillbaka. Låset tas bort.

Ett variabelt motstånd är fäst vid rattstången, ratten, som bara vrids åt höger och vänster, som känner igen rattens lutning och ger en signal till styrenheten att svänga.

Variabelt rodermotstånd

Motstånd - 10 kOhm, linjär karakteristik.

Jag vill bara säga - "slaktbiprodukter"

Som jag sa är byggkvaliteten eländig. Även om det inte finns några speciella klagomål om mekaniken.

Segway elektronisk fyllning

Låt oss nu titta närmare på Segway-elektroniken.

Här är ett foto av styrkortanslutningen.

Större anslutning för enhet och kort

Krafttransistorer - IRF4110:

Krafttransistorer på styrkortet

Det var ett par av dessa transistorer som brann ut. Samtidigt kortslutte detta par batteriet till sig själv och bildade en kortslutning.

Segway elektronisk krets - allmän form

Låt oss överväga elementen i systemet mer detaljerat.

Segway elektronisk krets - allmän vy - en annan vinkel

Kretsen är i allmänhet inte stor, låt oss dela den i flera delar - mottagare, styrenhet, elektroniskt gyroskop, transistordrivrutiner, strömtransistorer, strömförsörjning.

Microcircuits IC3, IC4 är en radiokanal som låter dig styra segwayen från fjärrkontrollen. Det vill säga, konfigurera det, kalibrera, blockera, diagnostisera.

IC2 är en ATMEGA 32A-styrenhet. Detta är hjärtat i Segway, eller snarare hjärnan. Det viktigaste här är programmet, algoritmen för arbetet. Det är detta program som styr hjulens rotation och förhindrar att en person faller.

Om styrenheten är hjärnan är gyroskopet sinnena. Gyroskopet är en liten INVENSENCE MPU6050 mikrokrets. Den här anmärkningsvärda anordningen är en trekanals lägesmätare (lutar längs tre axlar) och en trekanals accelerationsmätare. Om någon kommer ihåg från fysiken är acceleration hastigheten på hastighetsförändringen. Ärligt talat förstår jag inte hur sådana mätare kan klämmas in i detta chip. Hittills kände jag till elektromekaniska gyroskop, men bara elektroniska accelerometrar. Nu fick jag veta att det finns sådana och används väldigt mycket, främst inom mobil- och fordonselektronik.

Det sista fotot visar också två CD4001 buffertchips (dessa är 2I-NOT). Detta för att koppla från styrenheten och resten av kretsen. Därefter går styrsignalen till IR2184S-drivrutinerna, som levererar spänningar till portarna till kraftfältarbetarna, vars foto jag gav ovan.

XL7015-strömförsörjningen är en DC-DC-omvandlare, från en flytande konstant spänning på cirka 48V, genom att konvertera med en frekvens på flera kilohertz producerar den en stabil konstant spänning på 15V. Vidare - den vanliga KRENKA 7805 ger 5 volt. Det fanns en gul klumpig tröja, jag hade inget med det att göra. Men det utbrända spåret längst upp till höger är 0V-försörjningsvägen för kontroll, den måste återställas.

Element med låg ström i segway-kretsen är anslutna via ett bakplan:

Signaler kommer till det här kortet: från rattpotentiometern, från knapparna för närvaro av en person, till lysdioderna på kontrollpanelen. Och ledningarna går till huvudkortet.

Här är en motor med växellådor, på vilka axlar hjulen är direktmonterade. Bra gjort, bara inga identifieringsmärken:

Kugghjulsmotor

Batteriet innehåller inte heller några inskriptioner:

Batteri 48V

Inkluderar två laddningstrådar (tunnare) och två utgångsledningar.

Ser du de vridna platserna? Batteriet är inte fixerat alls, det dinglar i segwayen och slår mot vassa kanter stelnande revben.

I allmänhet, gjort på ... kort sagt, dåligt gjort och på ett eller annat sätt var en tidig uppdelning av Segway oundviklig.

En annan grej - omvandlaren, låg också längst ner, insvept i en film. Eftersom LED-lamporna för sidoljus är 12 V och batteriet är 48 V används en DC-DC 48-12 V DC spänningsomvandlare:

Sibway-schema

Segway reparation

Reparationen av syskonet reducerades till att ersätta krafttransistorerna, deras förare och bandmotstånd. Det utbrända spåret återställdes också, låset med nyckeln ersattes med vanliga vippströmbrytare och en strömbrytare på 63 A. ingick i kretsen. Jag hoppas att om något händer kommer det att rädda kretsen från att brinna ut.

Endast i det här fallet kommer någons näsa att drabbas igen.

Så prognosen är pessimistisk, köp bara saker av hög kvalitet, speciellt när det gäller säkerhet! Nu är det tydligt varför det finns alla segwayförare som bär hjälm på alla bilder ...

Rida en Segway

Körning på en liknande original terrängsegway (i tyst läge) visas i videon:

Dessutom berättar videon i detalj om specifikationer denna underbara enhet.