Monopatín eléctrico sensible a la presión: 7 pasos

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

Este instructable fue creado en cumplimiento del requisito del proyecto de Makecourse en la Universidad del Sur de Florida (www.makecourse.com). El siguiente instructivo explicará el proceso de construcción de una patineta eléctrica que usa una almohadilla sensible a la presión como controlador de velocidad. La almohadilla funciona junto con una placa Arduino Uno, así como un motor eléctrico y esc (controlador de velocidad electrónico).

Se adjunta un video que brinda una descripción general de todo el proyecto.

Paso 1: Lista de piezas

Para construir este tablero, necesitará los siguientes elementos.

1. Un monopatín completo, con plataforma, ejes, ruedas y rodamientos.

2. Una placa de microcontrolador Arduino. Usé una placa Uno, que se puede encontrar aquí.

3. Un circuito de protoboard. Half Size es más que suficiente para esta aplicación.

4. Velostat, una lámina semiconductora que se utilizará para la almohadilla de presión, que se puede comprar aquí.

5. Un motor eléctrico sin escobillas. Puede utilizar diferentes motores kv según su presupuesto y preferencias de velocidad. En mi construcción utilicé un motor de 280 kv que se puede encontrar aquí.

6. Un controlador de velocidad electrónico (esc) para vehículos controlados por radio. Asegúrese de comprar un esc con un amperaje más alto que el que requiere el motor. Fui con este controlador.

7. Baterías, utilicé cuatro baterías Li-po de 3 s para ajustarse a mi presupuesto, puede usar sus tipos de batería preferidos siempre que sean compatibles con su esc y tengan suficiente amperaje para alimentar su motor. Estas son las baterías que se utilizan en esta compilación.

8. Conectores Bullet macho para las conexiones de la batería. Puede encontrar un paquete que tiene conectores macho y hembra aquí.

9. Engranajes / Poleas para la transmisión. Mi construcción usó un engranaje pequeño de 14 dientes y un engranaje grande de 36 dientes. Los archivos de piezas de Solidworks se adjuntan a continuación.

10. Una correa de distribución.

11. Una caja para albergar la electrónica. Este puede ser un diseño propio o puede modificar este caso con bastante facilidad.

Paso 2: Montaje del sensor de presión Velostat

Velostat es un material conductor de electricidad que se vende como material de embalaje. Tiene una propiedad única que lo hace utilizable como sensor de presión, que varía la resistencia eléctrica dependiendo de la cantidad de presión que se le aplique. Para aprovechar esta propiedad, debe pasar una corriente eléctrica a través de ella.

Para comenzar a ensamblar el sensor, deberá cortar un trozo de su velostat a su tamaño y forma preferidos. Tenga en cuenta que esto se colocará en la parte superior de la patineta donde se sienta su pie delantero, así que base su tamaño en la tabla que está utilizando.

Corte dos trozos de lámina conductora a un tamaño ligeramente más pequeño que el velostat. Papel de aluminio para el hogar con trabajo para esto.

A continuación, deberá cortar y pelar el cableado del sensor. Con un cable de calibre 18-20, pele aproximadamente de dos a tres pulgadas del aislamiento en el extremo de dos cables.

Conecte cada cable a una de sus hojas de aluminio y luego coloque cada hoja en lados opuestos de su almohadilla Velostat.

Ahora tiene ensamblado su sensor de presión completo.

Paso 3: cableado del circuito Arduino

Una vez que su sensor de presión esté ensamblado, deberá conectarlo a su placa Arduino Uno. Consulte la foto de arriba como un esquema de cableado.

Suelde los cables del sensor a los cables de puente del Arduino. Estos se utilizarán como pistas positivas y negativas.

Conecte la salida de 5V en el lado analógico del Arduino a la tira positiva en una placa de pruebas y conecte el cable positivo (cable rojo a la izquierda de la imagen) al canal positivo en la placa de pruebas.

Conecte su cable negativo (cable azul a la izquierda de la imagen) a la placa y luego ejecute una resistencia de 120 ohmios desde el cable negativo en la placa a otra parte de la placa. Esto servirá como divisor de voltaje para que pueda tomar el voltaje de salida del sensor y convertirlo en datos utilizables en el Arduino.

Conecte la resistencia a la tierra de la placa de pruebas y conecte a tierra la placa de pruebas al Arduino.

Conecte un cable a la placa de pruebas en la tira que contiene su cable negativo y la resistencia para el divisor de voltaje. Asegúrese de colocarlo en el lado opuesto de la resistencia que el cable negativo. Ejecute este cable en una entrada analógica en su placa Arduino. Aquí será donde el Arduino reciba la señal de que se convertirá en una respuesta de aceleración.

Por último, conecte los puentes a las tiras positivas y negativas (cables naranja y verde en el diagrama) de la placa junto con un puente más que se conecta al Arduino. Asegúrese de conectar este último puente a un pin digital marcado como pin PWM. Estas serán las entradas de potencia y señal a su esc.

Paso 4: Programando el Arduino

Con Arduino IDE, cree un boceto que tomará la señal de su sensor y la mapeará en una respuesta del acelerador. Deberá incluir la biblioteca Servo que viene con IDE. Las imágenes de arriba muestran mi boceto y he adjuntado el archivo de programa a continuación.

Lea las líneas comentadas para obtener una descripción más clara del boceto.

Paso 5: Montaje del circuito de control y potencia del motor

Dependiendo de las baterías que compró para su construcción, este paso puede variar levemente.

Mi construcción requirió 4 baterías funcionando en paralelo para lograr el amperaje necesario.

Para conectar las baterías al ESC, deberá soldar las conexiones de la batería al ESC. Usando un cable de calibre 10, suelde un cable para cada batería a los cables positivo y negativo del ESC. Asegúrese de dejar suficiente cable para alcanzar las baterías, así que considere la ubicación de la batería antes de comenzar este paso.

A continuación, suelde cada cable positivo y negativo a un conector de bala macho. Tenga en cuenta a qué batería conectará estos enchufes para mantener su cableado simple y limpio.

Conecte el lado de salida de señal del ESC al motor sin escobillas.

Conecte los pequeños cables de señal del ESC a los puentes en la placa de pruebas desde el final del paso anterior.

Paso 6: Montaje del conjunto del motor

El motor tendrá un punto de montaje de fábrica, pero deberá fabricar un soporte para sujetarlo a la placa. Utilicé una pieza delgada de chapa, la corté y la doblé a medida.

Alinee su motor donde le gustaría que esté montado en el soporte y taladre los agujeros. Conecte el motor al soporte.

Deberá conectar sus engranajes de sincronización al motor y a la rueda motriz para poder montar el motor teniendo en cuenta la tensión de la correa.

Conecte la correa al motor y alinee donde se debe montar el soporte. Taladre agujeros para el soporte del motor en la placa y atornille el soporte del motor a la placa.

Paso 7: Montaje final de la placa

Tome el estuche para sus dispositivos electrónicos y taladre un agujero en la parte delantera, de aproximadamente una pulgada de diámetro, de modo que sea lo suficientemente grande como para que quepan los enchufes de la batería.

Deberá determinar la ubicación de la caja de su electrónica y taladrar agujeros de montaje en la parte inferior. Perfora orificios para que coincidan con los orificios de montaje de la carcasa en la patineta y atornilla la carcasa a la plataforma. Asegúrese de montarlo con la parte inferior de la caja a la placa para facilitar el acceso a los componentes electrónicos.

Coloque las baterías y el ESC en su lugar en la caja y pase los cables por el orificio en la parte delantera. Enchufe el adaptador de 9V en el Arduino y conecte las baterías al ESC. Conecte el ESC a los puentes en la placa de pruebas y conecte el motor.

El ESC en la lista de piezas está preprogramado y funcionará de inmediato, sin embargo, no todos los controladores lo estarán y es posible que deba ver las instrucciones de su controlador para programarlo.