Este artículo examinará la creación de un vehículo autoequilibrado o simplemente un Segway. Casi todos los materiales para crear este dispositivo son fácilmente accesibles.
El dispositivo en sí es una plataforma en la que se encuentra el controlador. Al inclinar el cuerpo, dos motores eléctricos se controlan a través de una cadena de circuitos y microcontroladores responsables del equilibrio.
Materiales:
- Módulo de control inalámbrico XBee.
microcontrolador Arduino
-baterías
Sensor InvenSense MPU-6050 en el módulo "GY-521",
-barras de madera
botón
dos ruedas
y así sucesivamente, indicado en el artículo y en las fotografías.
Paso uno: Determine las características requeridas y diseñe el sistema.
Al crear este dispositivo, el autor trató de adaptarse a parámetros tales como:
-pasabilidad y potencia necesarias para la libre circulación incluso en grava
- baterías con capacidad suficiente para proporcionar al menos una hora de funcionamiento continuo del dispositivo
-para proporcionar la capacidad de controlar de forma inalámbrica, así como grabar datos sobre el funcionamiento del dispositivo en una tarjeta SD para identificar y solucionar problemas.
Además, es deseable que el costo de crear un dispositivo de este tipo sea menor que pedir un hoverboard todoterreno original.
De acuerdo con el diagrama a continuación, puede ver el diagrama del circuito del vehículo con equilibrio automático.
La siguiente imagen muestra el sistema operativo del accionamiento del giroscopio.
La elección de un microcontrolador para controlar los sistemas Segway es diversa, el autor del sistema Arduino es el más preferido debido a sus categorías de precios. Controladores como Arduino Uno, Arduino Nano son adecuados o puede tomar ATmega 328 para usarlo como un chip separado.
Para alimentar el circuito de control del motor de doble puente, se requiere un voltaje de alimentación de 24 V, este voltaje se logra fácilmente conectando baterías de automóvil de 12 V en serie.
El sistema está diseñado para que se suministre energía a los motores solo mientras se presiona el botón de arranque, por lo que para una parada rápida, simplemente suéltelo. Al mismo tiempo, la plataforma Arduino debe admitir la comunicación en serie con el circuito de control de puente de los motores y el módulo de control inalámbrico.
Debido al sensor InvenSense MPU-6050 en el módulo "GY-521", que procesa la aceleración y lleva las funciones de un giroscopio, se miden los parámetros de inclinación.El sensor estaba ubicado en dos tarjetas de expansión separadas. El bus l2c se comunica con el microcontrolador Arduino. Además, el sensor de inclinación con la dirección 0x68 se programó de tal manera que sondea cada 20 ms y proporciona interrupción al microcontrolador Arduino. Otro sensor tiene la dirección 0x69 y se dirige directamente al Arduino.
Cuando el usuario ingresa a la plataforma del scooter, se activa el interruptor de límite de carga, que activa el modo de algoritmo para equilibrar Segway.
Paso dos: cree un cuerpo de scooter de casco e instale los elementos básicos
Después de determinar el concepto básico del esquema de operación del giroscopio, el autor procedió al ensamblaje directo de su cuerpo e instalación de las partes principales. El material principal era tablas y barras de madera. El árbol pesa poco, lo que afectará positivamente la duración de la carga de la batería, además, la madera se procesa fácilmente y es un aislante. A partir de estos tableros, se hizo una caja en la que se instalarán baterías, motores y microcircuitos. Por lo tanto, se obtuvo una parte de madera en forma de U, sobre la cual se montan ruedas y motores con pernos.
La transmisión de potencia del motor a las ruedas pasará por la transmisión de engranajes. Al colocar los componentes principales en la carcasa del Segway, es muy importante asegurarse de que el peso se distribuya uniformemente cuando el Segway se coloca en una posición vertical de trabajo. Por lo tanto, si no tiene en cuenta la distribución del peso de las baterías pesadas, el trabajo de equilibrar el dispositivo será difícil.
En este caso, el autor colocó las baterías en la parte posterior, para compensar el peso del motor, que se encuentra en el centro del dispositivo. Electrónica Se colocaron dispositivos componentes entre el motor y las baterías. Para las pruebas posteriores, también se adjuntó un botón de inicio temporal en el mango Segway.
Paso tres: el circuito eléctrico.
De acuerdo con el diagrama anterior, se implementaron todos los cables en la carcasa del Segway. Además, de acuerdo con la tabla a continuación, todas las salidas del microcontrolador Arduino se conectaron al circuito de control del puente del motor, así como a los sensores de equilibrio.
El siguiente diagrama muestra un sensor de inclinación instalado horizontalmente, mientras que el sensor de control se instaló verticalmente a lo largo del eje Y.
Paso cuatro: pruebe y configure el dispositivo.
Después de los pasos anteriores, el autor recibió el modelo Segway para pruebas.
Al realizar las pruebas, es importante tener en cuenta factores como la seguridad del área de prueba, así como el equipo de protección en forma de escudos protectores y un casco para el conductor.
El autor decidió comenzar a probar Segway descargando el código al microcontrolador y verificando su conexión con circuitos de control y sensores.
Software:
Arduino Terminal es ideal para verificar la funcionalidad del código, así como la posible búsqueda de problemas para su posterior depuración. Es importante ajustar correctamente la ganancia del controlador PID, que dependerá de los parámetros del motor utilizado.
Después de ajustar el regulador, se suministra energía al controlador y los sensores entran en estado de espera. Luego se presiona el botón de inicio y los motores se encienden. Al inclinar Segway, el conductor controla el movimiento debido al trabajo del algoritmo de equilibrio.
El siguiente video muestra el funcionamiento del dispositivo de aerodeslizador ensamblado: