Skateboard elettrico sensibile alla pressione: 7 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:04

Questo istruttivo è stato creato in adempimento del requisito del progetto del Makecourse presso la University of South Florida (www.makecourse.com). Le seguenti istruzioni spiegheranno il processo di costruzione di uno skateboard elettrico che utilizza un pad sensibile alla pressione come controller di velocità. Il pad funziona insieme a una scheda Arduino Uno, un motore elettrico e un esc (regolatore di velocità elettronico).

In allegato un video che offre una panoramica dell'intero progetto.

Passaggio 1: elenco delle parti

Per costruire questa scheda, avrai bisogno dei seguenti elementi.

1. Uno skateboard completo, con tavola, truck, ruote e cuscinetti.

2. Una scheda micro controller Arduino. Ho usato una scheda Uno, che può essere trovata qui.

3. Un circuito breadboard. Half Size è più che sufficiente per questa applicazione.

4. Velostat, un telo semiconduttivo che verrà utilizzato per il cuscinetto a pressione, che può essere acquistato qui.

5. Un motore elettrico senza spazzole. È possibile utilizzare diversi motori kv a seconda del budget e delle preferenze di velocità. Nella mia build ho usato un motore da 280 kv che puoi trovare qui.

6. Un regolatore elettronico della velocità (esc) per veicoli radiocomandati. Assicurati di acquistare un esc con un amperaggio superiore a quello richiesto dal motore. Sono andato con questo controller.

7. Batterie, ho usato quattro batterie Li-Po da 3 secondi per adattarsi al mio budget, puoi usare i tuoi tipi di batteria preferiti purché siano compatibili con il tuo esc e forniranno un amperaggio sufficiente per alimentare il tuo motore. Queste sono le batterie che vengono utilizzati in questa build.

8. Connettori Bullet maschi per i collegamenti della batteria. Puoi trovare un pacchetto con connettori sia maschio che femmina qui.

9. Ingranaggi/pulegge per la trasmissione. La mia build utilizzava un ingranaggio piccolo da 14 denti e un ingranaggio grande da 36 denti. I file della parte Solidworks sono allegati di seguito.

10. Una cinghia di distribuzione.

11. Una scatola per alloggiare l'elettronica. Questo può essere un tuo progetto, oppure puoi modificare questo caso abbastanza facilmente.

Passaggio 2: montaggio del sensore di pressione Velostat

Velostat è un materiale elettricamente conduttivo venduto come materiale da imballaggio. Ha una proprietà unica che lo rende utilizzabile come sensore di pressione, che varia la resistenza elettrica in base alla quantità di pressione esercitata su di esso. Per sfruttare questa proprietà, è necessario far passare una corrente elettrica attraverso di essa.

Per iniziare l'assemblaggio del sensore, dovrai tagliare un pezzo del tuo velostat nella dimensione e nella forma che preferisci. Tieni presente che questo sarà posizionato sopra lo skateboard dove si trova il tuo piede anteriore, quindi basa la tua taglia sulla tavola che stai utilizzando.

Tagliare due pezzi di pellicola conduttiva a una dimensione leggermente più piccola del velostat. Foglio di alluminio per uso domestico con lavoro per questo.

Successivamente dovrai tagliare e spellare il cablaggio per il sensore. Usando un cavo calibro 18-20, rimuovere circa due o tre pollici dell'isolamento all'estremità di due fili.

Collega ciascun filo a uno dei tuoi fogli di alluminio e quindi posiziona ciascun foglio sui lati opposti del tuo Velostat pad.

Ora hai il tuo sensore di pressione completato assemblato.

Passaggio 3: cablaggio del circuito Arduino

Una volta che il tuo sensore di pressione è assemblato, dovrai collegarlo alla tua scheda Arduino Uno. Fare riferimento alla foto sopra come schema di cablaggio.

Saldare i fili dal sensore ai fili dei ponticelli per Arduino. Questi saranno usati come lead positivi e negativi.

Collega l'uscita 5V sul lato analogico dell'Arduino alla striscia positiva su una breadboard e collega il cavo positivo (filo rosso a sinistra dell'immagine) al canale positivo sulla breadboard.

Collega il cavo negativo (filo blu a sinistra dell'immagine) alla breadboard e quindi esegui un resistore da 120 Ohm dal cavo negativo sulla breadboard a un'altra parte della breadboard. Questo servirà da divisore di tensione in modo da poter prendere la tensione di uscita dal sensore e trasformarla in dati utilizzabili in Arduino.

Collega il resistore alla massa della breadboard e collega la breadboard all'Arduino.

Collega un filo alla breadboard sulla striscia che contiene il cavo negativo e il resistore per il partitore di tensione. Assicurati di collegarlo sul lato opposto del resistore rispetto al cavo negativo. Esegui questo cavo in un ingresso analogico sulla tua scheda Arduino. Qui sarà dove Arduino riceverà il segnale che si trasformerà in una risposta dell'acceleratore.

Infine, collega i ponticelli alle strisce positive e negative (fili arancione e verde nello schema) della breadboard insieme a un altro ponticello che si collega all'Arduino. Assicurati di collegare quest'ultimo ponticello a un pin digitale contrassegnato come pin PWM. Questi saranno gli ingressi di alimentazione e segnale al tuo esc.

Passaggio 4: programmazione di Arduino

Usando Arduino IDE, crea uno schizzo che prenderà il segnale per il tuo sensore e lo mapperà in una risposta dell'acceleratore. Dovrai includere la libreria Servo fornita con IDE. Le immagini sopra mostrano il mio schizzo e ho allegato il file del programma qui sotto.

Leggi le righe commentate per una descrizione più chiara dello schizzo.

Passaggio 5: assemblaggio del circuito di alimentazione e controllo del motore

A seconda delle batterie acquistate per la build, questo passaggio potrebbe variare leggermente.

La mia build richiedeva 4 batterie in parallelo per raggiungere l'amperaggio necessario.

Per collegare le batterie all'ESC, sarà necessario saldare i collegamenti della batteria all'ESC. Usando un filo da 10 calibri, saldare un filo per ogni batteria ai cavi positivo e negativo dell'ESC. Assicurati di lasciare abbastanza filo per raggiungere le batterie, quindi considera il posizionamento della batteria prima di iniziare questo passaggio.

Quindi, saldare ciascun filo positivo e negativo a un connettore a proiettile maschio. Prendi in considerazione la batteria a cui collegherai queste spine per mantenere il cablaggio semplice e pulito.

Collegare il lato di uscita del segnale dell'ESC al motore brushless.

Collegare i piccoli fili di segnale dall'ESC ai ponticelli sulla breadboard dalla fine del passaggio precedente.

Passaggio 6: montaggio del gruppo motore

Il motore avrà un punto di montaggio su di esso dalla fabbrica, ma sarà necessario fabbricare una staffa per fissarlo alla scheda. Ho usato un sottile pezzo di lamiera, tagliato e piegato a misura.

Allinea il motore dove vorresti che fosse montato sulla staffa e pratica i fori. Fissare il motore alla staffa.

Dovrai collegare gli ingranaggi della distribuzione al motore e alla ruota motrice in modo da poter montare il motore tenendo conto della tensione della cinghia.

Fissare la cinghia al motore e allineare dove deve essere montata la staffa. Praticare i fori per il supporto del motore nella scheda e avvitare la staffa del motore alla scheda.

Passaggio 7: Assemblea finale del consiglio di amministrazione

Prendi la custodia per i tuoi dispositivi elettronici e pratica un foro nella parte anteriore, di circa un pollice di diametro, in modo che sia abbastanza grande da consentire il passaggio delle spine della batteria.

Dovrai determinare la posizione della custodia dei dispositivi elettronici e praticare i fori di montaggio nella parte inferiore. Praticare dei fori per far combaciare i fori di montaggio sulla custodia nello skateboard e avvitare la custodia al ponte. Assicurati di montarlo con la parte inferiore del case sulla scheda per un facile accesso all'elettronica.

Metti le batterie e l'ESC in posizione nella scatola e fai scorrere i fili fuori dal foro nella parte anteriore. Collega l'adattatore da 9 V ad Arduino e collega le batterie all'ESC. Collegare l'ESC ai ponticelli sulla breadboard e collegare il motore.

L'ESC nell'elenco delle parti è preprogrammato e funzionerà immediatamente, tuttavia non tutti i controller lo saranno e potrebbe essere necessario vedere le istruzioni per programmarlo.