Druckempfindliches elektrisches Skateboard - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:20

Dieses instructable wurde in Erfüllung der Projektanforderung des Makecourse an der University of South Florida (www.makecourse.com) erstellt. Die folgende Anleitung erklärt den Bauprozess eines elektrischen Skateboards, das ein druckempfindliches Pad als Geschwindigkeitsregler verwendet. Das Pad funktioniert zusammen mit einem Arduino Uno Board sowie einem Elektromotor und Esc (elektronischer Geschwindigkeitsregler).

Anbei ein Video, das einen Überblick über das gesamte Projekt gibt.

Schritt 1: Teileliste

Um dieses Board zu bauen, benötigst du die folgenden Gegenstände.

1. Ein komplettes Skateboard mit Deck, Achsen, Rollen und Kugellagern.

2. Ein Arduino-Mikrocontroller-Board. Ich habe ein Uno-Board verwendet, das hier zu finden ist.

3. Eine Steckplatinenschaltung. Halbe Größe ist für diese Anwendung mehr als ausreichend.

4. Velostat, eine halbleitende Folie, die für das Druckkissen verwendet wird, kann hier erworben werden.

5. Ein bürstenloser Elektromotor. Je nach Budget und Geschwindigkeitspräferenzen können Sie verschiedene kv-Motoren verwenden. In meinem Build habe ich einen 280-kv-Motor verwendet, den Sie hier finden.

6. Ein elektronischer Geschwindigkeitsregler (ESC) für funkgesteuerte Fahrzeuge. Stellen Sie sicher, dass Sie einen Regler mit einer höheren Stromstärke kaufen, als der Motor benötigt. Ich bin mit diesem Controller gegangen.

7. Batterien, ich habe vier 3s Li-Po-Batterien verwendet, um meinem Budget zu entsprechen. Sie können Ihre bevorzugten Batterietypen verwenden, solange sie mit Ihrem Regler kompatibel sind und genug Strom liefern, um Ihren Motor anzutreiben. Dies sind die Batterien, die werden in diesem Build verwendet.

8. Männliche Bullet-Anschlüsse für die Batterieanschlüsse. Hier finden Sie ein Paket, das sowohl männliche als auch weibliche Anschlüsse hat.

9. Zahnräder/Riemenscheiben für den Antriebsstrang. Mein Build verwendete ein kleines Zahnrad mit 14 Zähnen und ein großes Zahnrad mit 36 Zähnen. Die Solidworks Part-Dateien sind unten angehängt.

10. Ein Zahnriemen.

11. Eine Box, um die Elektronik unterzubringen. Dies kann ein eigenes Design sein, oder Sie können diesen Fall ziemlich einfach ändern.

Schritt 2: Montage des Velostat-Drucksensors

Velostat ist ein elektrisch leitfähiges Material, das als Verpackungsmaterial verkauft wird. Es hat eine einzigartige Eigenschaft, die es als Drucksensor verwendbar macht, wobei der elektrische Widerstand abhängig von der auf ihn ausgeübten Druckmenge variiert. Um diese Eigenschaft zu nutzen, müssen Sie einen elektrischen Strom durch sie leiten.

Um mit der Montage des Sensors zu beginnen, müssen Sie ein Stück Ihres Velostats auf Ihre bevorzugte Größe und Form zuschneiden. Denken Sie daran, dass dies auf dem Skateboard platziert wird, wo Ihr vorderer Fuß sitzt, also richten Sie Ihre Größe nach dem Board aus, das Sie verwenden.

Schneiden Sie zwei Stücke leitfähiger Folie auf eine Größe, die etwas kleiner als der Velostat ist. Haushaltsaluminiumfolie mit Arbeit dafür.

Als nächstes müssen Sie die Verkabelung für den Sensor abschneiden und abisolieren. Entfernen Sie mit einem Draht der Stärke 18-20 etwa zwei bis drei Zoll der Isolierung am Ende von zwei Drähten.

Verbinden Sie jeden Draht mit einem Ihrer Folienblätter und legen Sie dann jedes Blatt auf gegenüberliegende Seiten Ihres Velostat-Pads.

Sie haben nun Ihren fertigen Drucksensor zusammengebaut.

Schritt 3: Verdrahtung der Arduino-Schaltung

Sobald Ihr Drucksensor zusammengebaut ist, müssen Sie ihn an Ihr Arduino Uno-Board anschließen. Siehe das Foto oben als Schaltplan.

Löten Sie die Drähte vom Sensor zu den Überbrückungsdrähten für das Arduino. Diese werden als Ihre positiven und negativen Leads verwendet.

Verbinden Sie den 5V-Ausgang auf der analogen Seite des Arduino mit dem positiven Streifen auf einem Steckbrett und verbinden Sie das positive Kabel (rotes Kabel links im Bild) mit dem positiven Kanal auf dem Steckbrett.

Verbinden Sie Ihr Minuskabel (blaues Kabel links im Bild) mit dem Steckbrett und führen Sie dann einen 120-Ohm-Widerstand vom Minuskabel auf dem Steckbrett zu einem anderen Teil des Steckbretts. Dies dient als Spannungsteiler, damit Sie die Ausgangsspannung vom Sensor nehmen und in nutzbare Daten im Arduino umwandeln können.

Verbinden Sie den Widerstand mit der Masse des Steckbretts und erden Sie das Steckbrett mit dem Arduino.

Befestigen Sie einen Draht am Steckbrett auf dem Streifen, der Ihre negative Leitung und den Widerstand für den Spannungsteiler enthält. Achten Sie darauf, es auf der gegenüberliegenden Seite des Widerstands als die negative Leitung anzubringen. Führen Sie dieses Kabel in einen analogen Eingang auf Ihrem Arduino-Board. Hier erhält der Arduino das Signal, dass es sich in eine Gasannahme verwandelt.

Schließlich verbinden Sie Jumper mit den positiven und negativen Streifen (orange und grüne Drähte im Diagramm) des Steckbretts zusammen mit einem weiteren Jumper, der mit dem Arduino verbunden ist. Stellen Sie sicher, dass Sie diesen letzten Jumper mit einem digitalen Pin verbinden, der als PWM-Pin gekennzeichnet ist. Dies sind die Strom- und Signaleingänge Ihres ESC.

Schritt 4: Programmierung des Arduino

Erstellen Sie mit Arduino IDE eine Skizze, die das Signal für Ihren Sensor aufnimmt und in eine Gasannahme abbildet. Sie müssen die Servo-Bibliothek einschließen, die mit der IDE geliefert wird. Die Bilder oben zeigen meine Skizze und die Programmdatei habe ich unten angehängt.

Lesen Sie die kommentierten Zeilen für eine klarere Beschreibung der Skizze.

Schritt 5: Montage des Motorleistungs- und Steuerkreises

Abhängig von den Batterien, die Sie für Ihren Build gekauft haben, kann dieser Schritt leicht variieren.

Mein Build benötigte 4 parallel betriebene Batterien, um die erforderliche Stromstärke zu erreichen.

Um die Batterien an den Regler anzuschließen, müssen Sie die Batterieanschlüsse an den Regler löten. Löten Sie mit einem 10-Gage-Draht für jede Batterie einen Draht an die Plus- und Minusleitungen des Reglers. Stellen Sie sicher, dass genügend Kabel vorhanden ist, um Ihre Batterien zu erreichen. Denken Sie also über die Platzierung der Batterie nach, bevor Sie mit diesem Schritt beginnen.

Als nächstes löten Sie jeden positiven und negativen Draht an einen männlichen Rundstecker. Berücksichtigen Sie, an welche Batterie Sie diese Stecker anschließen, um Ihre Verkabelung einfach und sauber zu halten.

Verbinden Sie die Signalausgangsseite des ESC mit dem bürstenlosen Motor.

Verbinden Sie die kleinen Signaldrähte vom ESC mit den Jumpern auf dem Steckbrett vom Ende des vorherigen Schritts.

Schritt 6: Montage der Motorbaugruppe

Der Motor hat ab Werk einen Befestigungspunkt, aber Sie müssen eine Halterung herstellen, um ihn an der Platine zu befestigen. Ich habe ein dünnes Stück Blech verwendet, geschnitten und auf Maß gebogen.

Richten Sie Ihren Motor dort aus, wo Sie ihn an der Halterung montieren möchten, und bohren Sie Löcher. Befestigen Sie den Motor an der Halterung.

Sie werden Ihre Zahnräder am Motor und an Ihrem Antriebsrad befestigen wollen, damit Sie den Motor mit berücksichtigter Riemenspannung montieren können.

Befestigen Sie den Riemen am Motor und richten Sie ihn dort aus, wo die Halterung montiert werden soll. Bohren Sie Löcher für die Motorhalterung in die Platine und schrauben Sie die Motorhalterung an die Platine.

Schritt 7: Endmontage der Platine

Nehmen Sie das Gehäuse für Ihre Elektronik und bohren Sie ein Loch mit einem Durchmesser von etwa einem Zoll in die Vorderseite, damit es groß genug ist, damit die Batteriestecker hindurchpassen.

Sie müssen die Platzierung Ihres Elektronikgehäuses bestimmen und Befestigungslöcher in die Unterseite bohren. Bohren Sie Löcher passend zu den Befestigungslöchern am Gehäuse in das Skateboard und schrauben Sie das Gehäuse an das Deck. Stellen Sie sicher, dass Sie es mit der Unterseite des Gehäuses an der Platine montieren, um einen einfachen Zugang zur Elektronik zu erhalten.

Setzen Sie die Batterien und den Regler in die Box ein und führen Sie die Drähte aus dem Loch in der Vorderseite. Stecken Sie den 9V-Adapter in den Arduino und verbinden Sie die Batterien mit dem ESC. Verbinden Sie den Regler mit den Jumpern auf dem Steckbrett und stecken Sie den Motor ein.

Der Regler in der Teileliste ist vorprogrammiert und funktioniert sofort, jedoch nicht alle Controller und Sie müssen möglicherweise die Anweisungen für Ihren Controller lesen, um ihn zu programmieren.