Чувствительный к давлению электрический скейтборд: 7 шагов

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

Это руководство было создано во исполнение требований проекта Makecourse в Университете Южной Флориды (www.makecourse.com). Следующие инструкции объяснят процесс сборки электрического скейтборда, который использует чувствительную к давлению подушку в качестве регулятора скорости. Пэд работает вместе с платой Arduino Uno, а также с электродвигателем и esc (электронным регулятором скорости).

Прилагаю видео, которое дает обзор всего проекта.

Шаг 1: Список деталей

Чтобы построить эту доску, вам понадобятся следующие предметы.

1. Полноценный скейтборд с декой, тележками, колесами и подшипниками.

2. Плата микроконтроллера Arduino. Я использовал доску Uno, которую можно найти здесь.

3. Макетная плата. Половинного размера более чем достаточно для этого приложения.

4. Велостат, полупроводящее покрытие, которое будет использоваться для прижимной подушки, которое можно приобрести здесь.

5. Бесщеточный электродвигатель. Вы можете использовать двигатели различной мощности в зависимости от вашего бюджета и скоростных предпочтений. В своей сборке я использовал двигатель мощностью 280 кв, который можно найти здесь.

6. Электронный регулятор скорости (esc) для радиоуправляемых транспортных средств. Убедитесь, что вы покупаете esc с более высоким номинальным током, чем требуется двигателю. Я пошел с этим контроллером.

7. Батареи, я использовал четыре Li-po батареи 3s, чтобы уложиться в мой бюджет, вы можете использовать ваши предпочтительные типы батарей, если они совместимы с вашим esc и будут выдавать достаточную силу тока для питания вашего двигателя. Это батареи, которые используются в этой сборке.

8. Штекерные разъемы Bullet для подключения аккумулятора. Вы можете найти здесь комплект с разъемами типа "папа" и "мама".

9. Шкивы / шестерни трансмиссии. В моей сборке использовалась малая шестерня с 14 зубьями и большая шестерня с 36 зубьями. Файлы деталей Solidworks прилагаются ниже.

10. Ремень ГРМ.

11. Ящик для электроники. Это может быть ваш собственный дизайн, или вы можете довольно легко изменить его.

Шаг 2: Сборка датчика давления Velostat

Велостат - это электропроводящий материал, который продается как упаковочный материал. Он обладает уникальным свойством, которое позволяет использовать его в качестве датчика давления, электрическое сопротивление которого изменяется в зависимости от величины приложенного к нему давления. Чтобы воспользоваться этим свойством, вы должны пропустить через него электрический ток.

Чтобы начать сборку датчика, вам нужно будет вырезать часть вашего велостата до желаемого размера и формы. Имейте в виду, что он будет размещен на верхней части скейтборда, где находится ваша передняя нога, поэтому основывайте свой размер на доске, которую вы используете.

Отрежьте два куска токопроводящей фольги размером немного меньше, чем размер велостата. Для этого пригодится бытовая алюминиевая фольга.

Далее вам нужно будет разрезать и зачистить проводку для датчика. Используя провод калибра 18-20, снимите примерно два-три дюйма изоляции на концах двух проводов.

Подключите каждый провод к одному из листов фольги, а затем разместите каждый лист на противоположных сторонах прокладки Velostat.

Теперь у вас есть готовый датчик давления.

Шаг 3: Подключение схемы Arduino

После сборки датчика давления вам нужно будет подключить его к плате Arduino Uno. См. Фото выше как схему подключения.

Припаяйте провода от датчика к перемычкам для Arduino. Они будут использоваться как положительные и отрицательные.

Подключите выход 5 В на аналоговой стороне Arduino к положительной полосе на макете, а положительный вывод (красный провод слева на рисунке) подключите к положительному каналу на макете.

Подключите отрицательный вывод (синий провод слева на рисунке) к макетной плате, а затем подключите резистор 120 Ом от отрицательного вывода на макете к другой части макета. Он будет служить делителем напряжения, чтобы вы могли взять выходное напряжение с датчика и превратить его в полезные данные в Arduino.

Подключите резистор к земле макета и заземлите макет к Arduino.

Прикрепите провод к макетной плате на полосе, которая содержит отрицательный вывод и резистор для делителя напряжения. Убедитесь, что подключили его на стороне резистора, противоположной отрицательному выводу. Вставьте этот провод в аналоговый вход на вашей плате Arduino. Именно здесь Arduino получит сигнал о том, что он перейдет в ответ на дроссельную заслонку.

Наконец, подключите перемычки к положительной и отрицательной полосам (оранжевый и зеленый провода на схеме) макета вместе с еще одной перемычкой, которая подключается к Arduino. Обязательно подключите эту последнюю перемычку к цифровому выводу, обозначенному как вывод ШИМ. Это будут входы питания и сигналов для вашего esc.

Шаг 4: программирование Arduino

Используя Arduino IDE, создайте скетч, который будет принимать сигнал для вашего датчика и отображать его в отклик дроссельной заслонки. Вам нужно будет включить библиотеку Servo, которая поставляется с IDE. На фотографиях выше показан мой набросок, и я приложил файл программы ниже.

Прочтите прокомментированные строки для более четкого описания эскиза.

Шаг 5: Сборка цепи питания и управления двигателя

В зависимости от батарей, которые вы приобрели для своей сборки, этот шаг может незначительно отличаться.

Моя сборка требовала, чтобы 4 батареи работали параллельно, чтобы обеспечить необходимую силу тока.

Чтобы подключить батареи к ESC, вам нужно припаять соединения батарей к ESC. Используя провод калибра 10, припаяйте провод для каждой батареи к положительному и отрицательному выводам ESC. Убедитесь, что осталось достаточно провода, чтобы добраться до ваших батарей, поэтому подумайте о размещении батарей, прежде чем начинать этот шаг.

Затем припаяйте каждый положительный и отрицательный провод к коннектору «папа». Примите во внимание, к какой батарее вы будете подключать эти вилки, чтобы ваша проводка была простой и чистой.

Подключите сторону выхода сигнала ESC к бесщеточному двигателю.

Подключите небольшие сигнальные провода от ESC к перемычкам на макетной плате в конце предыдущего шага.

Шаг 6: Установка двигателя в сборе

Мотор будет иметь точку крепления на заводе, но вам нужно будет изготовить кронштейн, чтобы прикрепить его к плате. Я использовал тонкий кусок листового металла, отрезал и согнул его по размеру.

Выровняйте двигатель в том месте, где вы хотите, чтобы он был установлен на кронштейне, и просверлите отверстия. Присоедините мотор к кронштейну.

Вам нужно будет прикрепить зубчатые колеса к двигателю и ведущему колесу, чтобы вы могли установить двигатель с учетом натяжения ремня.

Прикрепите ремень к двигателю и выровняйте там, где необходимо установить кронштейн. Просверлите отверстия для крепления двигателя в плате и прикрутите кронштейн двигателя к плате.

Шаг 7: Окончательная сборка платы

Возьмите корпус для своей электроники и просверлите в нем отверстие диаметром около дюйма, чтобы оно было достаточно большим, чтобы в него можно было вставить вилки аккумулятора.

Вам нужно будет определить размещение вашего электронного блока и просверлить монтажные отверстия в его нижней части. Просверлите отверстия, соответствующие монтажным отверстиям на футляре, в скейтборде и прикрутите футляр к деке. Обязательно установите его нижней частью корпуса на плату для облегчения доступа к электронике.

Поместите батареи и ESC на место в коробке и выведите провода из отверстия в передней части. Подключите адаптер 9 В к Arduino и подключите батареи к ESC. Подключите ESC к перемычкам на макете и подключите двигатель.

ESC в списке деталей предварительно запрограммирован и будет работать сразу, однако не все контроллеры будут работать, и вам, возможно, потребуется просмотреть инструкции для вашего контроллера, чтобы его запрограммировать.