Elektryczna deskorolka wrażliwa na nacisk: 7 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:31

Ta instrukcja została stworzona w celu spełnienia wymagań projektowych Makecourse na University of South Florida (www.makecourse.com). Poniższa instrukcja wyjaśnia proces budowy deskorolki elektrycznej, która wykorzystuje podkładkę wrażliwą na nacisk jako regulator prędkości. Nakładka współpracuje z płytką Arduino Uno oraz silnikiem elektrycznym i esc (elektroniczny regulator prędkości).

W załączeniu wideo, które daje przegląd całego projektu.

Krok 1: Lista części

Aby zbudować tę planszę, będziesz potrzebować następujących przedmiotów.

1. Kompletna deskorolka z deckiem, truckami, kółkami i łożyskami.

2. Płytka mikrokontrolera Arduino. Użyłem tablicy Uno, którą można znaleźć tutaj.

3. Obwód płytki stykowej. Half Size to więcej niż wystarczające dla tej aplikacji.

4. Velostat, powłoka półprzewodząca, która zostanie wykorzystana na podkładkę dociskową, którą można kupić tutaj.

5. Bezszczotkowy silnik elektryczny. Możesz użyć różnych silników kv w zależności od preferencji budżetowych i prędkości. W mojej konstrukcji użyłem silnika 280 kv, który można znaleźć tutaj.

6. Elektroniczny regulator prędkości (esc) do pojazdów sterowanych radiowo. Upewnij się, że kupujesz esc o wyższym natężeniu prądu niż wymaga tego silnik. Poszedłem z tym kontrolerem.

7. Baterie, użyłem czterech baterii 3s Li-po, aby zmieścić się w moim budżecie, możesz używać preferowanych typów baterii, o ile są one kompatybilne z twoim esc i będą wytwarzać wystarczająco dużo prądu, aby zasilić silnik. To są baterie, które są używane w tej kompilacji.

8. Złącza męskie typu Bullet do połączeń akumulatora. Tutaj znajdziesz opakowanie, które posiada zarówno męskie, jak i żeńskie złącza.

9. Koła zębate/koła pasowe układu napędowego. Moja konstrukcja używała małego koła zębatego z 14 zębami i dużego koła zębatego z 36 zębami. Pliki Solidworks Part są załączone poniżej.

10. Pasek rozrządu.

11. Pudełko na elektronikę. Może to być twój własny projekt lub możesz dość łatwo zmodyfikować tę sprawę.

Krok 2: Montaż czujnika ciśnienia Velostat

Velostat to materiał przewodzący prąd elektryczny sprzedawany jako materiał opakowaniowy. Ma unikalną właściwość, która sprawia, że może być używany jako czujnik ciśnienia, który zmienia opór elektryczny w zależności od nacisku na niego. Aby skorzystać z tej właściwości, musisz przepuścić przez nią prąd elektryczny.

Aby rozpocząć montaż czujnika, musisz przyciąć kawałek velostatu do preferowanego rozmiaru i kształtu. Pamiętaj, że zostanie on umieszczony na górze deskorolki, gdzie znajduje się Twoja przednia stopa, więc oprzyj swój rozmiar na desce, której używasz.

Wytnij dwa kawałki folii przewodzącej na rozmiar nieco mniejszy niż velostat. Domowa folia aluminiowa z pracą do tego.

Następnie musisz przeciąć i rozebrać okablowanie czujnika. Używając drutu o grubości 18-20, zdejmij około dwóch do trzech cali izolacji na końcu dwóch przewodów.

Podłącz każdy przewód do jednego z arkuszy folii, a następnie umieść każdy arkusz po przeciwnych stronach podkładki Velostat.

Masz teraz zmontowany gotowy czujnik ciśnienia.

Krok 3: Okablowanie obwodu Arduino

Po złożeniu czujnika ciśnienia musisz podłączyć go do płyty Arduino Uno. Patrz zdjęcie powyżej jako schemat okablowania.

Przylutuj przewody od czujnika do przewodów połączeniowych dla Arduino. Będą one używane jako pozytywne i negatywne leady.

Podłącz wyjście 5 V po analogowej stronie Arduino do dodatniego paska na płytce stykowej i podłącz dodatni przewód (czerwony przewód po lewej stronie obrazu) do dodatniego kanału na płytce stykowej.

Podłącz ujemny przewód (niebieski przewód po lewej stronie rysunku) do płytki stykowej, a następnie uruchom rezystor 120 omów z ujemnego przewodu na płytce stykowej do innej części płytki stykowej. Będzie to służyć jako dzielnik napięcia, dzięki czemu można pobrać napięcie wyjściowe z czujnika i zamienić je na użyteczne dane w Arduino.

Podłącz rezystor do masy płytki stykowej i uziem płytkę stykową do Arduino.

Podłącz przewód do płytki stykowej na pasku zawierającym przewód ujemny i rezystor dzielnika napięcia. Upewnij się, że podłączyłeś go po przeciwnej stronie rezystora niż przewód ujemny. Podłącz ten przewód do wejścia analogowego na płycie Arduino. W tym miejscu Arduino otrzyma sygnał, że zamieni się w reakcję przepustnicy.

Na koniec podłącz zworki do dodatnich i ujemnych pasków (pomarańczowe i zielone przewody na schemacie) płytki stykowej wraz z jeszcze jedną zworką, która łączy się z Arduino. Upewnij się, że ostatnia zworka została podłączona do pinu cyfrowego oznaczonego jako pin PWM. Będą to wejścia zasilania i sygnału do Twojego esc.

Krok 4: Programowanie Arduino

Korzystając z Arduino IDE, utwórz szkic, który pobierze sygnał z czujnika i zmapuje go na reakcję przepustnicy. Będziesz musiał dołączyć bibliotekę Servo, która jest dostarczana z IDE. Powyższe zdjęcia przedstawiają mój szkic, a plik programu załączam poniżej.

Przeczytaj skomentowane linie, aby uzyskać bardziej przejrzysty opis szkicu.

Krok 5: Montaż obwodu zasilania i sterowania silnika

W zależności od baterii zakupionych do kompilacji ten krok może się nieznacznie różnić.

Moja konstrukcja wymagała 4 baterii pracujących równolegle, aby osiągnąć wymagany prąd.

Aby podłączyć baterie do ESC, musisz przylutować połączenia baterii do ESC. Używając przewodu o grubości 10, przylutuj przewód dla każdego akumulatora do dodatniego i ujemnego przewodu ESC. Upewnij się, że pozostawiłeś wystarczająco dużo drutu, aby dosięgnąć baterii, więc rozważ umieszczenie baterii przed rozpoczęciem tego kroku.

Następnie przylutuj każdy przewód dodatni i ujemny do męskiego złącza kulowego. Weź pod uwagę, do której baterii podłączysz te wtyczki, aby okablowanie było proste i czyste.

Podłącz stronę wyjścia sygnału ESC do silnika bezszczotkowego.

Podłącz małe przewody sygnałowe z ESC do zworek na płytce stykowej od końca poprzedniego kroku.

Krok 6: Montaż zespołu silnika

Silnik będzie miał fabryczny punkt mocowania, ale będziesz musiał wyprodukować wspornik, aby przymocować go do płyty. Użyłem cienkiego kawałka blachy, wyciętego i wygiętego na wymiar.

Ustaw silnik w miejscu, w którym chcesz go zamontować na wsporniku i wywierć otwory. Przymocuj silnik do wspornika.

Będziesz chciał przymocować koła zębate rozrządu do silnika i koła napędowego, aby móc zamontować silnik z uwzględnieniem naprężenia paska.

Przymocuj pasek do silnika i ustaw w miejscu, w którym ma być zamontowany wspornik. Wywierć otwory do mocowania silnika w płycie i przykręć wspornik silnika do płyty.

Krok 7: Ostateczne zgromadzenie zarządu

Weź obudowę na elektronikę i wywierć z przodu otwór o średnicy około cala, aby był wystarczająco duży, aby zmieściły się w nim wtyczki baterii.

Będziesz musiał określić położenie obudowy elektroniki i wywiercić otwory montażowe w jej spodzie. Wywierć otwory, aby dopasować otwory montażowe w obudowie do deskorolki i przykręć obudowę do decku. Upewnij się, że montujesz go spodem obudowy do płytki, aby mieć łatwy dostęp do elektroniki.

Umieść baterie i ESC na miejscu w pudełku i wyprowadź przewody przez otwór z przodu. Podłącz zasilacz 9V do Arduino i podłącz baterie do ESC. Podłącz ESC do zworek na płytce stykowej i podłącz silnik.

ESC na liście części jest wstępnie zaprogramowany i będzie działać od razu, jednak nie wszystkie sterowniki będą działać i może być konieczne zapoznanie się z instrukcjami sterownika, aby go zaprogramować.