Cet article examinera la création d'un véhicule auto-équilibré ou simplement d'un Segway. Presque tous les matériaux pour créer cet appareil sont facilement accessibles.
L'appareil lui-même est une plate-forme sur laquelle se tient le conducteur. En inclinant le corps, deux moteurs électriques sont contrôlés par une chaîne de circuits et de microcontrôleurs chargés de l'équilibrage.
Matériaux:
- Module de contrôle XBee sans fil.
microcontrôleur Arduino
-batteries
Capteur InvenSense MPU-6050 sur le module «GY-521»,
- des barres en bois
-bouton
deux roues
et ainsi de suite, indiqué dans l'article et sur les photographies.
Première étape: déterminer les caractéristiques requises et concevoir le système.
Lors de la création de cet appareil, l'auteur a essayé de s'adapter à des paramètres tels que:
-passabilité et puissance nécessaires à la libre circulation même sur gravier
- batteries d'une capacité suffisante pour assurer au moins une heure de fonctionnement continu de l'appareil
-pour offrir la possibilité d'un contrôle sans fil, ainsi que l'enregistrement de données sur le fonctionnement de l'appareil sur une carte SD pour identifier et dépanner.
De plus, il est souhaitable que le coût de création d'un tel dispositif soit inférieur à la commande d'un hoverboard hors route d'origine.
Selon le schéma ci-dessous, vous pouvez voir le schéma électrique du véhicule à équilibrage automatique.
L'image suivante montre le système de fonctionnement du lecteur de gyroscope.
Le choix d'un microcontrôleur pour contrôler les systèmes Segway est diversifié, l'auteur du système Arduino est le plus préféré en raison de ses catégories de prix. Des contrôleurs tels que Arduino Uno, Arduino Nano conviennent ou vous pouvez prendre ATmega 328 pour une utilisation en tant que puce séparée.
Pour alimenter le circuit de commande du moteur à double pont, une tension d'alimentation de 24 V est requise, cette tension est facilement obtenue en connectant des batteries de voiture 12 V en série.
Le système est conçu pour que les moteurs ne soient alimentés que lorsque le bouton de démarrage est enfoncé, donc pour un arrêt rapide, relâchez-le simplement. Dans le même temps, la plate-forme Arduino doit prendre en charge la communication série avec le circuit de commande de pont des moteurs et le module de commande sans fil.
Grâce au capteur InvenSense MPU-6050 du module «GY-521», qui traite l'accélération et porte les fonctions d'un gyroscope, les paramètres d'inclinaison sont mesurés.Le capteur était situé sur deux cartes d'extension distinctes. Le bus l2c communique avec le microcontrôleur Arduino. De plus, le capteur d'inclinaison avec l'adresse 0x68 a été programmé de manière à interroger toutes les 20 ms et à interrompre le microcontrôleur Arduino. Un autre capteur a l'adresse 0x69 et il est tiré directement sur l'Arduino.
Lorsque l'utilisateur entre sur la plate-forme du scooter, le commutateur de limite de charge est activé, ce qui active le mode d'algorithme d'équilibrage du Segway.
Deuxième étape: Créez un corps de scooter de coque et installez les éléments de base.
Après avoir déterminé le concept de base du schéma de fonctionnement du scooter gyroscopique, l'auteur a procédé au montage direct de sa carrosserie et à l'installation des pièces principales. Le matériau principal était des planches et des barres en bois. L'arbre pèse peu, ce qui affectera positivement la durée de la charge de la batterie, de plus, le bois est facilement traité et est un isolant. À partir de ces cartes, une boîte a été fabriquée dans laquelle des batteries, des moteurs et des microcircuits seront installés. Ainsi, une pièce en bois en forme de U a été obtenue, sur laquelle les roues et les moteurs sont montés à l'aide de boulons.
La transmission de la puissance du moteur aux roues passera par la transmission à engrenages. Lors de la pose des principaux composants dans le boîtier du Segway, il est très important de veiller à ce que le poids soit réparti uniformément lorsque le Segway est mis en position de travail verticale. Par conséquent, si vous ne tenez pas compte de la répartition du poids des batteries lourdes, le travail d'équilibrage de l'appareil sera difficile.
Dans ce cas, l'auteur a placé les batteries à l'arrière, de manière à compenser le poids du moteur, qui est situé au centre de l'appareil. Électronique des composants ont été placés entre le moteur et les batteries. Pour les tests ultérieurs, un bouton de démarrage temporaire sur la poignée du Segway a également été fixé.
Troisième étape: le circuit électrique.
Selon le schéma ci-dessus, tous les fils du boîtier Segway ont été mis en place. De plus, conformément au tableau ci-dessous, toutes les sorties du microcontrôleur Arduino ont été connectées au circuit du pont de commande du moteur, ainsi qu'aux capteurs d'équilibrage.
Le diagramme suivant montre un capteur d'inclinaison installé horizontalement, tandis que le capteur de contrôle a été installé verticalement le long de l'axe Y.
Étape quatre: Testez et configurez l'appareil.
Après les étapes précédentes, l'auteur a reçu le modèle Segway pour les tests.
Lors des tests, il est important de prendre en compte des facteurs tels que la sécurité de la zone de test, ainsi que des équipements de protection sous forme d'écrans de protection et d'un casque pour le conducteur.
L'auteur a décidé de commencer à tester le Segway en téléchargeant le code sur le microcontrôleur et en vérifiant sa connexion avec les circuits de commande et les capteurs.
Logiciel:
Arduino Terminal est idéal pour vérifier la fonctionnalité du code, ainsi que la recherche éventuelle de problèmes pour leur débogage ultérieur. Il est important de régler correctement le gain du contrôleur PID, qui dépendra des paramètres du moteur utilisé.
Après avoir réglé le régulateur, l'alimentation est fournie au contrôleur et les capteurs passent en état de veille. Ensuite, le bouton de démarrage est enfoncé et les moteurs s'allument. En inclinant le Segway, le conducteur contrôle le mouvement dû au travail de l'algorithme d'équilibrage.
La vidéo ci-dessous montre le fonctionnement de l'aéroglisseur assemblé: