Monopatí elèctric sensible a la pressió: 7 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:15

Aquesta instrucció es va crear per complir els requisits del projecte del Makecourse de la Universitat del Sud de Florida (www.makecourse.com). A continuació, s'explica el procés de construcció d'un monopatí elèctric que utilitza un coixinet sensible a la pressió com a controlador de velocitat. El coixinet funciona juntament amb una placa Arduino Uno, així com un motor elèctric i un esc (controlador de velocitat electrònic).

S'adjunta un vídeo que proporciona una visió general de tot el projecte.

Pas 1: llista de peces

Per construir aquest tauler, necessitareu els elements següents.

1. Un monopatí complet, amb coberta, camions, rodes i coixinets.

2. Una placa micro controlador Arduino. He utilitzat un tauler Uno, que es pot trobar aquí.

3. Un circuit de taulers. Half Size és més que suficient per a aquesta aplicació.

4. Velostat, una làmina semiconductora que s'utilitzarà per al coixinet de pressió, que es pot comprar aquí.

5. Un motor elèctric sense escombretes. Podeu utilitzar motors kv diferents segons el vostre pressupost i les vostres preferències de velocitat. A la meva construcció vaig utilitzar un motor de 280 kv que es pot trobar aquí.

6. Un controlador electrònic de velocitat (esc) per a vehicles radiocontrolats. Assegureu-vos de comprar un esc amb una potència d'amperatge superior a la que requereix el motor. Vaig anar amb aquest controlador.

7. Bateries, he utilitzat quatre bateries Li-po de 3 s perquè s’adaptin al meu pressupost, podeu utilitzar els vostres tipus de bateries preferits sempre que siguin compatibles amb el vostre esc i es posin prou amperatge per alimentar el vostre motor. Aquestes són les bateries que s'utilitzen en aquesta compilació.

8. Connectors Bullet mascle per a les connexions de la bateria. Aquí podeu trobar un paquet que tingui connectors tant masculí com femení.

9. Engranatges / politges per a la transmissió. La meva construcció feia servir un engranatge petit de 14 dents i un engranatge gran de 36 dents. Els fitxers de la peça Solidworks s’adjunten a continuació.

10. Una corretja de distribució.

11. Una caixa per allotjar l’electrònica. Aquest pot ser un disseny propi o podeu modificar aquest cas amb força facilitat.

Pas 2: Muntatge del sensor de pressió Velostat

El velostat és un material elèctricament conductor que es ven com a material d’embalatge. Té una propietat única que el fa útil com a sensor de pressió, que varia la resistència elèctrica en funció de la quantitat de pressió que s’hi exerceixi. Per aprofitar aquesta propietat, heu de passar-hi un corrent elèctric.

Per començar el muntatge del sensor, haureu de tallar un tros del velòstat a la mida i la forma preferides. Tingueu en compte que es col·locarà a la part superior del monopatí on es troba el peu davanter, de manera que baseu la mida al tauler que utilitzeu.

Talleu dos trossos de làmina conductora a una mida lleugerament inferior al velòstat. Paper d'alumini per a la llar amb treball per a això.

A continuació, haureu de tallar i retirar el cablejat del sensor. Utilitzant filferro de 18-20 gages, desproveu d’aïllament de dos a tres polzades al final de dos cables.

Connecteu cada filferro a un dels vostres fulls d'alumini i, a continuació, col·loqueu-los als costats oposats del coixinet Velostat.

Ara teniu muntat el sensor de pressió complet.

Pas 3: Connexió del circuit Arduino

Un cop muntat el sensor de pressió, haurà de connectar-lo a la placa Arduino Uno. Consulteu la foto anterior com a esquema de cablejat.

Soldeu els cables del sensor als cables jumper de l’Arduino. Aquests s'utilitzaran com a clients potencials i negatius.

Connecteu la sortida de 5 V del costat analògic de l’Arduino a la tira positiva d’una placa de connexions i connecteu el cable positiu (fil vermell a l’esquerra de la imatge) al canal positiu de la placa de control.

Connecteu el cable negatiu (fil blau a l’esquerra de la imatge) al tauler de control i, a continuació, executeu una resistència de 120 Ohm des del cable negatiu de la taula de treball a una altra part de la taula de treball. Això servirà com a divisor de tensió perquè pugueu prendre la tensió de sortida del sensor i convertir-la en dades utilitzables a l'Arduino.

Connecteu la resistència a la terra de la placa de connexió i poseu-la a terra a l'Arduino.

Connecteu un cable a la placa de suport de la tira que conté el cable negatiu i la resistència del divisor de tensió. Assegureu-vos de connectar-lo al costat oposat de la resistència que el cable negatiu. Executeu aquest cable en una entrada analògica a la vostra placa Arduino. Aquí serà on l’Arduino rep el senyal que es convertirà en una resposta de l’accelerador.

Per últim, connecteu els ponts a les tires positives i negatives (filferros taronja i verd al diagrama) de la taula, juntament amb un pont més que es connecta a l’Arduino. Assegureu-vos de connectar aquest darrer pont a un pin digital marcat com a pin PWM. Aquestes seran les entrades de potència i senyal al vostre esc.

Pas 4: Programació de l'Arduino

Utilitzant Arduino IDE, creeu un esbós que agafarà el senyal del sensor i el maparà en una resposta de l’accelerador. Haureu d’incloure la biblioteca Servo que ve amb IDE. Les imatges anteriors mostren el meu esbós i he adjuntat el fitxer del programa a continuació.

Llegiu les línies comentades per obtenir una descripció més clara de l'esbós.

Pas 5: Muntatge del circuit de potència i control del motor

En funció de les bateries que hàgiu comprat per a la vostra construcció, aquest pas pot variar lleugerament.

La meva construcció requeria 4 bateries funcionant en paral·lel per aconseguir l’amperatge necessari.

Per connectar les bateries a l'ESC, haureu de soldar les connexions de la bateria a l'ESC. Utilitzant un cable de 10 gages, soldeu un cable per a cada bateria als cables positius i negatius de l’ESC. Assegureu-vos de deixar suficient cable per arribar a les vostres bateries, així que tingueu en compte la ubicació de la bateria abans de començar aquest pas.

A continuació, soldeu cada cable positiu i negatiu a un connector de bala mascle. Tingueu en compte a quina bateria connectareu aquests endolls per tal de mantenir el cablejat senzill i net.

Connecteu el costat de sortida del senyal de l’ESC al motor sense escombretes.

Connecteu els petits cables de senyal des de l’ESC als ponts de la placa des del final del pas anterior.

Pas 6: muntatge del conjunt del motor

El motor tindrà un punt de muntatge de fàbrica, però haureu de fabricar un suport per fixar-lo al tauler. He utilitzat un tros prim de xapa, tallat i doblegat a mida.

Alineeu el motor allà on vulgueu que estigui muntat al suport i treieu els forats. Connecteu el motor al suport.

Voldreu fixar els engranatges de sincronització al motor i a la roda del conductor perquè pugueu muntar el motor tenint en compte la tensió de la corretja.

Col·loqueu la corretja al motor i alineeu-la allà on cal muntar el suport. Practicar forats per al muntatge del motor a la placa i cargolar el suport del motor a la placa.

Pas 7: Assemblea final de la junta

Agafeu la caixa de l’electrònica i practiqueu un forat a la part davantera, de prop d’una polzada de diàmetre, perquè sigui prou gran perquè hi puguin cabre els endolls de la bateria.

Haureu de determinar la ubicació de la caixa electrònica i practicar forats de muntatge a la part inferior. Practicar forats per fer coincidir els forats de muntatge de la caixa a la monopatí i cargolar-la a la coberta. Assegureu-vos de muntar-lo amb la part inferior de la caixa al tauler per facilitar l'accés a l'electrònica.

Col·loqueu les bateries i l'ESC a la caixa i traieu els cables del forat de la part davantera. Connecteu l'adaptador de 9V a l'Arduino i connecteu les bateries a l'ESC. Connecteu l'ESC als ponts de la placa de connexió i endolleu el motor.

L’ESC de la llista de peces està preprogramat i funcionarà de seguida, tot i que no ho estaran tots els controladors i és possible que hàgiu de veure les instruccions perquè el controlador el programi.