Что такое ховерборд и как он работает?


Наше стремление к более быстрой и простой транспортировке всегда будет путешествием, а не пунктом назначения. Одним из трендовых и востребованных сейчас средств передвижения для человека является ховерборд (Hoverboard). Это самоуправляемые двухколесные транспортные средства, работающие от батареек (ну, большинство из них). Эти доски Hover, похожие на гантели, впервые появились в фильме «Назад в будущее» в 1989 году, но массово стали появляться и стали популярными несколько лет назад. Несмотря на то, что используемые сегодня ховерборды не могут «зависать», они очень интересны, когда дело доходит до понимания применения различных датчиков. Ховерборды еще называют самобалансирующими самокатами. Чтобы наглядно понять насколько непросто было обеспечить самобалансировку этих устройств, посмотрите вот этот проект самобалансирующегося робота, который пользуется достаточно большой популярностью у нас на сайте.

Что такое ховерборд и как он работает?

Прежде чем приступить к работе, давайте сначала узнаем о 9-осном датчике. Он включают акселерометр, гироскоп и магнитометр; все три датчика имеют по 3 оси каждый.

Акселерометр:

Измеряет положение в трех линейных измерениях (декартовых координатах) с использованием переменной емкости. Здесь у нас есть конденсаторы для каждого измерения, где одна из пластин конденсатора остается постоянной, а другая может изменять свое положение (они очень чувствительны к изменению положения). Изменение расстояния между этими пластинами приведет к изменению емкости и, следовательно, напряжения, что даст нам измеримое значение, которое мы можем отслеживать и использовать при необходимости.

Гироскоп:

Это настолько важный компонент, что другое его название — «гироскутер». Гироскоп в основном измеряет угловое изменение путем смещения массы внутри гироскопа. Механический гироскоп состоит из концентрических металлических ободьев с ротором в центре, тогда как электронный гироскоп, который используется в большинстве приложений, включая ховерборды, немного отличается. Он использует эффект Кориолиса: когда масса движется в определенном направлении с определенной скоростью и когда проявляется внешняя угловая скорость, ось которой перпендикулярна движению, возникает сила Кориолиса, которая будет перпендикулярна обеим сторонам, вызывая перпендикулярное смещение массы. Это смещение вызовет изменение емкости и, следовательно, напряжения, что даст нам измеримое значение, соответствующее определенной угловой скорости.

Магнитометр:

Он измеряет магнитное поле относительно магнитного поля Земли, используя принцип эффекта Холла. Однако мы не включили его в список компонентов, приведенный ниже, для создания собственного ховерборда.

Внутреннее устройство ховерборда

Необходимые компоненты для сборки ховерборда

Если вы планируете построить свой собственный ховерборд, то наиболее важными и минимальными необходимыми компонентами являются:

  • Два колеса,
  • Два двигателя, два ИК-датчика,
  • Два гироскопа,
  • Два датчика наклона/скорости,
  • Логическая плата,
  • Аккумуляторный блок,
  • Выключатель питания,
  • Пластиковый корпус и
  • Прочная рама с центральным шарниром (предпочтительно стальным),
  • Порт для зарядки (рекомендуется, если его нет, каждый раз потребуется внешняя зарядка)

Как работает ховерборд?

Ховерборды построены таким образом, что каждое из колес имеет собственный гироскоп, датчик наклона и скорости. Обычно они размещаются под рамой, где водитель ставит ноги. Как только гонщик ставит ноги на доску, гироскоп передает данные на логическую плату, когда гонщик наклоняется вперед или назад. Когда райдер не наклоняется, ИК-датчик, расположенный под местом для ног, передает данные на материнскую плату, чтобы он не двигался и не запускал двигатель. Именно так они чувствуют давление на подушечки ног и соответственно перемещают эти самобалансирующиеся самокаты.

При наклоне в определенном направлении (вперед или назад, в зависимости от платы Hover) на определенный угол данные с гироскопа передаются на логическую плату для запуска двигателя, который позволяет колесам вращаться, и гонщик движется вперед. Больший наклон даст вам большую скорость.

Каждое колесо оснащено собственным гироскопом для поворотов. Для поворота налево гонщик выдвинет вперед правую ногу, которая будет перемещать только правое колесо, при этом двигатель левого колеса будет выключен, и будет выполнен поворот налево. Аналогично при повороте направо левая нога должна быть выдвинута вперед для наклона. Чтобы двигаться по кругу, наклоните любую ногу вперед. Это не очень продуктивно, но весело.

ИК-датчики — это очень распространенные датчики, которые используют инфракрасные лучи для получения отраженных данных от объекта для измерения его присутствия и расстояния от датчика, что можно использовать во многих приложениях, например, роботах, следующих вдоль линии - проекты которых мы уже достаточно много рассмотрели на нашем сайте.

Датчики наклона и скорости измеряют скорость движения колес в об/мин (оборотов в минуту) и отправляют данные на гироскоп и материнскую плату для управления скоростью.

Логическая плата похожа на центральный процессор. Эта логическая плата имеет микропроцессор в качестве основного компонента. Он отправляет и получает данные от всех датчиков, отправляет обработанные данные со своей логикой двигателям для необходимого движения, что обеспечивает непрерывную регулировку, обеспечивая балансировку и центрирование автомобиля. Он также управляет питанием от батарей и заботится о том, чтобы они не перегорели.

Аккумуляторные блоки легко доступны, и для этого компонента доступны различные варианты, но чаще всего для этого применения используется батарея 36 В, 4400 мАч. Вы также можете сделать аккумулятор самостоятельно, используя батарею старого ноутбука (хотя это не рекомендуется, так как обращаться с ним придется с особой осторожностью!)

Ховерборды в повседневной жизни

Технические характеристики Hover Board

Эти устройства обычно проезжают 15-20 км на полной зарядке и по ровной дороге с максимальной скоростью 11-12 км/ч. Время зарядки от нуля до полной составляет около 2 часов, могут выдерживать вес до 90-95 кг, а их цена находится в диапазоне 200-300 долларов США.

Если вы подумываете о покупке ховерборда, ищите модели хорошего качества, обладающие следующими свойствами:

  • Лучше выбирать модели с ободами вокруг колес, потому что, чтобы оставаться на месте, нужно прижимать ноги к ободу, чтобы они оставались устойчивыми.
  • С хорошим качеством батареи, поскольку было несколько случаев, когда батарея взрывалась из-за плохой изоляции, поэтому тщательно проверьте стандарты безопасности батареи, поскольку они не имеют никакой защиты от перезарядки.
  • Хорошее программное обеспечение и логическая плата, чтобы вы могли в полной мере использовать датчики и иметь для себя точное устройство. В частности, проверьте, нет ли проблем с задержкой, потому что весь процесс потока данных должен происходить в режиме реального времени, чтобы получить наилучший результат.
  • Колеса подходящего размера, так как большим колесам потребуется больший крутящий момент и мощность для их перемещения. Кроме того, они не должны быть слишком маленькими, иначе они не смогут выдержать большой вес, что приведет к ухудшению скорости и управления мощностью.

На выбор доступно множество брендов, но вы всегда можете сделать ховреборд самостоятельно дома и установить характеристики по своему желанию, например: можно добавить противотуманные фары, чтобы освещать путь, светодиоды, чтобы показывать вам определенные данные, например, «Зеленый для всех».

Тенденции развития ховербордов

Тенденция к широкому распространению ховербордов началась с тех пор, как их показали как вымышленный вид транспорта, а затем увидели, что он стал реальностью, и все благодаря технологиям. Начавшись как причуда знаменитостей, теперь оно достигло улиц и домов простолюдинов и превратилось в самый настоящий мейнстрим. Они используются и пользуются спросом уже несколько лет.

Но компании, которые их производят, столкнулись со многими проблемами, которые повлияли на продажи ховербордов и спрос на них. Сообщалось о травмах при катании на ховербордах, их даже объявляли ​​небезопасными, поскольку некоторые из них взорвались, и были опубликованы сообщения об идее их запрета, что замедлило тенденцию к их быстрому распространению. Столкнувшись со всеми этими проблемами и восстав из пепла, этот самобалансирующийся самокат теперь вовсю доступен на рынке. Он не так востребован, как раньше, но существует и популярен среди детей и подростков. Ховерборды, идеально подходящие для людей (особенно из рабочего класса), которые хотят путешествовать на короткие расстояния и при этом выглядеть круто, обрели "новое рождение" и обещают оставаться обычным транспортным средством в течение длительного времени.

(Проголосуй первым!)
Загрузка...
28 просмотров

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *