EF-Segway

Här kan vi lägga material som gäller projektet DIY-Segway:

EF: Kan någon bygga en Segway?

Beslut att ta

Punkter att fatta beslut om.

• Namn på projektet
• Projekthantering
• Budget
• Prestanda
• Teknisklösning
• Systemkomponenter
• Delkomponenter
• - Tillgänglighet

Namnförslag

Nu är en omröstning igång vad gäller vilken kategori av namn som är bäst. Rösta kan du göra HÄR.

Kategorierna är:

Latin:

• Jugum
• Labilis
• OpenLabilis
• Duvolo - duo-volo
• Penduvolo - pendulum-duo-volo
• Volpen - volo-pendulum
• RectMovi
• LapsVolo
• VoloRecti
• MoveRecti

Akronymer:

• oPenTrIP - Personal Transport by Inverted Pendulum, med referenser till open hardware
• OBEF - Open Balancer by EF
• SEF - Segway ElektronikForumet
• SEF - Stabilt EnmansFordon
• BAMF - Balanserad Avancerande MotorFarkost

Segway-referenser:

• OpenWay
• SEFWay
• WaySEF

Svenska namn:

• Hjulis
• Ståk - Stå - åk
• Öppna-Upprättåket
• Perpendikuläråket
• Hjulben
• Elevato® - Elektrisk Labil Enhet för Verkligt Alternativ Transport Och Rörelse (VertikAl TranspORt)

Engelska namn:

• Pathfinder
• OpenRoller
• Freewheeler
• Innomotion. (som i innovativ)
• Ped-o-ped (Som i Pedestriant moped).
• Move-o-matic
• eco-move (ska ju vara eko nuförtiden)
• Sidewalk king
• Enviromove
• E-motion
• PaveFinder

Elektronikreferenser:

• Volt - Vertikalt orienterat lätt transportforddon
• eVolt - elektronikforumets vertikalt orienterade lätta transportfordon
• FriVolt
• Faceplant
• rectVolt

Elektronikforumet:

• EFWheelie (EFW)
• WEF - Wheelie by EF

Resultatet i omröstningen för vilken kategori som var bäst blev:

• Latin 22%
• Akronymer 5%
• Segway-referenser 7%
• Svenska namn 18%
• Engelska namn 15%
• Elektronikreferenser 7%
• Elektronikforumet 25%

Inför sista omröstningen står det altså mellan:

• EFWheelie (EFW)
• WEF - Wheelie by EF

Projekthantering

Beslut angående konstruktionsgång borde tas. Huvudspåren står mellan Top-down och Bottom–up.

Top-down konstruktion

Definiera prestanda och mått för att sedan välja komponenter som uppfyller kraven.

Fördelar:

• Resultat blir förutbestämt.
• Tydliga mål
• Undviker långa diskussioner bland projektmedlemmar.

Nackdelar:

• Ställer större krav på konstruktörer.
• Kräver mer arbete och dokumentation.
• Större risk för fallgropar.

Bottom–up konstruktion

Ta första bästa komponenter och dellösningar för att sedan sätta ihop ett system.

Fördelar:

• Kortare utvecklingstid.
• Mindre abstrakt och lättare arbetsgång för oerfarna.

Nackdelar:

• Ej tydligt resultat.
• Större risk för dålig prestanda.
• Dyrare delkomponenter.
• Risk för diskussioner om lösningar utan tydliga mål.

Prestanda

• Toppfart
• Maximal förarvikt
• Maximala dimensionslängder.
• - Höjd
• - Bredd

Delkomponenter

Tillgänglighet

• Standard komponenter
• Tillgång och reservdelar
• Möjlighet till privata inköp

Mekanik

Huvudansvarig Mekanik ?

Förslag på uppdelning av mekaniska delprojekt. Ändra detta stycke vartefter beslut tas.

Motor och utväxling

Ansvarig: Walle är frivillig

Fyll med info om motor och utväxling

Hjul

Ansvarig: Walle är frivillig

Fyll på med info om hjul

Platform

Ansvarig: ?

Fyll på med info om plattform.

Styrpinne med vinkelsensor

Ansvarig: ?

Fyll på med info om styrpinne. Vinkelsensor används för att svänga.

Elektronik

Huvudansvarig Elektronik (LHelge anmäler sig som frivillig)

Förslag på uppdelning av elektroniska delprojekt. Ändra detta stycke vartefter beslut tas.

2011-11-08

Nytt förenklat förslag med färre delkomponenter och mindre antal processorer. Alla tunga beräkningar (Stabilisering, Sensor fusion och motorreglering) görs på huvudprocessorn. Kommunikationsbuss ersatt med direktkopplade funktioner förutom till displaynoden på styret där en enkel UART används.

Huvudkort

Ansvarig: ? (Någon med både HW/SW kompetens som konstruerar hårdvara samt lågnivå drivrutiner)

Deta är fordonets hjärna och det styr övriga delar. På detta kort sitter en 32-bitars ARM-baserad processor (exakt vilken är inte bestämt än), gyro och accelrometer för att mäta vinkeln samt nödvändiga kringkomponenter för att kunna kommunicera med övriga delar på ett driftsäkert sätt.

Interface på huvudkortet

• Analog ingång från vinkelgivare för styrning
• 2 st PWM utgångar för motorstyrning
• 2 st direction utgångar för motorstyrning
• 2 st kvadraturingångar från motorstyrning
• SDI buss till batteriövervakningskort
• Analog ingång för batteriström från batteriövervakningskort
• UART till displaynod på styret

Mjukvara

Mjukvaran på huvudkortet innehåller några större delar utöver lågnivå drivrutiner osv. Eventuellt kan det vara intressant med realtidsoperativ på denna???

Reglerloop för balans

Ansvarig: ?

Denna reglerloop balanserar fordonet. PID, LQ eller kanske något annat.

Reglerloop för motorer

Ansvarig: ?

Denna reglerloop används för att styra motorns varvtal genom en PWM utgång med återkoppling från kvadraturpulser från motorstyrkortet.

Sensor fusion

Ansvarig: ? (LHelge anmäler sig som frivillig)

Vinkelhastighetsmätningar med ett gyro kring y-axeln vägs samman med accelerationsmätningar för x- och z-axlarna för att skapa en snabb men stabil insignal till reglerloopen för balansering.

Detta görs antingen med hjälp av ett komplementärt filter eller med ett Kalman filter.

Batteriövervakning

Ansvarig: ?

Övervakning av cellspäningar både vid i- och urladding. State of Charge (SoC) estimering baserat på cellspänningar och strömmätning. Information om cellspänningar och strömförbrukning hämtas från batteriövervakningskortet.

Motorstyrkort

Ansvarig: ? (Någon med bra koll på kraftelektronik och motorstyrning)

Detta kort innehåller all logik och kraftelektronik som behövs för att styra vald motor. Med ett generellt interface kan man göra ett kort för DC motorer och ett för BLDC om viljan finns. Interfacet går att använda både mot en H-brygga och en 3-fas brygga med kommuteringslogik från hall-givare. Vid DC-motor och H-brygga behöver motorn kompletteras med en encoder för riktnings- och hastighetsåterkoppling till huvudkortet. Från hall-givarna i en BLDC-motor kan kvadratursignalen skapas med diskreta logikkretsar om man vill undvika processor.

Interface

• Motorns rotationsriktning styrs genom att sätta en ingång hög eller låg.
• Spänningen till motorn styrs direkt från huvudkortet på en PWM ingång.
• Motorns varvtal vidarebefordras till huvudkortet över en kvadraturutgång. Denna behöver relativt hög upplösning, vi får utreda hur många pulser per varv som är nödvändigt.

Det behövs två st av detta kort för varje enhet, en per motor.

Batteri och övervakning

Ansvarig: ?

Farkosten drivs med Litiumbatterier och dessa behöver övervakning. Detta kort hanterar övervakning samt balancering av battericellerna, laddning och strömförsöjning av övriga kort

Cellövervakning

Förslagsvis används en krets liknande LTC6803 för att mäta cellspänningar samt ge möjlighet att balancera batteriet. Huvudprocessorn kommunicerar direkt med denna över en SDI-buss. Om det behövs kan den isoleras med en ADUM1401.

Detta kort mäter också strömmen från batteriet för att huvudprocessorn ska kunna uppskatta SoC. Strömmätningen vidarebefordras till huvudkortet över en analog signal.

Laddning

Batterikortet hanterar även laddning av batteriet, detta sköts förslagsvis av en färdig krets för lading av litiumbatterier.

Beslut bör tas om farkosten ansluts till en extern laddare typ laptop laddare eller direkt till 230-nätet

Strömförsörjning av övriga kort

Batterikortet innehåller även en DC/DC omvandlare för att försörja övriga kort med 12 V. Ett förslag är att denna kan stängas av med en nyckelbrytare. Ytterligare ett förslag är driva relän på 12V matningen som bryter strömmen till motorn då 12V stängs av.

Displayenhet

Ansvarig: ?

En enhet att montera på styret som kan visa aktuell hastighet, batterimätare, nuvarande förbrukning osv... Denna enhet behöver också en processor. Kummunikation sker på enklast möjliga sätt med centralenheten via UART.

Belysning

Ansvarig: ? (Meduza anmäler sig frivillig)

Belysning framåt så man ser var man åker samt baklyktor och ev bromsljus? så man syns i mörkret.

ev. Servo-stabilisator för framljuset så att det håller sig fint längs vägen :)

Diskussioner

• EF: Kan någon bygga en Segway? (Allmänt snack där iden skapades).
• EF: EF-Segway: Namnförslag samt beslut (Snack om vad skapelsen ska heta)

Externa länkar

• Wikipedia - Segway PT