Segway分享_郭有迪
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2015年7月12日，由Cavedu教育團隊、馥林文化、聯發科所製作的Segway經驗分享會 in 大同大學-未來廠房
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Segway分享_郭有迪
- 2. 前輩：陳文敬
- 3. 參數設定
- 4. 機構設計：平台
- 5. 機構設計：輪子挑選
- 6. 動力設計：電池挑選
- 7. 動力設計：馬達挑選
- 8. 動力設計：齒輪比
- 9. 電路設計：馬達控制
- 10. 電路設計：安全保護
- 11. 電路設計：Arduino 供電
- 13. 程式設計：PID
- 14. 程式設計：PID
- 15. 程式設計：控制訊號
- 17. 最後整理：整線建議
- 18. 最後整理：方便性提升
- 19. 零件來源 山河齒輪（興誠街48號） 跟老闆聊聊他會給你一些關於皮帶輪與皮帶搭配以及 軸承怎麼鎖固的建議。 大元電機（環河南路1段130號） 環河南路上這附近有許多賣電瓶的，這一家有賣專用 充電器。 高德角鋼五金（重慶北路3段34號） 老闆娘可以幫你介紹各式角鋼的特性，並依照你的需 求推薦適當的厚度，另外也有賣不銹鋼系列與免鎖角 鋼，記得帶一些角鋼專用螺絲。
- 20. 零件來源 網路iC Shopping（http://www.icshop.com.tw/） 若是不想出門，網路上購買也很方便，IC，國外馬達 控制板 利明鋁業（承德路2段128號） 這間是筆者知道台北市唯一有賣鋁合金板的地方，跟 老闆說尺寸厚度後現場裁切即可。 永勤企業行（環河南路1段318號） 有賣各式馬達（拆船貨），可詢問老闆馬達功率與電 壓，並測試是否正常。 國業熔接（歸綏街69號） 由於購買的馬達軸心與輪胎軸心無法跟皮帶輪固定 （無法鍵槽加工），所以採用焊接
Notas do Editor
- 各位好，我是馥林文化的特約編輯 郭有迪
- 首先，介紹一下DIY 兩輪平衡車的前輩，陳文敬 這是他在勤益科技大學的時候的專題 我的機構還是延續著他的設計精神
- 首先，需要設定騎乘者的體重 還有你想要跑多快，跑多久，就是電池的容量 這樣就可以知道你要買什麼樣的馬達 當然還不要忘記你站上去之後的空間，這也是需要規劃的 當然還有參考前輩的機構設計也是很快的
- 建議是先將平台，就是你要站的地方先規劃好 參考目前市面上的兩輪平衡車大小 寬度就是大概肩寬，差不多50cm 吧 這邊參考的是使用角鋼去組裝結構 這樣事後修改機構也比較方便
- 然後輪子使用的是20 吋的輪胎 特地選用小折後輪，因為後輪本來就有設計給齒輪安裝的空間 只要請廠商特地將齒輪盤加工就可以直接鎖上去 怕鎖上去的強度不夠就另外請師傅焊接，增加強度 當然齒輪盤的齒輪數並還有沒確定，所以齒輪盤是之後要另外訂做，這邊只是先提到一下
- 確定了平台空間和輪子大小，就可以先來挑選一下電池 基本上電池的選擇很少，所以建議從電池方面來挑選 大方向就是汽車電池，和現在流行的Li-on電池 這邊為了電池容量和價格考量，就選用了汽車電池 12V 7Ah，四顆。 選用這麼多顆，是因為打算把那台做成研發和提供試騎用 這樣的電量基本上可以提供一天的Maker Faire 試乘
- 基本上就可以選擇12 V 或是24V 的馬達 因為電瓶本身可以串並聯，當初第一次實驗的時候，就單純買了一顆大功率馬達 而且沒有考慮到力量不足的問題，只想要跑快一點，結果變成一直燒電路板 後來改用了內附減速機的馬達， 當然功率也是和原本馬達一樣的，但是速度變慢，力量增強 輸出的功率並沒有改變。而且不容易燒電路板了 因為根據公式，簡單來說馬達的力量是根據電流改變的，但是現在馬達經過齒輪，讓力量增強了 就不需要大電流去推動馬達。 附上的圖片是示意圖，當然實際上的減速馬達有很多種類，可以去慢慢挑選 但是這種給人騎的，建議參數是300W 一顆馬達 最後再根據你的平台大小去選擇合適的一顆馬達就可以了
- 當你挑選好固定的馬達之後，就要去搭配適當的齒輪比 當然網路上有許多的公式可以去提供你計算正確的時速 但是這邊建議先做出不會燒掉而且有一定速度就可以了 建議直接用經過減速機的，扭力有15kg.cm 的就可以了，轉速300rpm 左右 但是正確的數值我也還在尋找，這邊又提供各位我的經驗
- 關於這個部分，最主要就是要根據馬達功率去挑選馬達控制的模組 當然模組從0.5A 到 50A 的控制模組都有，最理想而且有錢的情況下就直接選最好的 這邊是建議你挑選馬達最大電流再加上一點點就可以了。 差不多20A 就可以了，當然這個部分也是最容易在後續實驗燒掉的部分 燒掉了就只能去換更好的控制板，或是將馬達更換
- 當然我們控制這麼大電流的東西，會有一定程度的危險 首先是，起火…，關於這個部分就是建議加上NFB 就是你家的跳電每次都要自己扳回去的東西，這個在你超過上面寫的電流的時候會自動挑開 但是那個起火…，是我們在裝上這個東西之前發生的事情，所以非常建議各位一定要裝 或是有其他可以保護電流不要超過的裝置，這個東西建議是剛好在馬達的最大電流上面一點點 我們更新後的實驗數值是5A 左右 還有可以在馬達控制板那邊設計個風扇安裝的位置，讓馬達控制板保持低溫，這也是很重要的
- 以前的中，常常Arduino 就會不知道為什麼而當機 當我們使用Serial Monitor 去Debug 的時候啊，總是會看到一堆亂碼 之後Arduino 就重新開機了 根據以前的經驗，這常常是因為電源太髒，畢竟是控制著大馬力的馬達 電都被馬達吸走了，這是有可能的，所以我是建議Arduino 和模組的電力要另外供電
- 就是用舊的I2C LIB 就可以了，我自己有從原作者那邊備份 這個的程式庫比較乾淨，而且單純，在製作平衡車這方面是可以滿足的。 然後建議是使用MPU6050 的內建處理器，在I2C 的Lib 也有提供示範的程式碼檔案 處理出來的角度正確，而且Arduino 也不用做什麼計算，這樣速度更快
- 我是覺得可以稍微地去研究一下他的理論 但是實驗下來，只會用到P 比例控就足夠了 I 的比例控制只會用到一點點，太多的話，會不舒服，人反而會慢慢被頂起來 D 的控制就不會了，如果加上去反而會讓人容易被嚇到，或是覺得反應遲鈍
- 主要拿出P 的當作我們這次的範例 我是建議你的P 也可以根據不同的角度，有不同的比例 畢竟你往前斜1 2 度的恐懼感，和15度個恐懼感總是不一樣的嗎XD 所以就是要直接人體試驗XD，你就會知道你的數值在哪裡了
- 可是這樣來講，往前就速度越來越快，這是ok 的 可是往後，PWM 沒有負的阿，那該怎麼辦？ 通常來講馬達控制板都會有個可以控制方向的腳位 HIGH 就是正轉，LOW 就是反轉 或是放入不同的腳位，一個腳位有訊號，另一個腳位是0 就會往那個方向旋轉 來看一下實際的程式碼比較快
- 只要將負方向的PWM 將牠放到另一個腳位 且將他取絕對值，就是不管怎樣都是輸出正數 或是B 部分的去對某個腳位輸出訊號 然後PWM 的部分就一直取絕對值
- 最後，當你實驗都完成之後 就要把這些，一堆線…，稍微整理一下 可以去買一些，PC 線，或是5 芯訊號線，或是網路線，這樣最快 做出來的效果好而且又安全
- 可以加裝一下電瓶的偵測電錶 或是未來可以將充電的插頭設計進去，不然真的很難充電.. 都要把機構拆開來才能充電