Bài viết này sẽ xem xét việc tạo ra một chiếc xe tự cân bằng hoặc đơn giản là một Segway. Hầu như tất cả các vật liệu để tạo ra thiết bị này có thể dễ dàng truy cập.
Thiết bị này là một nền tảng mà trình điều khiển đứng. Bằng cách nghiêng thân máy, hai động cơ điện được điều khiển thông qua một chuỗi các mạch và vi điều khiển chịu trách nhiệm cân bằng.
Vật liệu:
- Module điều khiển XBee không dây.
vi điều khiển Arduino
pin
Cảm biến InvenSense MPU-6050 trên mô-đun của GY GY-521,
thanh gỗ
-button
hai bánh
và như vậy, được chỉ ra trong bài báo và trong các bức ảnh.
Bước một: Xác định các đặc tính cần thiết và thiết kế hệ thống.
Khi tạo thiết bị này, tác giả đã cố gắng khớp với các tham số như:
khả năng vượt qua và sức mạnh cần thiết cho việc di chuyển tự do ngay cả trên sỏi
- pin có đủ dung lượng để cung cấp ít nhất một giờ hoạt động liên tục của thiết bị
-để cung cấp khả năng điều khiển không dây, cũng như ghi lại dữ liệu về hoạt động của thiết bị trên thẻ SD để xác định và khắc phục sự cố.
Ngoài ra, điều mong muốn là chi phí tạo ra một thiết bị như vậy sẽ ít hơn so với việc đặt một chiếc hoverboard nguyên bản.
Theo sơ đồ dưới đây, bạn có thể xem sơ đồ mạch của xe tự cân bằng.
Hình ảnh sau đây cho thấy hệ thống hoạt động của ổ đĩa con quay hồi chuyển.
Sự lựa chọn của một vi điều khiển để điều khiển các hệ thống Segway rất đa dạng, tác giả của hệ thống Arduino được ưa thích nhất vì các loại giá của nó. Các bộ điều khiển như Arduino Uno, Arduino Nano sẽ làm được, hoặc bạn có thể lấy ATmega 328 để sử dụng làm chip riêng.
Để cấp nguồn cho mạch điều khiển động cơ cầu kép, cần có điện áp cung cấp 24 V, điện áp này có thể dễ dàng đạt được bằng cách kết nối ắc quy xe 12 V nối tiếp.
Hệ thống được thiết kế để chỉ cung cấp năng lượng cho các động cơ trong khi nhấn nút khởi động, vì vậy để dừng nhanh, chỉ cần giải phóng nó. Đồng thời, nền tảng Arduino phải hỗ trợ giao tiếp nối tiếp với cả mạch điều khiển cầu của động cơ và mô đun điều khiển không dây.
Do cảm biến InvenSense MPU-6050 trên mô-đun của GY GY-521, xử lý gia tốc và mang các chức năng của con quay hồi chuyển, các thông số độ nghiêng được đo.Cảm biến được đặt trên hai thẻ mở rộng riêng biệt. Bus l2c giao tiếp với vi điều khiển Arduino. Hơn nữa, cảm biến độ nghiêng với địa chỉ 0x68 đã được lập trình theo cách để thăm dò cứ sau 20 ms và cung cấp sự gián đoạn cho vi điều khiển Arduino. Một cảm biến khác có địa chỉ 0x69 và nó được kéo trực tiếp vào Arduino.
Khi người dùng vào nền tảng của xe tay ga, công tắc giới hạn tải được kích hoạt, kích hoạt chế độ thuật toán để cân bằng Segway.
Bước hai: Tạo thân xe tay ga và cài đặt các yếu tố cơ bản.
Sau khi xác định khái niệm cơ bản của sơ đồ vận hành xe tay ga, tác giả đã tiến hành lắp ráp trực tiếp thân xe và lắp đặt các bộ phận chính. Vật liệu chính là ván gỗ và thanh. Cây nặng ít, sẽ ảnh hưởng tích cực đến thời gian sạc pin, ngoài ra, gỗ dễ dàng được xử lý và là một chất cách điện. Từ những bảng này, một hộp được chế tạo trong đó pin, động cơ và vi mạch sẽ được lắp đặt. Do đó, một phần gỗ hình chữ U đã thu được, trên đó bánh xe và động cơ được gắn bằng bu lông.
Việc truyền công suất động cơ đến các bánh xe sẽ đi qua bộ truyền bánh răng. Khi đặt các thành phần chính trong vỏ Segway, điều rất quan trọng là đảm bảo rằng trọng lượng được phân phối đều khi Segway được đưa vào vị trí thẳng đứng làm việc. Do đó, nếu bạn không tính đến việc phân phối trọng lượng từ pin nặng, thì công việc cân bằng thiết bị sẽ gặp khó khăn.
Trong trường hợp này, tác giả đã đặt pin ở phía sau, để bù cho trọng lượng của động cơ, được đặt ở trung tâm của thiết bị. Điện tử các thiết bị thành phần được đặt giữa động cơ và pin. Đối với thử nghiệm tiếp theo, một nút khởi động tạm thời trên tay cầm Segway cũng được đính kèm.
Bước ba: Mạch điện.
Theo sơ đồ trên, tất cả các dây trong vỏ Segway đã được thực hiện. Ngoài ra, theo bảng dưới đây, tất cả các đầu ra của vi điều khiển Arduino đã được kết nối với mạch điều khiển cầu của động cơ, cũng như với các cảm biến cân bằng.
Sơ đồ sau cho thấy một cảm biến nghiêng được cài đặt theo chiều ngang, trong khi cảm biến điều khiển được cài đặt theo chiều dọc dọc theo trục Y.
Bước bốn: Kiểm tra và cấu hình thiết bị.
Sau các bước trước, tác giả đã nhận được mô hình Segway để thử nghiệm.
Khi tiến hành thử nghiệm, điều quan trọng là phải tính đến các yếu tố như sự an toàn của khu vực thử nghiệm, cũng như các thiết bị bảo vệ dưới dạng lá chắn bảo vệ và mũ bảo hiểm cho người lái xe.
Tác giả đã quyết định bắt đầu thử nghiệm Segway bằng cách tải mã xuống vi điều khiển và kiểm tra kết nối của nó với các mạch điều khiển và cảm biến.
Phần mềm:
Arduino Terminal rất tốt cho việc kiểm tra chức năng của mã, cũng như tìm kiếm các vấn đề có thể xảy ra đối với việc gỡ lỗi tiếp theo của chúng. Điều quan trọng là phải điều chỉnh chính xác mức tăng của bộ điều khiển PID, điều này sẽ phụ thuộc vào các tham số của động cơ được sử dụng.
Sau khi điều chỉnh bộ điều chỉnh, nguồn được cung cấp cho bộ điều khiển và các cảm biến sẽ chuyển sang trạng thái chờ. Sau đó nhấn nút khởi động và động cơ bật. Bằng cách nghiêng Segway, người lái điều khiển chuyển động do công việc của thuật toán cân bằng.
Video dưới đây cho thấy hoạt động của thiết bị thủy phi cơ được lắp ráp: