Гусеничный электрический лонгборд: 16 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:53

Этот проект состоит из электрического лонгборда, который сохраняет маршрут с помощью малинового пи. Эти сеансы хранятся в базе данных mySQL и отображаются на моем веб-сайте, созданном с помощью микрофреймворка Flask.

(Это школьный проект на 3 недели)

Шаг 1. Материалы и инструменты

Этот проект требует навыков пайки и будет стоить около 500 евро.

Материалы:

Все материалы и ссылки на поставщиков находятся в ведомости материалов.

Инструменты:

• Паяльник + олово
• Плоскогубцы
• Пистолет для горячего клея
• Набор отверток и шестигранных ключей
• Пинцет иногда может пригодиться
• Кусачки / стриппер

В этом проекте используются токарный станок, лазерный резак и 3D-принтер!

Шаг 2: Замена колес и подготовка грузовика

Прежде всего, я снял эти маленькие белые колеса со своего лонгборда. Затем я снял шариковые подшипники и вставил их в оранжевые колеса диаметром 90 мм.

Грузовик, на котором будет установлен двигатель, требует небольшой регулировки. Колесо с зубчатым колесом не подходит к тележке лонгборда, который я купил, поэтому пришлось отрезать около 1 см на токарном станке.

и установил их на грузовики, кроме колеса с шестерней (я случайно выбрал правую, заднюю).

Шаг 3: Крепление двигателя для резки и сварки

Я сделал алюминиевое крепление двигателя с помощью лазерного резака по размерам, указанным на картинке выше.

Расположение крепления важно. Его нужно наклонить как можно больше, не касаясь доски, и, поскольку у меня большой мотор, угол не такой уж и большой. Я знаю сварщика, поэтому сначала он немного приварил его, а затем, чтобы проверить расположение, я толкал тележки из стороны в сторону, чтобы посмотреть, касается ли он доски.

После того, как вся моя доска была закончена, я сделал тестовую поездку, и крепление двигателя сломалось, что объясняет, почему мой двигатель будет выглядеть поврежденным на следующих фотографиях;) После этого я попросил своего знакомого полностью его сварить.

Шаг 4: Установка двигателя и ремня

Используйте 4 полужирных шрифта M4 * 14, чтобы закрепить двигатель на креплении.

После этого необходимо закрепить шкив двигателя с 12 зубьями на валу двигателя. Убедитесь, что крошечный жирный шрифт находится на плоской части вала!

Теперь вы можете взять один из ремней и обернуть его вокруг шкива, взять колесо с шестерней и повернуть его, пока весь ремень не окажется вокруг шестерни.

Затяните гайку на грузовике, чтобы колесо не упало, и все.

Шаг 5: электрические схемы

Компоненты электроники были подключены согласно схемам выше.

Первый - это полная схема электроники.

На второй схеме показаны все подключения электрической части лонгборда, 6s UBEC to 12V переходит к следующей схеме. На этой схеме показана схема источников света и датчиков, которыми управляет Raspberry Pi.

Как вы, наверное, уже видели, у экрана tft есть женский заголовок, который занимает много контактов. Контакты, которые нам нужны для последовательной связи с модулем GPS. Поэтому я припаял провода к нужным нам контактам (рис. 4-6) к гнезду, которое подключается к Pi.

Шаг 6: Подключение BMS

Я использовал comsa42 его intructables для схемы подключения.

Я использовал балансировочную доску BMS (система управления батареями), чтобы зарядить свои липо, чтобы я мог оставить их в своем корпусе и заряжать их с помощью «умного зарядного устройства» через водонепроницаемое гнездо постоянного тока.

Я припаял два кабеля для порта зарядки на BMS, один на P- (черный), а другой на P + (красный). (Эти кабели не должны быть такими толстыми, так как через них будет проходить только 2 ампера. порт зарядки)

ПРИМЕЧАНИЕ. Вначале я использовал разъем постоянного тока с винтами, но позже заменил его водонепроницаемым разъемом постоянного тока из спецификации. Пока не припаивайте вилку, иначе у вас возникнут проблемы, когда вы захотите вставить ее в свой корпус.

Я подключил две батареи последовательно к одному из купленных мной «XT60 2 pack in series plug». Я подключил этот штекер к гнезду и припаял к нему толстый красно-черный провод. Красный провод идет к B + и BMS, а черный - к B-.

Затем балансировочные кабели для аккумуляторов. Я использовал два купленных балансных кабеля и отсоединил красный балансировочный провод для первой батареи и последний черный провод для второй батареи с обеих сторон. Они нам не нужны, потому что они такие же, как толстые провода аккумулятора, которые мы уже подключили. Затем припаяйте его в правильном порядке, как показано на схеме.

ПРИМЕЧАНИЕ. В середине я соединил землю с плюсом следующего аккумулятора, но в этом нет необходимости, потому что последовательный разъем уже это делает.

Шаг 7: выключатель (кнопка петли)

Вместо того, чтобы покупать выключатель искры за 60 долларов, я сделал петлевой ключ. Принцип прост. Вы прерываете цепь и включаете плату, вставляете искровый разъем XT90, и цепь замыкается без искр.

Сначала я припаял провод к штекеру (рис. 2-4), а затем несколько 3,5-миллиметровых коннекторов к гнезду XT90.

Чтобы подключить его к батареям, я использовал штекер XT60 с гнездом XT60, но с перерывом в красном проводе. Затем я припаял концевые соединители к концам, где я разрезал провод пополам, чтобы я мог подключить гнездовой разъем XT90 вместо того, чтобы паять его непосредственно на кабель. Итак, подключите его и вуаля, включение / выключение готово.

Шаг 8: VESC, индикатор заряда батареи и разъем UBEC

Я сделал свои собственные «3 параллельно к 1 разъему», склеив 3 разъема XT60 вместе (рис. 1) и припаяв провод к плюсовым выводам дерева и провод к негативам (рис. 2-6). Затем я припаял к нему штекер и защитил оголенные кабели черной лентой. (рис 7-9)

VESC и индикатор

Припаяйте вилку XT60 к кабелям питания VESC и к кабелям индикатора заряда батареи / напряжения.

uBEC

Отключите 2 балансировочных кабеля и припаяйте вилку к вилке XT60. Гнездовые концы подключаются к входной стороне uBEC (преобразователя напряжения).

ПРИМЕЧАНИЕ: я обрезал балансирные тросы немного короче, но это была ошибка, поэтому оставьте их нетронутыми;)

Шаг 9: Датчик двигателя к Vesc

Используйте два шаговых кабеля для подключения датчика двигателя к VESC. Двигатель имеет 5 контактов, 2 для питания и дерево для датчиков Холла (1 контакт на датчик Холла).

Вытяните четыре кабеля со стороны с 4 контактами и возьмите дополнительный провод от второго шагового кабеля, обрежьте их немного короче и припаяйте несколько контактов на конце. Поместите их в правильном порядке, как на картинках.

Используйте термоусадочные трубки и скотч, чтобы все было надежно! Когда это будет сделано, остается только разместить их в правильном порядке от VESC до двигателя.

Шаг 10: Блок питания Raspberry Pi

Нам нужен преобразователь 12 В в 5 В, который будет питать Raspberry Pi через USB, поэтому я сразу подумал о автомобильном зарядном устройстве. Это дешевое и практичное решение.

ПРИМЕЧАНИЕ: прежде чем мы его откроем, вы должны убедиться, что вы помните, какой из них является портом, который может выдавать 2,1 А, потому что Pi нуждается в этом.

Итак, снимите наклейку и открутите верхнюю часть автомобильного заряда, затем ослабьте штифт снизу. После этого он легко откроется, припаяйте пружину (+12 В) и металлический изогнутый объект (GND) и замените их двумя из этих балансирных проводов (припаяйте вилку к печатной плате).

Когда это было сделано, я проверил, все ли в порядке, подключив разъем постоянного тока к проводам и подключив его к источнику питания моей светодиодной лампы, и измерил выходное напряжение USB (два внешних - + 5V и GND).

Если все правильно, можно скрыть оголенные металлические детали термоусадочными трубками и лентой.

ПРИМЕЧАНИЕ: проверьте полярность на зарядном устройстве, потому что она может быть другой.

Шаг 11: Подключение Pi, света и GPS

Теперь мощность для фонарей.

Мы получаем 12 В от нашего uBEC, и оно нам нужно для наших передних фонарей, задних фонарей и автомобильного зарядного устройства. Raspberry Pi не может обеспечить достаточный ток или напряжение для питания светодиодов, поэтому нам придется использовать транзистор. 12 В будет использоваться в качестве источника питания, а Raspberry Pi будет включать и выключать их, управляя базой транзистора NPN (2N222: рис. 2), поэтому давайте припаяем его к макетной плате.

Во-первых, задний фонарь находится сзади лонгборда, а Raspberry Pi будет спереди, поэтому кабель придется удлинить (рис. 3-5). Задний фонарь имеет 3 провода. Черный (отрицательный), желтый (ходовой / задний фонарь), красный (стоп-сигнал / стоп-сигнал). Но поскольку разница между тормозом и ходовым светом очень мала, я предпочитаю использовать красный провод, а желтый оставлю в покое. Вставьте длинный штыревой провод в предусмотренный для него металл заднего фонаря и согните его до тех пор, пока он не перестанет высвобождаться. Проделайте это с черным и красным проводом.

Задние фонари припаиваем параллельно. Потом макетная плата. Припаяйте концы двух балансировочных проводов к плате и используйте медный провод, чтобы распределить напряжение 12 В по всей плате. Затем добавьте транзисторы: один для передних фонарей и один для задних фонарей. Коллектор -> 12 В, эмиттер -> GND и база к резистору, а затем к проводу с гнездовым концом, который будет соответствовать контактам GPIO Raspberry Pi (контакты 20 и 21). Автомобильное зарядное устройство может питаться от 12 В, затем вставьте кабель USB в правильный вход USB и вставьте конец micro USB в Raspberry Pi.

Подключения GPS:

PI GPS

3,3 В -> Vin

GND -> GND

RX -> TX

TX -> RX

ПРИМЕЧАНИЕ. Только 2 контакта базы транзистора нуждаются во внешнем резисторе для ограничения тока. Фарам они не нужны, потому что они встроены в светодиоды.

Шаг 12: жилье

Я обернул части, которые соединяются вместе, полиэтиленовой пленкой, чтобы убедиться, что все провода надежно закреплены, и чтобы потом было легче вставить i в корпус. Я разработал все детали в изобретателе и распечатал их на своем 3D-принтере. Предоставляются все файлы изобретателя (.ipt) и файлы принтера / слайсера (.stl). Дизайн очень простой.

Задняя сторона (детали электрического лонгборда)

Вы можете вставить индикатор заряда батареи и штекер XT90, а затем поставить пластиковую коробку. После того, как корпус застрял, я зафиксировал штекер XT90 горячим клеем, чтобы он оставался застрявшим, когда переключатель втягивается и выключается. Я также добавил винт внутри корпуса рядом со стеной, к которой прикреплен штекер XT90, чтобы стена не могла быть вдавлена при подключении петлевого ключа.

Антенна от модуля gps длинная, очень длинная. Поэтому я вытащил два конца из коробки и загнул проволоку в эту часть корпуса.

ПРИМЕЧАНИЕ: Используйте маленькие винты, длина которых не превышает толщины лонгборда!

Как только это стало хорошо, я заменил свой тестовый разъем постоянного тока на водонепроницаемый. Я припаял несколько проводов с коннекторами типа «мама» к проводам и коннекторам «папа» на проводах, которые прикреплены к плате BMS. Еще раз, провода не должны быть такими толстыми, потому что зарядное устройство выдает всего около 2 ампер. Также будет легче подключить разъем в случае с некоторыми проводами меньшего размера…

Лицевая сторона (raspberry pi с GPS и подсветкой)

Вставьте экран в заднюю часть корпуса. Поместите все кабели внутрь корпуса и прикрутите его. Вы также можете положить фольгу или что-то еще между антенной и Raspberry Pi, потому что она была очень магнитной, и компьютерам это не всегда нравится.

ПРИМЕЧАНИЕ. Будьте осторожны, вставляя tft-экран в корпус, чтобы не повредить кабели, управляющие сенсорным экраном. Это случилось со мной…

Шаг 13: Базовая настройка Pi

Прежде всего, нам понадобится SD-карта с Raspbian. Вы можете скачать raspbian здесь. После загрузки мы можем установить raspbian на SD-карту. Вы можете установить программное обеспечение с помощью Win32Discmanager или etcher на свой компьютер.

После его установки вам нужно будет добавить файл с именем ssh без расширения, чтобы включить SSH на пи. Как только это будет сделано, вы можете загрузить raspberry и добавить его в свою сеть.

Pi не будет иметь подключения к вашей сети, поэтому вам нужно будет установить адрес APIPA, это IP-адрес, который будет иметь пи, когда у него нет подключения к сети. Откройте файл cmdline.txt на SD-карте и добавьте адрес APIPI. Например: ip = 169.254.10.5.

ПРИМЕЧАНИЕ: Убедитесь, что все стоит на одной линии, иначе это не сработает!

Вставьте SD в PI, подключите сетевой кабель от пи к компьютеру, а затем подключите питание.

После этого вы можете использовать Putty или, если вы используете Mac, просто используйте терминал для создания SSH-соединения.

ssh [email protected]

Добавление беспроводного подключения:

Чтобы добавить новую сеть к вашему пи, вы можете ввести эту команду:

echo ENTER_ ВАШ ПАРОЛЬ | wpa_passphrase ENTER_YOUR_SSID >>

/etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf

После перезагрузки вы сможете найти свой IP-адрес на маршрутизаторе и подключиться к вашему пи через ssh с этим IP-адресом.

ssh pi @ IP_FROM_PI

Постоянное обнаружение своего IP-адреса немного раздражает, поэтому давайте настроим имя хоста, чтобы мы могли использовать его вместо этого (для этого требуется установка Bonjour на ПК с Windown).

sudo raspi-config nonint имя_хоста CHOOSE_A_HOSTNAME

ПРИМЕЧАНИЕ: Чтобы использовать имя хоста в будущем, вы должны ввести правило SSH следующим образом:

ssh USER@YOUR_HOSTNAME.local

Мы должны быть уверены, что система и пакеты pi обновлены:

Введите следующую команду, чтобы понять это:

sudo apt-get update && sudo apt-get upgrade

Шаг 14: поставьте проект на свой Pi

Новый пользователь

Я создал нового пользователя longboard для этого проекта:

Для этого нам нужно будет зайти в корень

судо -i

Adduser longboard Новый пароль:> l0ngb0 @ rd Полное имя:> electric longboard

Остальное можно оставить пустым. Далее нам нужно будет предоставить пользователю longboard права sudo.

adduser longboard sudo

После этого мы вернемся к нашему пользователю лонгборда.

su longboard

Пакеты

Установка некоторых пакетов для проекта. Пакеты для размещения сайта и базы данных

python3 -m pip install --user --upgrade pip == 9.0.3

sudo apt install -y python3-mysqldb mysql-server uwsgi nginx uwsgi-plugin-python3 rabbitmq-server

База данных коннекторов, веб-сайт пакетов и библиотеки для GPS / tijdzone Detectie

python -m pip install mysql-connector-python argon2-cffi Flask Flask-HTTPAuth Flask-MySQL mysql-connector-python passlib argon2 libgeos-dev pytz tzwhere

Настройка базы данных

Проверить статус mysql

sudo systemctl статус mysql

Введя эту команду, вы можете увидеть, что MySQL слушает только 127.0.0.1 -> недоступен из сети, только локальный (на самом себе).

ss -lt | grep mysql

Запустить клиента как ру

sudo mysql

Создать пользователей:

СОЗДАТЬ ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ 'project-admin' @ ‘localhost ', ОПРЕДЕЛЕННЫЙ‘@ min_l0ngb0 @ rd’;

СОЗДАТЬ ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ 'project-longboard' @ 'localhost', ИДЕНТИФИЦИРОВАННЫЙ 'l0ngb0 @ rd';

Создание базы данных и установка привилегий:

СОЗДАТЬ БАЗУ ДАННЫХ longboard_db;

ПРЕДОСТАВЛЯЙТЕ ВСЕ ПРИВИЛЕГИИ НА longboard_db. * 'Project-admin' @ 'localhost' С ОПЦИЕЙ GRANT; > GRANT SELECT, INSERT, UPDATE, DELETE ON longboard_db. * TO 'project-longboard' @ 'localhost'; > ПРИВИЛЕГИИ ПРОМЫВКИ;

Запустите сценарий sql для создания таблиц, он также создаст пользователя по умолчанию для веб-сайта:

(имя пользователя: longboard, пароль: test):

источник / главная / логборд / лонгборд / лонгборд_db.sql;

выход

Проверьте, сработал ли запуск файла:

echo 'показать таблицы;' | mysql longboard_db -t -u проект-админ -p

Создайте каталог longboard и клонируйте мой проект из github

mkdir longboard && cd longboard

git clone

Если вы использовали то же имя каталога и пользователя, что и я, вам не следует изменять файлы в каталоге conf.

Если вы этого не сделали, вам следует настроить файлы (> sudo nano conf / filename.extension)

Как только пути будут правильными, вы должны скопировать файлы в системный каталог. Есть дерево сервисов.

• Один для киоска на локальном хосте.
• Один для модуля gps с подключением к базе данных
• Один для сайта, доступного в вашей сети

sudo cp conf / project1 - *. служба / etc / systemd / system /

sudo systemctl daemon-reload> sudo systemctl start project1- *> sudo systemctl status project1- *

Когда все в порядке, вы должны включить их, чтобы они запускались автоматически при загрузке пи:

(Если предыдущий шаг завершился неудачно, вам следует проверить пути в файлах конфигурации)

sudo systemctl включить project1- *

Настройка сервиса nginx:

• скопируйте conf / nginx в 'sites-available' (и дайте ему лучшее имя)
• удалить ссылку на default-config
• ссылка на новый конфиг / nginx
• перезапустите, чтобы активировать изменения

sudo cp conf / nginx / etc / nginx / сайты-доступные / проект1

sudo rm / etc / nginx / sites-enabled / default> sudo ln -s / etc / nginx / sites-available / project1 / etc / nginx / sites-enabled / project1> sudo systemctl restart nginx.service

Проверьте, выжил ли nginx:

sudo systemctl status nginx.service

Как только это будет сделано, у вас должен быть веб-сервер на ip-адресе вашего пи, доступный в вашей сети, и сайт на локальном хосте для запуска и остановки сеанса в автономном режиме.

Шаг 15: Настройка режима киоска Raspberry Pi

Установка пакетов

sudo apt-get install chromium-browser x11-xserver-utils unclutter

Введите файл автозапуска пользователя pi:

sudo nano / etc / xdg / lxsession / LXDE-pi / автозапуск

Вам нужно будет закомментировать (поставить # перед строкой) существующее правило:

# @ xscreensaver -no-splash

Затем добавьте эти строки под строкой заставки

@xset s выкл.

@xset -dpms @xset s noblank @ Chrome-browser --noerrdialogs --kiosk https://127.0.0.1:8080/ --overscroll-history-navigation = 0 --incognito --disable-pinch

Нажмите ctrl-O, а затем ctrl-X, чтобы записать и выйти из файла, а теперь введите:

sudo raspi-config

Оттуда перейдите к boot_behaviour и измените этот параметр на загрузку в режиме рабочего стола и войдите в систему как пользователь pi по умолчанию.

ПРИМЕЧАНИЕ: чтобы выйти из режима киоска, вы можете ввести

sudo killall Chrome-browser.

Это закроет все экземпляры браузера Chrome.

Шаг 16: как это работает

Когда Pi загрузится, вы увидите IP-адрес на экране tft вместе со списком всех пользователей платы.

С этого экрана вы можете начать сеанс в автономном режиме. Вы также можете управлять своим светом. Если вы введете IP-адрес в своем браузере, вы попадете на экран входа в систему. Вы можете войти в систему с помощью пользователя по умолчанию «доска» (пароль: test). или вы можете создать новую учетную запись. Как только это будет сделано, вы увидите свою панель управления. Здесь вы можете увидеть свой маршрут поездки и общее расстояние, время в пути. Если вы перейдете на вкладку longboard, вы можете увидеть текущее местоположение доски, вы можете переключить свет и начать запись сеанса. После того, как вы нажмете «начать сеанс», PI будет постоянно определять местоположение и сохранять его в базе данных, пока вы не нажмете «остановить сеанс». Если у GPS нет исправления, сеанс не может быть запущен, вы получите предупреждение в верхней части экрана. Ваши сеансы будут отображаться на карте Google.

Финалист конкурса Make it Move