Skate elétrico sensível à pressão: 7 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:38

Este instrutível foi criado em cumprimento ao requisito do projeto do Makecourse na University of South Florida (www.makecourse.com). As instruções a seguir explicam o processo de construção de um skate elétrico que usa uma almofada sensível à pressão como controlador de velocidade. O pad funciona junto com uma placa Arduino Uno, bem como um motor elétrico e esc (controlador eletrônico de velocidade).

Em anexo está um vídeo que dá uma visão geral de todo o projeto.

Etapa 1: Lista de peças

Para construir este quadro, você precisará dos seguintes itens.

1. Um skate completo, com deck, caminhões, rodas e mancais.

2. Uma micro placa controladora Arduino. Usei uma placa Uno, que pode ser encontrada aqui.

3. Um circuito de placa de ensaio. Metade do tamanho é mais que suficiente para esta aplicação.

4. Velostat, uma folha semicondutora que será usada para a almofada de pressão, que pode ser adquirida aqui.

5. Um motor elétrico sem escovas. Você pode usar diferentes motores kv dependendo do seu orçamento e preferências de velocidade. Na minha construção, usei um motor de 280 kv que pode ser encontrado aqui.

6. Um Controlador Eletrônico de Velocidade (ESC) para veículos controlados por rádio. Certifique-se de comprar um ESC com uma classificação de amperagem mais alta do que o motor requer. Eu fui com este controlador.

7. Baterias, usei quatro baterias Li-po 3s para caber no meu orçamento, você pode usar seus tipos de bateria preferidos, desde que sejam compatíveis com seu ESC e forneçam amperagem suficiente para alimentar seu motor. Estas são as baterias que são usados nesta construção.

8. Conectores Bullet macho para as conexões da bateria. Você pode encontrar um pacote com conectores macho e fêmea aqui.

9. Engrenagens / polias para o sistema de transmissão. Minha construção usou uma engrenagem pequena de 14 dentes e uma engrenagem grande de 36 dentes. Os arquivos de peça do Solidworks estão anexados abaixo.

10. Uma correia dentada.

11. Uma caixa para guardar os eletrônicos. Este pode ser um projeto próprio ou você pode modificar este caso com bastante facilidade.

Etapa 2: montagem do sensor de pressão Velostat

Velostat é um material condutor de eletricidade vendido como material de embalagem. Ele tem uma propriedade única que o torna utilizável como um sensor de pressão, que varia a resistência elétrica dependendo da quantidade de pressão colocada nele. Para tirar proveito dessa propriedade, você deve passar uma corrente elétrica por ele.

Para iniciar a montagem do sensor, você precisará cortar um pedaço de seu velostat no tamanho e formato de sua preferência. Lembre-se de que ele será colocado em cima do skate, onde fica o pé da frente, portanto, baseie seu tamanho no skate que estiver usando.

Corte dois pedaços de folha condutora em um tamanho ligeiramente menor do que o velostat. Folha de alumínio doméstico com trabalho para isso.

Em seguida, você precisará cortar e descascar a fiação do sensor. Usando um fio de bitola 18-20, remova cerca de cinco a sete centímetros do isolamento na extremidade de dois fios.

Conecte cada fio a uma de suas folhas de alumínio e, em seguida, coloque cada folha em lados opostos de sua almofada de Velostat.

Agora você tem seu sensor de pressão completo montado.

Etapa 3: Fiação do circuito Arduino

Depois que seu sensor de pressão estiver montado, você precisará conectá-lo à placa Arduino Uno. Consulte a foto acima como um esquema de fiação.

Solde os fios do sensor para os fios de jumper para o Arduino. Eles serão usados como ligações positivas e negativas.

Conecte a saída de 5 V no lado analógico do Arduino à tira positiva em uma placa de ensaio e conecte o fio positivo (fio vermelho à esquerda da imagem) ao canal positivo na placa de ensaio.

Conecte seu cabo negativo (fio azul à esquerda da imagem) à placa de ensaio e, em seguida, execute um resistor de 120 Ohm do cabo negativo na placa de ensaio para outra parte da placa de ensaio. Isso servirá como um divisor de tensão para que você possa pegar a tensão de saída do sensor e transformá-la em dados utilizáveis no Arduino.

Conecte o resistor ao aterramento da placa de ensaio e aterre a placa de ensaio ao Arduino.

Conecte um fio à placa de ensaio na tira que contém o cabo negativo e o resistor do divisor de tensão. Certifique-se de conectá-lo no lado oposto do resistor do que o terminal negativo. Passe este fio em uma entrada analógica em sua placa Arduino. É aqui que o Arduino recebe o sinal de que se transformará em uma resposta de aceleração.

Por último, conecte os jumpers às tiras positivas e negativas (fios laranja e verde no diagrama) da placa de ensaio junto com mais um jumper que se conecta ao Arduino. Certifique-se de conectar este último jumper a um pino digital marcado como pino PWM. Estas serão as entradas de energia e sinal para seu esc.

Etapa 4: Programando o Arduino

Usando o IDE do Arduino, crie um esboço que pegará o sinal do seu sensor e o mapeará em uma resposta do acelerador. Você precisará incluir a biblioteca Servo que vem com o IDE. As fotos acima mostram meu esboço e anexei o arquivo do programa abaixo.

Leia as linhas comentadas para uma descrição mais clara do esboço.

Etapa 5: Montagem da alimentação do motor e circuito de controle

Dependendo das baterias que você comprou para sua construção, esta etapa pode variar ligeiramente.

Minha construção exigiu 4 baterias funcionando em paralelo para atingir a amperagem necessária.

Para conectar as baterias ao ESC, você precisará soldar as conexões da bateria ao ESC. Usando um fio de bitola 10, solde um fio para cada bateria nos terminais positivo e negativo do ESC. Certifique-se de deixar fio suficiente para alcançar as baterias, portanto, considere a colocação das baterias antes de iniciar esta etapa.

Em seguida, solde cada fio positivo e negativo a um conector macho bala. Leve em consideração a bateria à qual você conectará esses plugues para manter a fiação simples e limpa.

Conecte o lado de saída do sinal do ESC ao motor brushless.

Conecte os pequenos fios de sinal do ESC aos jumpers na placa de ensaio do final da etapa anterior.

Etapa 6: Montagem do conjunto do motor

O motor terá um ponto de montagem de fábrica, mas você precisará fabricar um suporte para fixá-lo à placa. Usei um pedaço fino de folha de metal, cortei e dobrei no tamanho.

Alinhe o motor onde gostaria que fosse montado no suporte e faça os furos. Fixe o motor ao suporte.

Você vai querer prender suas engrenagens de distribuição ao motor e à roda motriz para que possa montar o motor levando em consideração a tensão da correia.

Prenda a correia ao motor e alinhe onde o suporte precisa ser montado. Faça orifícios para a montagem do motor na placa e aparafuse o suporte do motor na placa.

Etapa 7: Montagem final da placa

Pegue o estojo do seu aparelho eletrônico e faça um orifício na frente dele, com cerca de 2,5 cm de diâmetro, para que seja grande o suficiente para que os plugues da bateria passem.

Você precisará determinar a colocação de sua caixa de eletrônicos e fazer orifícios de montagem na parte inferior dela. Faça orifícios para coincidir com os orifícios de montagem na caixa no skate e prenda a caixa no convés. Certifique-se de montá-lo com a parte inferior da caixa na placa para facilitar o acesso aos componentes eletrônicos.

Coloque as baterias e o ESC no lugar na caixa e execute os fios para fora do orifício na frente. Conecte o adaptador de 9 V ao Arduino e conecte as baterias ao ESC. Conecte o ESC aos jumpers na placa de ensaio e conecte o motor.

O ESC na lista de peças é pré-programado e funcionará imediatamente, no entanto, nem todos os controladores o serão e você pode precisar ver as instruções do seu controlador para programá-lo.