ستبحث هذه المقالة في إنشاء مركبة ذاتية التوازن أو ببساطة Segway. يمكن الوصول بسهولة إلى جميع المواد اللازمة لإنشاء هذا الجهاز.
الجهاز نفسه عبارة عن منصة يقف عليها السائق. من خلال إمالة الجسم ، يتم التحكم في محركين كهربائيين من خلال سلسلة من الدوائر وأجهزة التحكم الدقيقة المسؤولة عن التوازن.
المواد:
- وحدة التحكم اللاسلكية XBee.
متحكم اردوينو
-بطاريات
مستشعر InvenSense MPU-6050 على وحدة "GY-521" ،
الحانات الخشبية
-زر
عجلتين
وما إلى ذلك ، المشار إليها في المقالة والصور.
الخطوة الأولى: تحديد الخصائص المطلوبة وتصميم النظام.
عند إنشاء هذا الجهاز ، حاول المؤلف أن يتناسب مع معلمات مثل:
-القدرة والقوة اللازمة لحرية الحركة حتى على الحصى
- بطاريات بسعة كافية لتوفير ساعة واحدة على الأقل من التشغيل المتواصل للجهاز
- لتوفير إمكانية التحكم اللاسلكي ، وكذلك تسجيل البيانات حول تشغيل الجهاز على بطاقة SD لتحديد واستكشاف الأخطاء وإصلاحها.
بالإضافة إلى ذلك ، من المستحسن أن تكون تكلفة إنشاء مثل هذا الجهاز أقل من طلب لوحة Hoverboard أصلية.
وفقًا للرسم البياني أدناه ، يمكنك رؤية مخطط الدائرة لمركبة التوازن الذاتي.
توضح الصورة التالية نظام تشغيل محرك الجيروسكوب.
إن اختيار وحدة التحكم الدقيقة للتحكم في أنظمة Segway متنوع ، ويفضل مؤلف نظام Arduino بسبب فئات أسعاره. وحدات التحكم مثل Arduino Uno ، و Arduino Nano ستفعل ، أو يمكنك استخدام ATmega 328 لاستخدامها كرقاقة منفصلة.
لتشغيل دائرة تحكم بمحرك جسر مزدوج ، هناك حاجة لجهد إمداد 24 فولت ، ويمكن تحقيق هذا الجهد بسهولة عن طريق توصيل بطاريات السيارة 12 فولت على التوالي.
تم تصميم النظام بحيث يتم توفير الطاقة للمحركات فقط أثناء الضغط على زر البدء ، لذلك للتوقف السريع ، قم بتحريره فقط. في الوقت نفسه ، يجب أن تدعم منصة Arduino الاتصال التسلسلي مع كل من دائرة التحكم في الجسر للمحركات ووحدة التحكم اللاسلكية.
نظرًا لمستشعر InvenSense MPU-6050 في وحدة "GY-521" ، التي تعالج التسارع وتحمل وظائف الجيروسكوب ، يتم قياس معلمات الإمالة.تم وضع المستشعر على بطاقتي توسيع منفصلتين. تتواصل حافلة L2C مع متحكم Arduino. علاوة على ذلك ، تمت برمجة مستشعر الإمالة بالعنوان 0x68 بطريقة الاستقصاء كل 20 مللي ثانية وتوفير المقاطعة لوحدة التحكم الدقيقة Arduino. هناك مستشعر آخر له العنوان 0x69 ويتم سحبه مباشرة إلى Arduino.
عندما يدخل المستخدم إلى منصة السكوتر ، يتم تنشيط مفتاح حد التحميل ، الذي ينشط وضع الخوارزمية لموازنة Segway.
الخطوة الثانية: إنشاء بدن hoverboard وتثبيت العناصر الأساسية.
بعد تحديد المفهوم الأساسي لمخطط تشغيل سكوتر الجيروسكوب ، انتقل المؤلف إلى التجميع المباشر لهيكله وتركيب الأجزاء الرئيسية. كانت المادة الرئيسية عبارة عن ألواح وقضبان خشبية. تزن الشجرة القليل ، مما سيؤثر بشكل إيجابي على مدة شحن البطارية ، بالإضافة إلى ذلك ، يتم معالجة الخشب بسهولة وهو عازل. من هذه اللوحات ، تم إنشاء صندوق يتم فيه تركيب البطاريات والمحركات والدوائر الصغيرة. وبالتالي ، تم الحصول على جزء خشبي على شكل حرف U ، حيث يتم تركيب العجلات والمحركات باستخدام البراغي.
سيتم نقل قوة المحرك إلى العجلات من خلال ناقل الحركة. عند وضع المكونات الرئيسية في مبيت Segway ، من المهم جدًا التأكد من توزيع الوزن بالتساوي عند وضع Segway في وضع رأسي عامل. لذلك ، إذا لم تأخذ في الاعتبار توزيع الوزن من البطاريات الثقيلة ، فسيكون عمل موازنة الجهاز صعبًا.
في هذه الحالة ، وضع المؤلف البطاريات في الخلف ، وذلك للتعويض عن وزن المحرك ، الموجود في منتصف الجهاز. إلكتروني تم وضع الأجهزة المكونة بين المحرك والبطاريات. للاختبار التالي ، تم أيضًا إرفاق زر بدء مؤقت على مقبض Segway.
الخطوة الثالثة: الدائرة الكهربائية.
وفقًا للرسم البياني أعلاه ، تم تنفيذ جميع الأسلاك في مبيت Segway. أيضًا ، وفقًا للجدول أدناه ، تم توصيل جميع مخرجات وحدة التحكم الدقيقة Arduino بدائرة جسر التحكم في المحرك ، وكذلك بمستشعرات التوازن.
يوضح الرسم البياني التالي مستشعر الإمالة مثبتًا أفقيًا ، بينما تم تثبيت مستشعر التحكم رأسيًا على طول المحور ص.
الخطوة الرابعة: اختبار الجهاز وتكوينه.
بعد الخطوات السابقة ، تلقى المؤلف النموذج Segway للاختبار.
عند إجراء الاختبار ، من المهم مراعاة عوامل مثل سلامة منطقة الاختبار ، بالإضافة إلى معدات الحماية في شكل دروع واقية وخوذة للسائق.
قرر المؤلف بدء اختبار Segway عن طريق تنزيل الرمز إلى وحدة التحكم الدقيقة والتحقق من اتصاله بدوائر التحكم وأجهزة الاستشعار.
البرمجيات:
يعد Arduino Terminal رائعًا للتحقق من وظائف التعليمات البرمجية ، بالإضافة إلى البحث المحتمل عن مشاكل تصحيح الأخطاء اللاحقة. من المهم ضبط كسب وحدة تحكم PID بشكل صحيح ، والذي سيعتمد على معلمات المحرك المستخدم.
بعد ضبط المنظم ، يتم تزويد الطاقة بوحدة التحكم ، وتدخل المستشعرات في حالة الاستعداد. ثم يتم الضغط على زر البدء ، ويتم تشغيل المحركات. من خلال إمالة Segway ، يتحكم السائق في الحركة بسبب عمل خوارزمية الموازنة.
يوضح الفيديو أدناه تشغيل جهاز الحوامات المجمعة: