Longboard eléctrico rastreable: 16 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:43

Este proyecto consiste en un longboard eléctrico que retiene el recorrido con la ayuda de una raspberry pi. Estas sesiones se guardan en una base de datos mySQL y se muestran en mi sitio web que se realizó con el microframework 'Flask'.

(Este es un proyecto escolar que se realiza en 3 semanas)

Paso 1: Materiales y herramientas

Este proyecto requiere habilidades de soldadura y costará alrededor de 500 €.

Materiales:

Todos los materiales y enlaces a los proveedores se encuentran en la hoja Lista de materiales.

Instrumentos:

• Soldador + estaño
• Alicates
• Pistola de silicona
• Juego de destornilladores y llaves allen
• Un pincet puede ser útil a veces
• Cortador / pelacables

¡En este proyecto se utiliza un torno, una cortadora láser y una impresora 3D!

Paso 2: cambio de ruedas y preparación del camión

En primer lugar, saqué esas pequeñas ruedas blancas de mi longboard. Luego quité los rodamientos de bolas y los puse en las ruedas naranjas de 90 mm.

El camión en el que se montará el motor necesita un pequeño ajuste. La rueda con la rueda dentada no encaja en el camión del longboard que había comprado, así que tuve que cortar con un torno aproximadamente 1 cm.

y los monté en los camiones, excepto la rueda con el engranaje (elegí al azar la parte trasera derecha).

Paso 3: Montaje del motor de corte y soldadura

Hice el soporte del motor de aluminio con un cortador láser en las dimensiones de la imagen de arriba.

El posicionamiento de la montura es importante. Debe inclinarse hacia abajo tanto como sea posible sin tocar la tabla y, dado que tengo un motor grande, el ángulo no es tan grande. Conozco a un soldador, así que al principio lo soltó un poco y luego, para probar el posicionamiento, empujé los camiones de lado a lado para ver si tocaban la tabla.

Después de terminar toda mi tabla, hice un recorrido de prueba y el soporte del motor se soltó, así que eso explica por qué mi motor se verá dañado en las próximas fotos;) Después de eso, le pedí a mi conocido que lo soldara por completo.

Paso 4: Montaje del motor y la correa

Utilice 4 de los M4 * 14 en negrita para montar el motor en el soporte.

Después de eso, debe sujetar la polea del motor de 12 dientes en el eje del motor. ¡Asegúrate de que la negrita pequeña esté en la parte plana del eje!

Ahora puede tomar una de las correas y ponerla alrededor de la polea, tomar la rueda con el engranaje y darle la vuelta hasta que toda la correa esté alrededor del engranaje.

Apriete la tuerca al camión para que su rueda no se caiga y eso es todo.

Paso 5: diagramas de cableado

Los componentes electrónicos se conectaron de acuerdo con los diagramas anteriores.

El primero es un esquema completo de la electrónica.

El segundo diagrama muestra todas las conexiones de la parte del longboard eléctrico, el 6s UBEC a 12V pasa al siguiente diagrama. Ese diagrama muestra el circuito de luces y sensores controlados por la Raspberry Pi.

Como probablemente ya hayas visto, la pantalla tft tiene un encabezado femenino que ocupa muchos pines. Pines que necesitamos para la comunicación serial con el módulo GPS. Así que soldé los cables en los pines que necesitamos (Imagen 4-6) a un cabezal hembra que se conecta al Pi.

Paso 6: Conexión del BMS

Usé comsa42 sus intructables para el diagrama de conexión.

Utilicé una placa de equilibrio BMS (sistema de gestión de batería) para cargar mis lipo, de modo que pudiera dejarlos en mi carcasa y cargarlos con un 'cargador inteligente' a través de un conector de CC a prueba de agua.

Soldé dos cables para un puerto de carga en el BMS, uno en el P- (negro) y el otro en el P + (rojo). (Estos cables no necesitan ser tan gruesos ya que solo pasarán 2 amperios el puerto de carga)

NOTA: Al principio usé un conector de CC con tornillos, pero lo reemplacé con el conector de CC resistente al agua de la lista de materiales más tarde. No suelde el enchufe todavía o tendrá un problema una vez que quiera colocarlo en su carcasa.

Conecté las dos baterías en serie con una de las 'XT60 2 pack in series plug' que compré. Conecté ese cabezal macho a uno hembra y le soldé un cable rojo y negro grueso. El cable rojo va a B + y BMS y el negro va a B-.

Luego los cables de equilibrio para las baterías. Usé dos de los cables de equilibrio comprados y desconecté el cable de equilibrio rojo de la batería uno y el último cable negro de la batería dos en ambos lados. No los necesitamos porque son los mismos que los cables gruesos de la batería, que ya conectamos. Luego suelde en el orden correcto como el diagrama.

NOTA: En el medio conecté la tierra con el positivo de la siguiente batería, pero eso no es realmente necesario, porque el conector en serie ya lo hace.

Paso 7: Interruptor de encendido / apagado (tecla de bucle)

En lugar de comprar un interruptor anti-chispa de 60 dólares, hice una llave de bucle. El principio es simple. Haces una interrupción en el circuito y para encender la placa, enchufas el conector anti-chispas XT90 y el circuito se cierra, sin chispas.

Primero soldé un cable al enchufe macho (imagen 2-4) y luego algunos conectores de bala de 3,5 mm al enchufe hembra XT90.

Para conectarlo a las baterías, utilicé un conector XT60 macho a un conector XT60 hembra pero con una interrupción en el cable rojo. Luego soldé conectores de bala a los extremos donde corté el cable por la mitad, para poder enchufar el cabezal XT90 hembra en lugar de soldarlo directamente al cable. Así que conéctelo y listo, el interruptor de encendido / apagado está listo.

Paso 8: VESC, indicador de batería y UBEC Connecor

Hice mi propio '3 en paralelo a 1 conector' pegando 3 cabezales XT60 juntos (imagen 1) y soldando un cable a los positivos del árbol y un cable a los negativos del árbol (imagen 2-6). A continuación, le soldé un conector macho y protegí los cables desnudos con cinta negra. (imagen 7-9)

VESC e indicador

Suelde un enchufe XT60 macho a los cables de alimentación VESC y a los cables del indicador de porcentaje / voltaje de la batería.

uBEC

Desconecte 2 cables de equilibrio y suelde el extremo macho a un enchufe macho XT60. Los extremos hembra se conectan al lado de entrada del uBEC (convertidor de voltaje).

NOTA: había cortado los cables de equilibrio un 'poco' más cortos, pero eso fue un error, así que déjelos intactos;)

Paso 9: Sensor de motor a Vesc

Utilice dos de los cables paso a paso para conectar el sensor del motor al VESC. El motor tiene 5 pines, 2 para el árbol de alimentación de los sensores de pasillo (1 pin por sensor de pasillo).

Saque los cuatro cables del lado de 4 pines y tome un cable adicional de un segundo cable paso a paso, córtelos un poco más cortos y suelde algunos pines macho en el extremo. Ponlos en el orden correcto como en las fotos.

¡Utilice cinta y tubos termorretráctiles para que todo esté seguro! Una vez hecho esto, lo único que queda por hacer es ponerlos en el orden correcto desde el VESC hasta el motor.

Paso 10: Fuente de alimentación Raspberry Pi

Necesitamos un convertidor de 12V a 5V que alimente la Raspberry Pi a través de USB, así que inmediatamente pensé en un cargador de coche. Es una solución práctica y económica.

NOTA: Antes de abrirlo, debe asegurarse de recordar cuál es el puerto que puede entregar 2.1 amperios, porque el Pi lo necesita.

Así que retire la pegatina y desenrosque la parte superior de la carga del automóvil, luego afloje el pasador en la parte inferior. Luego se abrirá fácilmente, suelde el resorte (+ 12V) y el objeto curvo de metal (GND) sueltos y reemplácelos con 2 de esos cables de equilibrio (suelde el lado macho a la PCB).

Cuando terminé, verifiqué si todo estaba correcto conectando un conector de CC a los cables, lo conecté a una fuente de alimentación de mi punta LED y medí el voltaje de salida del USB (los dos externos son + 5V y GND).

Si todo está correcto, puede ocultar las partes metálicas desnudas con algunos tubos termorretráctiles y cinta adhesiva.

NOTA: Verifique la polaridad del cargador, ya que puede ser diferente.

Paso 11: Cableado del Pi, las luces y el GPS

Ahora el poder de las luces.

Recibimos 12V de nuestro uBEC y lo necesitamos para nuestras luces delanteras, luz trasera y cargador de coche. La frambuesa pi no puede entregar suficiente corriente ni voltaje para alimentar los LED, por lo que tendremos que usar un transistor. Los 12V se usarán como fuente de alimentación y la raspberry pi los encenderá y apagará controlando la base del transistor NPN (2N222: foto 2), así que vamos a soldar eso a una placa de prototipos.

En primer lugar, toda la luz trasera es como la parte posterior del longboard y la frambuesa pi vendrá en la parte delantera, por lo que el cable tendrá que extenderse (imagen 3-5). La luz trasera tiene 3 cables. Negro (negativo), amarillo (luz de marcha / trasera), rojo (luz de freno / parada). Pero debido a que solo hay una pequeña diferencia entre el freno y la luz de marcha, elijo usar el cable rojo y dejar solo el amarillo. Coloque un cable macho largo en el metal provisto de la luz trasera y dóblelo hasta que el cable ya no pueda soltarse. Haga esto para el cable negro y rojo.

Para las luces traseras, suéldalas en paralelo. Luego, la placa de creación de prototipos. Suelde los extremos hembra de los dos cables de equilibrio a la placa y use un cable de cobre para esparcir los 12 V por toda la placa. Luego agregue los transistores, uno para las luces delanteras y otro para las luces traseras. Colector -> 12V, emisor -> GND en la base a una resistencia y luego a un cable con un extremo hembra, que encajará en los pines GPIO de la frambuesa pi (pin 20 y 21). El cargador de coche puede ser alimentado por 12V, luego coloque un cable USB en la entrada USB correcta y coloque el extremo micro USB en la Raspberry Pi.

Conexiones GPS:

PI GPS

3,3 V -> Vin

GND -> GND

RX -> TX

TX -> RX

NOTA: Solo los 2 pines de la base del transistor necesitan una resistencia externa para limitar la corriente. Las luces no las necesitan porque están integradas en los leds.

Paso 12: Vivienda

Envolví las partes que iban juntas en láminas de plástico para asegurarme de que todos los cables estuvieran seguros y que luego fuera más fácil colocarlos en la carcasa. Diseñé todas las piezas en Inventor y las imprimí con mi impresora 3D. Se proporcionan todos los archivos del inventor (.ipt) y los archivos de impresora / segmentación (.stl). Los diseños son muy básicos.

Parte trasera (partes de longboard eléctrico)

Puede colocar el indicador de batería y el enchufe XT90 hembra y luego colocar la caja de plástico. Una vez que se atascó la carcasa, arreglé el enchufe XT90 con pegamento caliente para que permaneciera atascado cuando se tiraba y se sacaba el interruptor. También agregué un tornillo en el interior de la carcasa, justo al lado de la pared donde está conectado el enchufe XT90 para que no se pueda presionar la pared al enchufar la llave de bucle.

La antena del módulo gps es larga, muy larga. Así que mantuve los dos extremos fuera de la caja y doblé el cable en esta parte de la caja.

NOTA: ¡Usa tornillos pequeños que no sean más largos que el grosor del longboard!

Una vez que estuvo bien, reemplacé mi conector de CC de prueba por uno impermeable. Soldé algunos cables con conectores de bala hembra a los cables y conectores de bala macho en los cables que están conectados a la placa BMS. Una vez más, los cables no tienen que ser tan gruesos porque el cargador solo entrega alrededor de 2 amperios. También será más fácil conectar el conector en la carcasa con algunos cables más pequeños …

Parte delantera (raspberry pi con GPS y luces)

Desliza la pantalla en la parte trasera del estuche. Coloque todos los cables dentro de la carcasa y atorníllelos. También es posible que desee colocar algo de papel de aluminio o algo entre la antena y la Raspberry Pi, porque era muy magnético y a las computadoras no siempre les gusta eso.

NOTA: Tenga cuidado al deslizar la pantalla tft en la carcasa, para no dañar los cables que controlan el tacto. Me pasó a mi…

Paso 13: Configuración básica de Pi

En primer lugar, necesitamos una tarjeta SD con Raspbian. Puede descargar raspbian desde aquí. Una vez descargado, podemos instalar raspbian en la tarjeta SD. Puede instalar el software usando Win32Discmanager o etcher en su computadora.

Cuando esté instalado, tendrá que agregar un archivo llamado 'ssh' sin extensión para habilitar SSH en el pi. Una vez hecho esto, puede iniciar su frambuesa y agregarla a su red.

El pi no tendrá conexión a su red, por lo que deberá configurar una dirección APIPA, esta es la dirección IP que tendrá el pi cuando no tenga conexión a una red. Abra el archivo 'cmdline.txt' en la tarjeta SD y agregue una dirección APIPI. Por ejemplo: 'ip = 169.254.10.5'.

NOTA: ¡Asegúrese de que todo esté en una línea o no funcionará!

Coloque la SD en el PI, agregue un cable de red desde su pi a su computadora y luego conecte la alimentación.

Luego puede usar Putty o si usa una Mac, simplemente use el terminal para crear una conexión SSH.

ssh [email protected]

Agregar una conexión inalámbrica:

Para agregar una nueva red a su pi, puede escribir este comando:

echo ENTER_ YOUR_PASSWORD | wpa_passphrase ENTER_YOUR_SSID >>

/etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf

Después de reiniciar, debería poder encontrar su dirección IP en su enrutador y conectarse a su pi a través de ssh con esa dirección IP.

ssh pi @ IP_FROM_PI

Siempre encontrar su IP es un poco molesto, así que configuremos un nombre de host para que podamos usarlo en su lugar (para esto, se requiere la instalación de bonjour en una PC con ventana).

sudo raspi-config nonint do_hostname CHOOSE_A_HOSTNAME

NOTA: Para usar el nombre de host en el futuro, debe escribir la regla SSH de esta manera:

ssh USER@YOUR_HOSTNAME.local

Debemos asegurarnos de que el sistema y los paquetes de pi estén actualizados:

Ingrese el siguiente comando para darse cuenta de que:

sudo apt-get update && sudo apt-get upgrade

Paso 14: Pon el proyecto en tu Pi

Nuevo Usuario

Creé un nuevo usuario 'longboard' para este proyecto:

Tendremos que ir a la raíz para esto.

sudo -i

Adduser longboard Nueva contraseña:> l0ngb0 @ rd Nombre completo:> longboard eléctrico

Puedes dejar el resto vacío. A continuación, necesitaremos darle al usuario 'longboard' los derechos de sudo

adduser longboard sudo

Posteriormente volveremos a nuestro usuario de longboard.

su longboard

Paquetes

Instalando algunos paquetes para el proyecto. Paquetes para alojar el sitio web y la base de datos

python3 -m pip install --user --upgrade pip == 9.0.3

sudo apt install -y python3-mysqldb mysql-server uwsgi nginx uwsgi-plugin-python3 rabbitmq-server

Base de datos de conectores, sitio web de paquetes y bibliotecas para GPS / tijdzone detectie

python -m pip instalar mysql-connector-python argon2-cffi Flask Flask-HTTPAuth Flask-MySQL mysql-connector-python passlib argon2 libgeos-dev pytz tzwhere

Configuración de la base de datos

Verifique el estado de mysql

sudo systemctl status mysql

Al ingresar este comando, puede ver que MySQL solo escucha en 127.0.0.1 -> no accesible desde la red, solo local (en pi el propio).

ss -lt | grep mysql

Iniciar cliente como roo

sudo mysql

Crear usuarios:

CREAR USUARIO 'project-admin' @ 'localhost' IDENTIFICADO POR '@ min_l0ngb0 @ rd';

CREAR USUARIO 'project-longboard' @ 'localhost' IDENTIFICADO POR 'l0ngb0 @ rd';

Creación de base de datos y configuración de privilegios:

CREAR BASE DE DATOS longboard_db;

OTORGAR TODOS LOS PRIVILEGIOS EN longboard_db. * A 'project-admin' @ 'localhost' CON OPCIÓN DE GRANT; > GRANT SELECT, INSERT, UPDATE, DELETE ON longboard_db. * TO 'proyecto-longboard' @ 'localhost'; > PRIVILEGIOS DE FLUSH;

Ejecute el script sql para crear las tablas, también creará un usuario predeterminado para el sitio web:

(nombre de usuario: longboard, contraseña: prueba):

fuente / home / logboard / longboard / longboard_db.sql;

salir

Pruebe si la ejecución del archivo funcionó:

echo 'mostrar tablas;' | mysql longboard_db -t -u proyecto-admin -p

Crear un directorio 'longboard' y clonar mi proyecto desde github

longboard mkdir && cd longboard

clon de git

Si usó el mismo nombre de directorio y usuario que yo, entonces no debería ajustar los archivos en el directorio conf.

Si no lo hizo, debería ajustar los archivos (> sudo nano conf / filename.extension)

Una vez que las rutas son correctas, debe copiar los archivos al directorio del sistema. Hay servicios de árboles.

• Uno para el sitio del quiosco en localhost.
• Uno para el módulo gps con conexión a la base de datos
• Uno para el sitio disponible en su red

sudo cp conf / project1 - *. service / etc / systemd / system /

sudo systemctl daemon-reload> sudo systemctl start project1- *> sudo systemctl status project1- *

Cuando todo esté bien, debe habilitarlos para que se inicien automáticamente cuando se inicie pi:

(Si el paso anterior falla, entonces debe verificar las rutas en los archivos de configuración)

sudo systemctl enable project1- *

Configurando el servicio nginx:

• copie conf / nginx en 'sitios disponibles' (y asígnele un nombre mejor)
• eliminar el enlace a la configuración predeterminada
• enlace a la nueva configuración / nginx
• reiniciar para activar los cambios

sudo cp conf / nginx / etc / nginx / sites-available / project1

sudo rm / etc / nginx / sites-enabled / default> sudo ln -s / etc / nginx / sites-available / project1 / etc / nginx / sites-enabled / project1> sudo systemctl restart nginx.service

Compruebe si nginx sobrevivió:

sudo systemctl status nginx.service

Una vez hecho esto, debería tener un servidor web en la ip de su pi disponible en su red y un sitio en el localhost para iniciar y detener la sesión fuera de línea.

Paso 15: Configuración de Raspberry Pi en modo quiosco

Instalar paquetes

sudo apt-get install chromium-browser x11-xserver-utils despejar

Ingrese el archivo de inicio automático del usuario pi:

sudo nano / etc / xdg / lxsession / LXDE-pi / autostart

Tendrá que comentar (poner un # delante de la línea) la regla existente:

# @ xscreensaver -no-splash

A continuación, agregue estas líneas debajo de la línea del protector de pantalla

@xset s apagado

@xset -dpms @xset s noblank @ chromium-browser --noerrdialogs --kiosk https://127.0.0.1:8080/ --overscroll-history-navigation = 0 --incognito --disable-pinch

Presione ctrl-O y luego ctrl-X para escribir y salir del archivo y ahora escriba:

sudo raspi-config

Desde allí, navegue hasta boot_behaviour y cambie esta configuración para iniciar en modo de escritorio e iniciar sesión como usuario pi de forma predeterminada.

NOTA: para salir del modo quiosco, puede escribir

navegador de cromo sudo killall.

Esto cerrará todas las instancias del navegador Chrome.

Paso 16: Cómo funciona

Cuando arranca el pi, verá la dirección IP en la pantalla tft junto con una lista de todos los usuarios de la placa.

Puede iniciar una sesión sin conexión a través de esta pantalla. También puedes controlar tus luces. Si escribe la dirección IP en su navegador, llegará a la pantalla de inicio de sesión. Puede iniciar sesión con el 'tablero' de usuario predeterminado (contraseña: prueba). o puede crear una nueva cuenta. Una vez hecho, verá su panel de control. Aquí puede ver la ruta de su viaje y la distancia total, el tiempo de viaje. Si vas a la pestaña longboard, puedes ver la ubicación actual de la tabla, puedes alternar tus luces y puedes comenzar a grabar una sesión. Una vez que haga clic en 'iniciar sesión', el PI determinará constantemente la ubicación y la guardará en la base de datos hasta que presione 'detener sesión'. Si el GPS no tiene una solución, la sesión no se puede iniciar, recibirá una alerta en la parte superior de la pantalla. Sus sesiones se mostrarán en un mapa de Google.

Finalista en el concurso Make it Move