Taupa Boards LONGBOARD ELEKTRIKOA 2016/2017 Kurtsoa
Egileak: Julen Ancizar, Iker Gurutzealde eta Iñaki Peña Tutoreak: Xabier Izquierdo, David Muñoz eta Amaia Zabala Don Bosco Lanbide Heziketako Ikastetxe Integratua, Elektronikako saila
Taupa Boards
Memoria
0.Aurkibidea: 1. Sarrera:..................................................................................................3 2. Kontestualizazioa…………………………………………………………..13 3. Proiektuaren justifikazioa………………………………………………….15 4. Proiektuaren faseak………………………………………………………..16 5. Proiektua garatzen…………………………………………………………17 5.1 Atmega 328P…………………………………………………………..17 5.2 Raspberry PI 3…………………………………………………………18 5.3 Bluetooth, HC-06……………………………………………………....19 5.4 LiPo bateriak…………………………………………………………..20 5.5 Motorra………………………………………………………………....23 5.6 ESC…………………………………………………………………….26 5.7 Taula…………………………………………………………………....29 6. Proiektuaren definizioa…………………………………………………….30 6.1 Proiektuaren eskema orokorra……………………………………...30 7. Prototipoaren garapena……………………………………………………31 7.1 Raspberry + Wii mandoa…………………………………………….31 7.1.1 Lehenengo simulazioak…………………………………...33 7.2 Arduino + Android telefonoa………………………………………...35 7.2.1 Erabilitako materialak……………………………………...36 7.2.2 Simulazioak………………………………………………...37 7.3 Montaketa mekanikoa……………………………………………….40 7.4 Bateriak estainatzen………………………………………………...43 7.5 PCB…………………………………………………………………...43 7.6 Lipoen neurketa…………………………………………………..47 7.7 Freno regenaritoba ……………………………………………...51 Julen Ancizar, Iker Gurutzealde eta Iñaki Peña
1
Taupa Boards
Memoria
8. Ondorio eta hobekuntzak………………………………………………….52 9. Etorkizunerako ideiak……………………………………………………...52 10. Bibliografia………………………………………………………………...52 11. Anexoak…………………………………………………………………...54 11.1 Raspberry programa…………………………………………....54 11.2 Arduino programa……………………………………………….58 11.3 Brida……………………………………………………………....59 11.4 Zelda arduino programa………………………………………..60 12. Aurrekontua……………………………………………………………….61
Julen Ancizar, Iker Gurutzealde eta Iñaki Peña
2
Taupa Boards
Memoria
1.Sarrera: Historian zehar, gizakiaren existentzia gogoratzen denetik mugitu, ibili eta desplazatzeko beharra dauka, geroz eta urrunago iristeko beharra asetu ahal izateko. Behar horiek asetu ahal izateko asmatu eta sortu behar du.
Asmatu eta gauza berriak sortzeko behar horiek izan ziren garraio eboluzioaren motorra, gizakia itsasoak zeharkatu nahi zituen, lur eremu berriak konkistatzeko nahi hori garraio maritimoak sortzea eragin zuen. Denbora pasa ahala beharrak aldatzen joan ziren, garraio azkarragoak behar ziren lur eta uretatik joateko gai zirena baino benetako nahia hegaztiei imitatzea zen, baino muga hori ez zen nahikoa izan, laister espazio-ontziak agertuko ziren, planeta berriak ezagutzeko beharrarekin.
Leku berriak konkistatzeko behar horrek honako garraioak sortzea eragin zuen:
1.Irudia: Garraio desberdinak historian zehar
Garraioak historian zehar bai pertsonak bai merkantzia edo materialen bat garraiatzeko sistemak izan dira, hori dela eta mota desberdinetakoak sortu dira Julen Ancizar, Iker Gurutzealde eta Iñaki Peña
3
Taupa Boards
Memoria
beharren arabera aurreko puntuan ikusten den bezala, aireko, ur eta lurreko garraioak esate baterako. Mota hauetako bakoitza infraestruktura desberdinak behar izan ditu bere funtzionamendurako, ala nola tren batek bere trenbidea behar ditu, auto batek errepidea edo itsasontziak portuak. Hori dela eta errepide, portu eta trenbide sareak sortu egin dira. Garraioei buruz hitzegiterakoan XX. mendean etenaldi bat egitea funtsezkoa da, izan ere, Herny Ford gaur egun ezagutzen dugun sozietatea guztiz aldatu egin zuen, iraultza automobilistiko bat suposatu egin zen. 1908 eta 1926 urteen artean Ford T eta Ford A modeloak automobilen ikuspegia guztiz aldatu egin zituen. Urteak pasa ahala modelo berriak sortu ahala lehen esklusibotasuna zena edonoren eskura egon daiteke en zerbaite tan bilakatu egin zen.
2. Irudia: Ford T, 1908
3. Irudia: Ford A 1928
Iraultza honen ondoren kotxe bat edukitzea oso komun den zerbaitetan bihurtu da, familia dirudun batean bi edo hiru kotxe izatea normala da. Hori dela eta kotxeen produkzio eta salmentas asko igo egin dira azkeneko hamarkadetan. Boom hau eta gero, gaur egun, 1.200 milioi kotxe aurkitu daitezke mundu osoan zehar, %25a Txinan kokatzen dira.
Julen Ancizar, Iker Gurutzealde eta Iñaki Peña
4
Taupa Boards
Memoria
4.Irudia Kotxe masifikazioak
Hazkunde inpaktu haundia izan du gure sozietatean izan ere automobila garraio garestiena da eta
horrez
asko
gain
kontsumitu
eta
kontaminatu
egiten
du.
5.Irudia, garraioen kontsumo grafikoa
Julen Ancizar, Iker Gurutzealde eta Iñaki Peña
5
Taupa Boards
Memoria
Horrez gain automobil batek honako kalteak sortzen ditu gure egunerotasunean: ● Kontaminazioa: Airean aurkitzen den kontamizioa autoek emititzen dituzten gasek sortzen dituzte batez ere, ideia bat egiteko auto batek autobus bat baino lau aldiz gehiago kontsumitzen du bidaiari berdinekin. Horrez gain NO2 emisioen %80 a kotxeek sortzen dituzte partikulen %60arekin batera. Gau egun kontaminazio horrek arazo oso kaltegarriak sortzen ari dira, ala nola: Begi narritadura, arnaste eta arazo kardiobaskularrak adibidez, azkenik biriketako minbizi tasa asko haunditu egin da azkeneko hamarkadetan masifikazio hau dela eta. Espainia mailan 18 milioi pertsona leku kontaminatuetan bizi dira. ● Espazio kontsumoa: Area urbanoen %20-40 artean automobilei dedikatuta dago, espazio hau aparkatze eta zirkulatzeko erabiltzen dira, horrez gain autoak egunean zehar 20-22 ordu pasatzen dira erabili gabe, hau da, egunaren %90 a espazio fijo batean egongo da. ● Akzidenteak: Auto istripuak proportzionalki heriotz gehien sortzen duen garraioa da, azkeneko 39 urteetan heriotz tasa inportanteena izan da gure gizartean. 2005. urtean adibidez 137.000 istripu egon zire, 4442 hildakoekin eta 22.000 zauritu grabe utzita. ●
Zarata: Hiri baten zarataren %80 a automobil pribatuek sortzen dituzte, konparazio ekibalente batean tranbia batek kotxe pribatu bat baino 46 aldiz gutxiago kontaminazio akustikoaz hitzeginda. Europar Batasunaren arabera Espainiako biztanleen %74a 55 dezibelio baino gehiagoko nibel sonoro jasaten ditu bere egunerokotasunean. Honek lo egiteko arazoak edo buruko min konstante bat sor ditzake.
Aurreko puntuak kontuan hartuta zerbait egin behar dela nabarmena da, hori dela eta, pertsona askok garraio alternatiboak sortu egin dituzte, ala nola: Segway: Segway Human Transporter garraio arineko ibilgailu giroskopiko eta elektrikoa da, bi gurpilez hornitua, eta ordenagailuz kontrolaturiko kulunkada izatean du bere berezitasuna. Dean Kamen izan zen asmatzailea. Bere oinarrian kokatzen diren motorrei eta
Julen Ancizar, Iker Gurutzealde eta Iñaki Peña
6
Taupa Boards
Memoria
barneratuta daukan ordenagailu bati esker Segway-a zutunik mantentzen denbora guztian. Erabiltzaileak mugitzeko bere gorpua inklinatzen du (aurrera edo atzera) nahi duena norantza hartzeko.
6. irudia Segway elektrikoak
Biraketa mekanikoki egiten da aginte manualari esker. Motorea elektrikoa da, ixila eta ez kutsakorra beraz, eta 20 km/h abiadura hartzera heldu daitezke Bizikleta elektrikoak: Garraio elektriko bezala kontsideratzen da, bizikleta hauek motor elektriko bat dauka akoplatuta eta honek bateria batzuekin elikatu egiten da. 45-60 km ko autonomia bat dauka. Donostian adibidez dBizi plataforma daukagu eta honen bidez 100 bizikleta elektriko aurkitu
daitezke hirian
zehar.
Jarduera
hau
2013.
urtean
hasi
egin zen.
7.irudia dBizi Ondarreta hondartzan
Kotxe elektrikoak: 1886an lehen autoa egin zenetik, autoa asko aldatu da. XIX. mendearen amaieran eta XX.aren hasieran, ibilgailu elektrikoak ohikoak ziren oso, baina eztanda motorren errendimendua hobetu ahala, petrolioan oinarritutako erregai-motorrak zabaldu ziren. Hori dela eta, autoek bi arazo sortzen dituzte: bat petrolioaren agortzea, eta bestea berotegi efektua areagotzea. Autoen berotegi efektuak duten eragina txikitzeko autoen erregaia aldatzea komeni da; horregatik, azken 10-15 urtetan auto markak horretan dabiltza. Kontuan izan behar da, hala ere,
Julen Ancizar, Iker Gurutzealde eta Iñaki Peña
7
Taupa Boards
Memoria
auto elektrikoak eta haren ordezko piezak ekoitzi eta garraiatzean, haren bateriak energiaz betetzeko argindarra sortzean, eta argindarraren sistema osoa egin eta mantentzeko lanetan ere petrolio ugari kontsumitzen dela. Beraz, auto elektrikoaren erabilera hedatzeak ez luke petrolioaren kontsumoa askorik apalduko.
Gaur egun kotxe elektrikoen barruan hiru alternatiba aurkitu daitezke, ● Auto elektrikoa: Auto mota honek ohiko motorra kendu eta motor elektrikoa du. Motor elektriko hori elektrizitatez hornitzeko bateria handi bat darama. Bateria etxeko elektrizitate sarera lotuz edo kaleetan jarriko diren tokietan kargatuko dira.
8. Irudia: Kotxe elektrikoa
● Hidrogenozko zeldekiko auto elektrikoak: Aurrekoek bezala, motor elektrikoa dute, baina bateria ez da elektrizitate hornitzaile bakarra, autoak hidrogenozko zeldak daramatza. Zelda horietan, hidrogenoa erreakzio kimiko baten bidez elektrizitate eta ur bihurtzen da. Ura ihes-hoditik isurtzen da eta elektrizitatea baterian gordetzen da.
9. irudia: Hidrogenozko kotxe baten eskema elektrikoa
Julen Ancizar, Iker Gurutzealde eta Iñaki Peña
8
Taupa Boards
Memoria
● Auto hibridoak Auto hauek bi motor erabiltzen dituzte. Bat gasolina erregaiarena eta bestea elektrikoa. Bateria agortzen denean gasolinazko motorra martxan jartzen da. Gasolinazko motorrak bi modu desberdinetan funtzionatu dezake. Modu batean motorrak elektrizitate sortzaile bat mugitzen du eta bateria kargatzen du. Hori dela eta kotxea motor elektrikoarekin ibiliko litzateke baina 2 motorrak martxan egongo lirateke. Beste modua gasolinazko motorrak autoari trakzioa emango lioke eta horretaz gain elektrizitate hornitzailea mugituko luke bateria kargatuz.
10. irudia: Kotxe hibrido baten osaera
Kotxe hauen salmenta asko haztea espero da, honako grafikoa urteak pasa ahala espero den aldaketa adierazten du.
11. irudia, kotxe elektrikoen salmenten estimazioa
Julen Ancizar, Iker Gurutzealde eta Iñaki Peña
9
Taupa Boards
Memoria
Long Board: Long Board edo “taula luzeak”, 1960-1980. urteetan zehar sortu egin zen kirol batean datza, taula honek skatekin konparatuz luzeagoan dira eta normalean maldak jaisteko edo errepiedeetan zehar erabiltzen dira. Z-boys izeneko skater talde batek jarri zituzten modan California aldean eta hortik mundu osora zabaldu ziren. Gaur egun hiri eta urbanizazioetan zehar garraio bezela erabiltzen dira, ez zara esperto bat izan behar hauek erabiltzen jakiteko izan ere haundiagoak direnez oreka gutxiago behar da. ● Ezaugarriak: Long Board taulak 84150cm tako luzera daukate normalean eta
22-25cm
dagokiona.
inguruan
Taula
hauek
zabalerari forma
desberdinak dituzte ala nola, pintail, flat nose, drop through, drop deck eta skate formako taulak.Taula hauek skatekin konparatuz eje eta gurpil haundiagoak dituzte horrela mugikortasuna irabazten da surf taulen antzera. 12. irudia, Lonboard arrunt bat.
Long board elektrikoa: Gaur egun etorkizunera hurbiltzen ari garela dirudi, izan ere longboard elektrikoak sortzeko, bakoitzak bere etxean, gaitasuna daukagu. Long board elektrikoak. Aparatu hauek 30km/h ko abiadura hartu dezake eta honako konponenteez osatuta dago: ● Bateriak: Gure kasuan lehenengo alternatiban 2 erabili ditugu paraleloan konektaturik, elementu hau funtsezkoa da proiektuan, izan ere gainontzeko elementuak, motorrak, esk edo Arduinoa, elikatzeko erabiltzen dira. ● Motorra: Long board-aren bihotza kontsidera daiteke, abiadura eta indarra ematen baitio. Gure kasuan 2250W ko potentzia dauka.
Julen Ancizar, Iker Gurutzealde eta Iñaki Peña
10
Taupa Boards
Memoria
● Trasmisioa: Trasmisio korrea motorrak ematen dion indarra gurpilei bideratzen dizkio, trasmisio hau atzeko ejeari lotuta egongo da. ● Taula: Materialaren eta gure beharren arabera, malguago edo gogorragoak izan daitezke. ● Gurpilak: Estabilitatea eta segurtasuna ziurtatzeko gurpil egoki batzuk izatea oso inportantea da, abiadura haundiak hartzen direnez heltze egoki bat izan behar du.
Lonboard elektrikoak gainontzeko alternetibekin konparatuz bi funtzionamendu dauzka, aurreko puntuetan azaldu dugun bezala garraio modu bat bezala erabili daiteke baino horrez gain aisialdirako ere erabilgarria izan daiteke.
13.irudia: Lonboard elektrikoa
Aurreko puntuak aztertuta eta kontextu honetan lan egiten Lonboard elektriko bat garatzea erabaki egin dugu.
Hainbat helburu nabarmenduko genituzke gure
enpresaren barruan, alde batetik lonboard elektrikoak egiten dituen enpresa bat sortzea. Bestalde lehen aipatu dugun garrio arazoari aurre egiteko alternatiba ekonomiko bat sortzea, lan egitera joateko gai den gailu bat sortzea, kontsumo gutxia daukana eta kontaminatzen ez duena.
Taupa boards telefono mugikor batez lonboardaren motorrak kontrolatzeko gai izatea da gure helburua. Honako eskema jarraituko luke:
Julen Ancizar, Iker Gurutzealde eta Iñaki Peña
11
Taupa Boards
Memoria
14.irudia: Proiektuaren infograma
Aurreko infograman ikusten dugun bezal honako pausoak jarraituko lituzke gure erronka: Gure telefono mobilean daukagun aplikazio batekin seinalea bidaliko dio arduioari, honek modu berean “Esc” ari bidaliko dio seinale hori eta horren arabera motorrak behar den potentzia eta rpm etara atkibatuko da. Motorrak era berean trakzio sistema mugituraziko du gurpilak mugituaraziz. Azkenik Lipo bateria batzuk eskema osoa elikatu egingo dute.
Julen Ancizar, Iker Gurutzealde eta Iñaki Peña
12
Taupa Boards
Memoria
2. Kontestualizazioa: 2.1 Proiektu kolaboratiboa:
Proiektu hau bi entitateen artean gauzatu egin da, Mondragon Unibertsitatea eta Don Bosco, 7 pertsona osatzen dituzte talde hau, alde batetik hiru elektroniko eta bestetik leinn graduko lau kide. 2.2 Don Bosco Lanbide Heziketako Ikastetxe Integratura.
Don Bosco Lanbide Heziketako Ikastetxe Integratu bat da, Errenteria, Gipuzkoa, kokatuta dago. Zentro honek 50 baino gehiago darama gazte eta helduentzako formakuntza profesionalak emanez emaitza bikainekin.
Proiektu hau elektronikako departamentuan gauzatuko da, ospe eta prestigio gehien departamentuetako bat. Moduloa aldiz mantenimendua elektronikoari dagokio.
Non dago Don Bosco?
● ● ● ●
Web orrialdea: http://www.donbosco.hezkuntza.net/ Web orrialdea elektronika DB: http://elektronikadonbosco.blogspot.com.es/ Facebook Elektronika DB: https://www.facebook.com/elektronikadonbosco Youtube kanala: https://www.youtube.com/user/elektronikadonbosco/videos
Julen Ancizar, Iker Gurutzealde eta Iñaki Peña
13
Taupa Boards
Memoria
2.3 Mondragon Unibertsitatea, Lidergo Ekintzailean eta Berrikuntzan gradua “Lidergo Ekintzailean eta Berrikuntzan graduatuz gero, enpresen sorrera eta talde autogestionatuak eraginkortasunez kudeatzeko prestakuntza jasoko duzu. Mundu globalizatuan eta eleaniztasunean lan egiteko gaitasunak bereganatuko dituzu, eta berrikuntza
lehiakortasunaren
oinarri
duen
ezagutzaren
gizartea
garatzeko
ekarpenak egiteko prestatuko zara.” Non da Mondragon Unibertsitatea?
● Web orrialdea: http://www.mondragon.edu/es ● Leinn:
http://www.mondragon.edu/eu/ikasketak/graduak/gradua-lidergo-
ekintzailea-eta-berrikuntzan/ ● Facebook: https://www.facebook.com/mondragonunibertsitatea/
Julen Ancizar, Iker Gurutzealde eta Iñaki Peña
14
Taupa Boards
Memoria
3. Proiektuaren justifikazioa:
3.1 Ondorioak:
Proiektu hau honako ondorioak ekar ditzazke: ● Merkatuan inpakto egokia baldin badu gure gizarte eta hirietan daunden garraio, kolapso eta kontaminazio arazoak murriztu daitezke. ● Garraio alternatiboen salmentak haunditzea ● Skate eta long tauletan sistema hau inplementatzeko aukera
3.2 Helburuak: ● Gainontzeko longboard elektrikoetatik desberdintasun bat lortzea ● Potentzia haundiko motorrei buruz gehiago ikastea ● Motoredun long bat sortzea telefono mugikor baten bidez kontrolatzeko gai dena ● Elementu eta eskulan euskaldunak izatea
Julen Ancizar, Iker Gurutzealde eta Iñaki Peña
15
Taupa Boards
Memoria
4.Proiektuaren faseak:
Aipatu dugun bezala Taupa longoboardak helburu desberdinak ditu proiektu honetan zehar, alde batetik produktu hau komertzializatzea, hau da, longboard elektrikoak saltzen dituen enpresa bat sortzea. Bestetik aurreko puntuetan aztertu ditugun puntekin batera garraio alternatibo bideragarri bat sortzea.
Bi ataletan banatzen da gure erronka: ● Salmenta eta enpresa atala: Mondragon Unibertsitateko Leinn graduko 4 ikasle. Hauek merkatuaren azterketa, eta enpresa bat sortzeko behar diren puntu guztiak kudeatuko dituzte. ● Atal elektronikoa: Don Bosco zentroko 3 ikasle. Proiektuaren zati elektroniko eta montajeaz arduratuko direnak.
Atal elektronikoa honako betebeharrak izango ditu: ● Arduino - Android telefono arteko konexioa ● Arduino - Esc konexioa ● Esc - Motor konexioa ● Arduino programaren programazioa ● Trasmisio atala ( korrea, engranajea eta motorra lotu ) ● Trasmisio ataleko pieza autoCad-en diseinatzea ● Muntaketa prozesua ● Gure arduino plaka sortzea ● Elementu guztien arteko konexio elektrikoak
Enpresa atala: ● Merkatuaren azterkta ● Logo eta izena jartzea ● Web orrialde bat sortu ● Hainbat enpresa eta probedore bisitatu Julen Ancizar, Iker Gurutzealde eta Iñaki Peña
16
Taupa Boards
Memoria
● Inbertsoerak bilatu ● Administrazio eta gestio legalaren kudeaketa
Julen Ancizar, Iker Gurutzealde eta Iñaki Peña
17
Taupa Boards
Memoria
5. Proiektua garatzen
Erabilitako teknologia:
Lonboard elektrikoaren prototipoa egin ahal izateko honako elementuak erabili egin ditugu proiektu osoan zehar:
5.1 Atmega 328P mikrokontrolagailua
Txip
hau,
Atmelek
sorturiko
mikrokontrolagailu
bat
da.
RISC
mikrokontrolagailu batean oinarrituriko errendimendu handiko zirkuitu integratua da. 1.8 eta 5.5 V artean funtzionatzen du eta
erloju ziklo bateko instrukzio mardul
batzuen bidez, gailuak 1MIPSko erantzun ahalmena lortzen du, energia kontsumoa eta prozesaturiko abiaduraren arteko balantzeoa eginaz. Gaur egun proiektu eta sistema autonomo askotan erabiltzen da, mikrokontrolagailu sinple, kontsumo baxuko eta kostu baxukoa behar izaten den. Mikrokontrolaguailu honek arduino uno hardawarraren parte da, erronkaren hasieran Raspberry PI 3 batekin egitea erabaki zen baino honek funtzio gehiegi zituen eta bere potentziala desaprobetzatzen zen. Horrez gain Atmega dituen pwm irteera analogikoak funtsezkoak dira gure motorra konektatu ahal izateko. Bluetooth modula beste erronka batzuetan erabiltzeko errextasuna ere funtsezkoa izan zen mikrokontrolagailu hau aukeratzerako orduan. Idazkera aldetik C++ erabiltzen da ere kurtsona zehar ikasitakoa.
15.irudia: Atmega328p
5.2 Raspberry Pi 3
Julen Ancizar, Iker Gurutzealde eta Iñaki Peña
18
Taupa Boards
Memoria
Raspberry Pi kreditu txartelen tamainadun eta zirkuitu-plaka bakarreko ordenagailu pertsonalen serie bat da. Raspberry Pi Foundationek garatzen ditu Erresuma Batuan, eskoletan konputazio zientzien irakaskuntza sustatzeko asmoarekin. Elektronika proiektuetan erabili daiteke, eta mahaigaineko ordenagailuek egiten dituzten lan gehienetarako, kalkulu-orriak, testu prozesua eta bideojokoak adibidez. Bereizmen handiko bideoa erreproduzitzeko ere gai da. Horrez gain Raspberry Pi 3 modeloa honako ezaugarriak jarraitze ditu: ● A 1.2GHz 64-bit quad-core ARMv8 CPU ● 802.11n Wireless LAN ● Bluetooth 4.1 ● Bluetooth Low Energy (BLE) Like the Pi 2, it also has: ● 1GB RAM ● 4 USB ports ● 40 GPIO pins ● Full HDMI port ● Ethernet port ● Combined 3.5mm audio jack and composite video ● Camera interface (CSI) ● Display interface (DSI) ● Micro SD card slot (now push-pull rather than push-push) ● VideoCore IV 3D graphics core Raspberry Pi 3 bat erabiltzea aukera oso ona zen, izan ere behar diren espezifikazio guztiak ditu, bluetooth integratuta, pwm pinak, konponenteak elikatzeko pinak… Horrez gain Wii mando bat konektatzeko programak zeuden Python idazkeraz. Arazoa? Gehiegizkoa zen proiektuarentzako, hau da, zergatik kontratatuko dugu autobus bat kotxe batean sartzen bagara. Arduino Uno sinpleagoa da eta 13.95 euro balio ditu, Raspberrya aldiz 36,95 euro behar dituen konponenterik gabe.
Julen Ancizar, Iker Gurutzealde eta Iñaki Peña
19
Taupa Boards
Memoria
16.irudia: RaspberryPI 3 eta bere pinak
5.3 Bluetooth HC-06 Erronkaren puntu inportateenetako bat mikrokontrolagailu eta seinale hori bidaliki dion gailuaren arteko konexia lortzea zen, gure kasuan android telefono batez egitea erabaki genuen. Android - Arduino konexio motak aztertu eta gero HC-06 moduloa opzio ekonomiko eta egokien bezela kokatzen da. Merkatuan 4,95 eurorengatik erosi daiteke, arduino eta kable ar batzuekin lotura egin daiteke. Modulo honek esklabo papera betetzen du konexioaren barruan eta mugikorra aldiz maestro. Nahiz eta hemen funtzio hori bete bi modulen artean maestro-esklabo konfiguruazioa lortu daiteke, adibidez Kupelaik proiektuan egin duten bezela.
17. irudia: Bluetooth HC-06 eta Arduino konexioa
5.4 LiPo bateria
Julen Ancizar, Iker Gurutzealde eta Iñaki Peña
20
Taupa Boards
Memoria
Bateria mota hau erabiltzea erabaki da gure proiektuak tamaina txiki eta potentzia dezentekoa behar baitu. Longboardaren azpiko alden espazioa mugatua denez egokienak dira motorra eta konponente guztiak elikatzeko. Bateria hauen abantailarik aipagarrienak, bere pisuarekiko energia asko ematen dutela da, galkortasun gutxi dutela eta gehienetan birkarga daitezkeenak direla. LiPo bateriak ( litiozko ioi polimeroz eginak), energia dentsitate handia duten pilak birkargagarriak dira, honekin, tamaina txikiarekin karga handi bat biltegiratzeko ahala dutela esna nahi da, aparatu txiki eta mugikorrentzat oso erabilgarria suertatuz.
17.irudia: Lipoei buruzko informazio desberdina
Longboard elektriko batek autonomia konsideragarri bat izan behar du, kalkuloak egin eta gero honako ezaugarriak izan behar dituzte: Capacity: 2200mAh Voltage: 3S1P / 3 Cell / 11.1v Discharge: 30C Constant / 40C Burst Weight: 196g (including wire, plug & shrink wrap) Dimensions: 105x33x27mm Discharge plug: XT60
Lehen aipatu den bezela autonomia dexente bat eduki beharko luke, hori dela eta Taupa boardak hasiera batean bi bateria paraleloan eramango ditu, horretarako XT60 Harness for 2 Packs in Parallel (1pc) bat erabili daiteke. Gure kasuan lau bateria konektatu egin ditugu, bi seriean kokatu eta beste biak paraleloan. Honako kalkuloak egin genituen gehiago jarteko:
Julen Ancizar, Iker Gurutzealde eta Iñaki Peña
21
Taupa Boards
Memoria
● Kalkuloak: Bateria bakar batek 2200 mili ampere ditu eta 30C ko kapazidade, berez 66000am emateko kapazidadea dauka, gure motorra 70A ko beharra duenez birekin elikatu beharko genuke. Horrez gain 18V behar dituenez bi seriean jarri beharko ditugu 22,2V lortu ahal izateko. Beste biak paralekoan konektatuko ditugu autonomia gehiago izateko. Horrela behar dugun potenzia eta autonomia lortuko dugu. Kontu handia eduki behar da edozein zeldako boltaia 3,7V-tatik jeitsi ez dadin, 3,5V inportantea da. Horretarako Arduino programan konfiguratu egin dugu 3,5Vra iristen denean telefono aplikazioan Low Battery jartzea eta seinale gehiago ez bidaltzeko. Kontuan eduki beharreko beste puntu bat bateria hauen deskarga kurba da
18. irudia: Deskarga grafikoa
Grafiko honetan ikusi dezakegunez hasiera batean konstanteki deskargatzen da bateria baino gutxi gora behera 5 minutu pasatuta dekarga abiadura asko handitzen da. Hori erlatiboa da ematen ari zaion potentzi edo exigentzien arabera. Gure kasuan abiadura desberdinak ditugunez honen deskarga abiadura kalkulatzea oso konplikatua da. Egoera desberdinetan deskarga abiadura desberdinak daudelako.
Julen Ancizar, Iker Gurutzealde eta Iñaki Peña
22
Taupa Boards
Memoria
19. irudia: Erronkan erabilitako bateriak
5.5 Motorra: Longoboardaren zati inportanteenetarikoa da, aurreko puntuetan aipatu den bezala garraio alternatibo bat bezala erabiltzeko gai izan behar den gailua da,hori dela eta hainbat funtzio betetzeko gai izan behar da. Brushles motako motorra da.Eskuilarik gabeko motorra edo brushless motorra, errotorearen polaritatea aldatzeko eskuilarik erabiltzen ez duen motor elektrikoa da. Eskuilarik gabeko motorrak edo trifasikoak:
Lehen erabiltzen ziren motorretan
eskukila edo eskobila antzeko batzuk erabiltzen ziren hauen desgastea murrizteko, oraingo motorretan aldiz sistema elektroniko bat ezartzen da hauen hobekuntza zihurtatzen dutenak. ● Desbantailak: Mikrokontrolagailu baten beharra daukate, hauek sarrerako sentsore batzuk erabiltzen dituzte momentu guztieaten motorraren posizioa ezagutzeko. Horrez gain bobinenen estartorea kudeatzen du. ● Abantailak: Abiadura rango altuagoak, erantzun dinamiko azkarragoak eta soinu gutxiago batez ere.
Julen Ancizar, Iker Gurutzealde eta Iñaki Peña
23
Taupa Boards
Memoria
Funtzionamendua: Motorraren konmutadore elektronikoa modu sekuentzial batean energizatzen ditu bobinak, hori dela eta estartorea kanpo elektriko giratori bat generatzen du rotorea mugiarazten duena. Reboluzio elektrikoak iman kopuruaren araberakoa da. Motore trifasikoak hiru sensore Hall efektukoak integratuak dituzte eta hauek posizioa detekatzen dute aurreko puntuan azaldu dugun bezala. Estruktura hau daukate normalean:
20 irudia: Motore trifasikoen eskema
Azkenik hasierako sarrean esplikatu dugun bezala motore hauek mikrokontrolagailu baten beharra daukate. Gure kasuan Arduino unoren Atmega erabiliko dugu: Atmega328p
Motor elektrikoek delga-dun kolektore bat edo pare bat urratze eraztun izan ohi zituzten. Sistema hauek marruskadura eragiten zuten, errendimendua gutxituz, beroa askatuz eta zarata gehiago eginez. Gainera, mantentze-lan handiago eskatzen zuten, eta ikatz partikulak aska zitzaketen, motorra, eroale izan daitekeen hauts batez zikinduz.
Kontuan hartu behar da hainbat oztopo izan dezakeela eta horren arabera hainbat parametro kontuan hartu behar direla: ● Maldak igotzeko gai izan behar da ● Pisu desberdinetako pertsonak garraiatu ● Abiadura desberdinetara egokitu beharra ● Abiadura maximo bat ezin du gainditu Julen Ancizar, Iker Gurutzealde eta Iñaki Peña
24
Taupa Boards
Memoria
Puntu guzti horiek kontuan hartuta eta aurretik proiektu hau egin eta dokumentatu egin zuen pertsona baten laguntzarekin Turnigy Aerodrive SK3 - 6374-149kv Brushless Outrunner Motor erabiltzea erabaki egin zen. Motor honek honako ezaugarriak ditu: “The Turnigy SK3 motors are suited to modelers who are seeking a quality brushless motor
without
compromise.
Specs.Turns:
18TVoltage:
12S
LipolyRPM/V:
149kvInternal resistance: 0.021 OhmMax Loading: 70AMax Power: 2250WShaft Dia: 8.0mmBolt holes: 32mmBolt thread: M4Weight: 840gMotor Plug: 4.0mm Bullet Connector”
21.irudia: Motorraren ezaugarriak
Web orrialdetik ateratako espezifikazioak ikusita hainbat puntu nabarmedu beharko lirateke. Potentzia handiko motorra da, 2250W hori dela eta hainbat segurtasun neurri hartu behar dira motorra hauen testeaketa egiterakoan. Potentzia horrek gure beharrak betetzeko gai da, pisu desberdinetako pertsonak garraitzeko da 120kg inguru tope izanda. Motor honek sortuarazi dizkigun arazoetako bat torniloen metrika izan da, izan ere 3,5mm takoak dira erabiltzen dituen torlojuak eta horiek modifikatzerakoan Britania handiko metrika aurkitzea kostatu egin zaigu. Azkeink 90$ inguru kostatzen da honako web orrialdean:
Julen Ancizar, Iker Gurutzealde eta Iñaki Peña
25
Taupa Boards
Memoria
● https://hobbyking.com/en_us/turnigy-aerodrive-sk3-6374-149kv-brushlessoutrunner-motor.html
22. irudia: Proiektuan erabailitako motorra
5.6: ESC-a ESC-a brushles motorren abiadura kontrolatzeko balio duen elementua da, bi kable daude gorria eta beltza, hor lipoa konektatu beharko diogu. Beste aldean hiru kable ditu, motor trifasikora konektatuak joango direnak.
Funtzionamendua ulertzeko pultsoak ulertu behar dira eta hauen iraupena nola eragiten duen,
Julen Ancizar, Iker Gurutzealde eta Iñaki Peña
26
Taupa Boards
Memoria
23. irudia. Hiru pultso mota periodo berdinekoak. Irudian ikusi dezakegunez periodoa guztietan berdina da, hau da denbora berdina tardatzen du ziklo oso bat egiten hiru pultsoetan, baina bigarrena pultso zabalera handiagoa du lehenengoak baino eta hirugarrenak aurreko biak baino handiagoa.
ESC-ak frekuentzia bidez kontrolatzen dira, 1-1,5 ms-ko diferentziarekin 1-2 ms-ko diferentziarekin eta 1-2,5 ms-ko diferentziarekin kontrolatzeko dira ohikoenak
Julen Ancizar, Iker Gurutzealde eta Iñaki Peña
27
Taupa Boards
Memoria
24. irudia. ESC-aren espezifikazioak Esc-aren funtzionamendua: Esc-a industrialki Inverter bezala ere ezagutzen da, honek PWM seinale bat sortzen du. Sortzen duen modulazio hori motorra elikatzen du. Motorra giratzen ari denean indar elektromotriz bat sortzen du. Irudi honetan sortzen den seinalea ikusten da, bi fasekoa da baino errealitatean hirukoa sorzen du:
24 irudia: Motorra giratzean sortzen den seinalea
Pwm seinale honek motorraren “face” bakoitzarekin elikatzen da eta 120 graduko desfasa dauka. Esc aren funtzioinamendua ulertzeko irudi honen bidez azalduko dugu:
25. irudia: ESC aren simulazioa
I pultsasorea irketzen denean motorra galetitua egongo da,
Julen Ancizar, Iker Gurutzealde eta Iñaki Peña
28
Taupa Boards
Memoria
ixterakoan abiadura topea hartuko luke, aldiz modu azkar batean ireki eta ixten badugu abiadura erdi batean funtzionatuko luke. Esc baten I pultsadore hori transistore bat da, errealitatean paraleloan dauden hainbat dira, ireki eta ixten badugu denbora tarte batean abiadura altu bat lortuko genuke.
5.7 Taula: Lehenik eta behin hartu behar izan dugun erabakia, proiektuaren atalik garrantzitsuena izan da, taula. Taula mota desberdinak genituen, skateak, long-ak, penny-ak etab. Horrelako gailu bat motorizatzeko erabilgarritasun haundiena long tabletan ikusi dugu mugimenduengatik eta horrela erabaki dugu long tabla bat erabiltzea. Horrez gain gurpilak ere garrantzi handia daukate, forma berezi bat izan behar dute engranajea sartu ahal izateko. Hurrengo irudian (23. irudia + 24.irudia ) ikus dezakegu
26. Irudia: 3D Engranajea
27.Irudia: 3D arandela
Julen Ancizar, Iker Gurutzealde eta Iñaki Peña
29
Taupa Boards
Memoria
6. Proiektuaren definizioa: Android aplikazio baten bidez seinale bat bidaliko zaio Atmega328p ari, honek jasotako seinalearen arabera ESC-ari motorrak zenbat potentzia behar duen bideratuko du horrela motorrak mugituraraziz. Azkenik motorrak trakzio sistema aktibatuko du gurpilak aktibatuz.
6.1 Proiektuaren eskema orokorra:
28.irudia: Proiektuaren eskema orokorra
Horrez gain proiektua produktuaren salmentara bideratuta dagoenez web orrialde bat edukiko du, bertan produktuaz gain honen inguruko informazioa egongo da, albisteak, berrikuntzak etb.
Julen Ancizar, Iker Gurutzealde eta Iñaki Peña
30
Taupa Boards
Memoria
7. Prototipoaren garapena: 7.1: Raspberry + Wii mandoa Prototipoaren garapenarekin hasterakoan taldea bildu eta gero alternatibak aztertu egin ziren. Hasiera batean prototipoa Wii mando eta Raspberry batekin egitea erabaki egin zen. Hori dela eta Raspberry Wii mando konexioarekin hastera erabaki egin zen. Horretarako eman beharreko lehenengo pausoa Raspberry Pia konfiguratzea izan zen. Gure proiektuak Raspberry Pi 3 modeloa erabiliko dugu. Pi modeloa konfiguratu ahal izateko lehenik eta behin daraman memoria txartela formateatu egin behar da, horretarako SD Formater progama egokiena da. Oso sinplea
da
erabiltzerako
orduan,
programa
exekutatzerakoan
SD
txarteak
detekatzen ditu eta Format botoia pultsatzatzerakoan txartela sistema operatibo berria instalatzeko prest egongo da.
29. irudia: SD formater
Behin txartela formateatua dagoela sistema operatiboa instalatzeko momentoa da, horretarako Win32DiskImager programa erabili behar da. Modelo honetarako Raspbian sistema operatibo erabiltzen da. Erabiltzen den modeloa kontuan hartzea inportantea da izan ere raspberrry Pi ren lehenego modelora erabiltzean ezin dugu merkatuan dagoen azkeneko sistema operatiboa erabili ez baitu soportatzen. Raspbian irudi baten bidez grabatzen da SD txartelaren barruan, behin pauso hau lortuta gure terminala konfiguratzeko momentu da. Horretarako interneten aurkitzen diren edozein gida erabili daiteke, ala nola: https://www.redeszone.net/raspberry-pi/raspbian/ Instalatzen denean hainbat parametro aldatu behar dira, horiek honako komandoa erabiltzen da:
Julen Ancizar, Iker Gurutzealde eta Iñaki Peña
31
Taupa Boards
Memoria
sudo raspi-config
Hau idazterakoan menu bat aterako da eta ordua, teklatuaren konfigurazio edo hizkuntza aldatzeko aukerak aurkitu daitezke. Raspberrya konfiguratuta dagoela mandoa kontrolatzeko programa instalatu behar zaio. Instalatzeko honako komandoa sartu behar zaio gure terminalari: sudo apt-get install python-cwiid
Komando hau sartuta programa instalatuta gelditu egingo da baino manualki ireki behar da raspberry pizten den bakoitzean. Kasu horretan ez da erabilgarria izan ere automatikoki iniziatu beharko lirateke pizten dugun bakoitzeann. Horretarako honako komandoak sartu behar dira: sudo nano /etc/rc.local
Komando hau sartuta rc.local atalean gaudenean hau editatu beharko da eta honako artxiboa gehitu:
python /home/pi/piskate.py 30.irudia: Rc.Local atala modifikatzen
7.1.1 Lehenengo simulazioa:
Julen Ancizar, Iker Gurutzealde eta Iñaki Peña
32
Taupa Boards
Memoria
Behin Raspberry Pi 3 a konfiguratuta dagoela Wii mandoa eta Raspberryaren artean konexioa dagoela konprobatu ondoren motorrak eta esc-a konektatuko genituzke. Konexioa ez bada lortzen pausoak errepikatu beharko lirateke: -
Mandoa piztu
-
1 eta 2 botoiak batera pultsatu
-
Bi pitido entzuten baditugu konexioa badago
Behin konexioa dagoela zihurtatuta honako materialak behar dira simulazio bat eskala txikian egiteko: -
Motorra
-
Esc ( Turnigy Multistar 20A V2 ESC With BLHeli and 4A LBEC 2-6S )
-
Lipo motako bateria
-
Raspberry PI 3
-
Bi bateria paraleloan konektatzeko kablea
Behin materiala edukita honako konexioak egin beharko dira:
31.irudia: Raspberryaren pinak
Julen Ancizar, Iker Gurutzealde eta Iñaki Peña
33
Taupa Boards
Memoria
32. irudia: Konexioak
Elementua guztiak ondo konektatzen badira Wii mandoarekin motorraren abiadura kontrolatzeko gai izango ginateke. Bideo honetan guk nola lortu dugu erakusten dugu: Gure simulazioa
7.2 Arduino + Android telefono bat
Julen Ancizar, Iker Gurutzealde eta Iñaki Peña
34
Taupa Boards
Memoria
Proiektua eratzeko bigarren alternatiba honek arduino eta android telenfono batean datza. Aplikazio baten bidez arduino mikrokontrolagailua kontrolatzeko gai izatea da honen helburua. Horretarako egin beharreko lehenengo pausoa mikrokontrolagailua ondo ezagutzea izango lirateke, gure kasuan Arduino Uno modeloa erabili dugu, honen justifikazio 5.1.1 puntuan aurkitu daiteke, laburbilduz Arduino Uno ATmega328 mikrokontrolagailuan oinarritzen da. 14 sarrera-irteera digital -hauetatik 6 PWM irteera bezala erabil daitzeke- eta 6 sarrera analogiko ditu. USB konexioa erabiltzen du. Alimentazio konektorea eta reset botoia dauzka. Mikrokontrolagailuak behar duen guztia dauka; USB kablera, alimentazio iturrira edo bateriara konektatzeaz batera funtzionamenduan dago. Horrez gain Arduino Uno aukerarik ekonomikoena da merkatuan.
33. irudia: Arduino Unoren eskema
7.2.1 Erabilitako Materiala -
1 x Motorra Turnigy Aerodrive SK3 - 6374-149kv Brushless Outrunner Motor Julen Ancizar, Iker Gurutzealde eta Iñaki Peña
35
Taupa Boards
Memoria
-
4 x Lipo bateriak 2200mAh 3 zelda
-
1 x Paralell harnes XT60 Harness for 2 Packs in Parallel
-
1 x Motorraren engranajea 15t 9mm wide motor pulley
-
1 x Korrea htd5 9mm timing belt 265t
-
1 x Arduino Uno
-
1 x Bluetooth arduino HC-06
-
1 x Tabla
-
1 x Esc-a Hobbywing 150A Waterproof Brushless ESC
-
1 x Brida eje-motor
-
1 x varilla roscada M3
-
1 x varilla roscada M6
-
12 x tuerka M3
-
12 arandela M3
-
2 x tuerka M6
-
1 x gurpileko engranajea 3D
-
1 x Atmel Atmega328.
-
1 x Breadboard, Stripboard (si lo vas a soldar) o similar.
-
Cableak
-
1 x Regulador de voltaje 7805 (o cualquier otro que regule a 5V).
-
2 x LED del color que desees.
-
2 x Resistencia 220Ω.
-
1 x Resistencia de 10 kΩ.
-
2 x Condensador (Capacitor) de 10μF.
-
1 x Cristal de 16MHz.
-
2 x Condensador de 22pF.
-
1 x Interruptor de tipo pulsador.
-
3D Kutxa
-
3D arandela
-
3D Engranajea
Julen Ancizar, Iker Gurutzealde eta Iñaki Peña
36
Taupa Boards
Memoria
7.2.2 Simulazioak: Hainbat dira simulatu beharreko konponenteak, lehenik eta behin Bluetooth konexioa egin behar da, erronka honetarako HC-06 modeloa erabili da, honek honako eskema jarraitzen du arduinorekin
konektatzen
denean:
34.Irudia: Arduino Uno eta HC-06 Bluetooth moduloa
Laburbilduz honako pinak erabiltzen dira: ● GND ● 5V ● 10. Pina: Pwm ● 11. Pina: Pwm Behin arduinora konektatutak daudela gure telefono mugikorrarekin konektatu beharko genuke. Kasu honetan Bluetooth moduloa esklaboa izango lirateke eta telefonoa aldi maisua. Konexio hau lortzeko mobil aplikazio bat erabiliko dugu, alternatiba asko daude hauek diseinatzeko, adibidez AppInventor, web orrialde honen bidez aplikazioak sortzea oso errexa da. Gure
kasuan
aplikazioa
hiru
botoi
izango
ditu,
bluetoothera konektatzeko bat, abiadura kontrolatzeko bigarrengo bat eta stop:
Julen Ancizar, Iker Gurutzealde eta Iñaki Peña
37
Taupa Boards
Memoria
35. irudia: Erabiliko dugun mobil aplikazioa
Behin bi dispositiboen lotura eginda Arduino programarekin lan egin beharko genuke, Eranskinen atalean erabilitako programa aurkitzen da, laburbilduz honako funtzioa betetzen du, bluetooth aktibatuta baldin badago honek bidaltzen dizkion datuak irakurriko ditu eta ESC ari informazio hori bidaliko dizkio. Programa Arduinoan kargatuta dagoeala konponenteen arteko loturak egitea faltako lirateke. 31. irudian ikus dezakegunez honako pinak erabiltzen dira Esc-a konektatzeko: ● 9. Pina: PWM Seinale konexioa da ● 5V ● Gnd Hurrengo irudian ( 33.irudia) eskema orokorra ikus daiteke, hemen oraitxe aztertu ditugun 3 pin horiek Reciver atalari dagokie. ESC a elikatzeko bi lipo bateria paraleloan izango lirateke.
Julen Ancizar, Iker Gurutzealde eta Iñaki Peña
38
Taupa Boards
Memoria
36. irudia: Konponenteen montaketa
Motorra trifasikoa dela kontuan hartuta Yellow kablea da kontuan izan beharreko bakarra, gainontzeko biak ( Blue eta Orange ) motorraren norabidearen arabera konektatuko ditugu. Erronka honetan erabiltzen den motorra trifasikoa da, hau da, mota hauetako motore elektrikoak potentzioa desberdinetarako sortzen dira, indar asko izaten dute normalean eta bi tentsio desberdinetan lan egiteko prestatutak daude. Mugikorrentzako aplikazioaz hitzeginda hainbat hobekuntza egin beharko genituzke izan ere ESCa itzaltzen dugun bakoitzean berriz konenktatu egin behar da moduloari. Montatzerako orduan hainbat faktore kontuan hartu behar dira, erabiltzen den motorra 2250w koa da, hau da, potentzia oso haundia dauka eta gomendagarria da ongi helduta edukitzea, horrez gain ESC a programa desberdinak ditu eta martxan jarri baino lehen konprobat egin beharko genituzke: ESC Programing via: SET Button on ESC
Supported
Bi alternatibak aztertu ondoren bietako bat erabaki behar da, kasu honatan gure beharrak direla eta hainbat merkatu azterketa egin ondoren hirugarren alternatiba
Julen Ancizar, Iker Gurutzealde eta Iñaki Peña
39
Taupa Boards
Memoria
bat proposatuko genuke, arduinoa Wii mandoarekin, kolaborazio batean lan egiten ari garenez komertzialki mobila eta arduinoa erakargarriagoa zenez hau erabiltzea erabaki zen. Hobekuntzen atalean puntu hau gehiago sakonduko dugu
(
hobekuntzen `puntua ).
Bi simulazio egin genituen, eskala txikiago bateko materialekin eta proiektua erabiliko ditugunekin: ● Lehenengo simulazioa: Lehengo simulazioa ● Bigarren simulazioa: Bigarren simulazioa
7.3 Montaketa mekanikoa:
Erronka honen zati honek badauka bere atal mekanikoa, hau da elektronikatik at dagoen atala. Hau trakzio sistema montatzeaz datza, horretarako material hauek behar dira: ● Motorraren engranajea 15t 9mm wide motor pulley ● Korrea htd5 9mm timing belt 265t ● Aluminiozko pieza ● 3Dn inprimatutako engrajea ● 3Dn inprimatutako arandela ● Tornileria ● Barila roskada 8mm
Trakzio sistema honen helburua motorra giratzerakoan gurpila ere mugituaraztean datza. Horretarako lehenik eta behin gurpilarik engranaje bat eta arandela bat sartu behar zaio hau zulatuz:
Julen Ancizar, Iker Gurutzealde eta Iñaki Peña
40
Taupa Boards
Memoria
37, 38 ,39, 40 irudiak: Gurpilari engranajea sartzen
Engranajea lotzeko gurpila zulatu egin behar da, horretarako metrika 3ko broka bat hartu eta kontuz zulatu behar da. Gurpilaren atala bukatuta dagoela kontsidera dezakegu, hurrengo pausoa motorra eta ejea lotu egingo duen pieza diseinatzea datza. Horretarako AutoCad programa erabiliko dugu. ( Eranskin atalean diseinua) Pieza honako itsura izan behar du:
41,42 irudia: Ejea eta motorra helduko duen brida
Behin pieza edukita longaren atzeko ejean sartu behar da eta motorrarekin lotu. Ondo neurtu behar da non kokatu lurra edo ejearekin toperik ez egiteko. Bi engranajeen artean korrea bat jarriko diogu: Guztiaren lotura honakoa izango lirateke:
Julen Ancizar, Iker Gurutzealde eta Iñaki Peña
41
Taupa Boards
Memoria
43. irudia: Trakzio sistema
Trakzio sistema montatuta montaje finala faltatuko litzateke, hau da, konponente guztiak
longboardean
kokatzean
eta
froga
funtzionalekin hastea.
44. irudia: Konponenteak montatutak
7.4 Bateriak estainatzen: Bateriak estainatzeko modu berezi batean egin genituen, lau kable lodi zirenez antena kableetan doan kablea erabili egin genuen. Irudi honetan ikus daiteke nola egin zen prozesu hori:
Julen Ancizar, Iker Gurutzealde eta Iñaki Peña
42
Taupa Boards
Memoria
Horrez gain bi bateria seriean konektatu egin dira, hona hemen ere irudia:
45 Irudia: Bi bateriak seriean konektatzeko prozesua
48 irudia: Estainatzeko prozesua antena kablearekin
7.5 PCB-a: Arduino plaka erabili beharrean guk eginiko plak bat eraikitzea pentsatu dugu, horretarako zein elementu behar genituen eta nola kolokatu behar genituen, Arduinotikan 3 sarrera/irteera digital erabiltzen ditugu, sarrera eta irteera bat bluetooth-ari eta irteera bat ESC-era konektatua. Guk erabilitako arduino irteerak zein pin diren AtMega-n bilatu ditugu datasheet-ean,ondoren elikadura pinak, reset pina… bilatu ditugu eta beharrezkoekin zirkuitu bat diseinatu dugu. AtMegaz gain 16KHz-ko kristal osziladore bat, lau kondentsadore; 22pF-ko bi eta 1nF-ko bat, 7805 erreguladore bat eta 10K ohm-eko erresistentzia bat behar ditugu. Hona hemen ISIS eko simulazioa:
Julen Ancizar, Iker Gurutzealde eta Iñaki Peña
43
Taupa Boards
Memoria
49 irudia: Gure plakaren eskema ISIS-en
Berde kolorez inguratua dagoena AtMega da, gorriz dagoena erreguladorea, horia erloju oszilatzailea da, urdina bluetooth modulua konektatzeko pinak dira eta arrosa kolorekoa ESC-a konektatzeko pinak dira.
50 irudia: Gure plakaren eskema Ares-en
Ikusi dezakegunez arduino plaka baino sinpleagoa da horrek ere hau txikiagoa izatea ahalbidetzen du 4,3cm eta 3,6cm ditu hau da, 1700th eta 1450th ditu
Julen Ancizar, Iker Gurutzealde eta Iñaki Peña
44
Taupa Boards
Memoria
51irudia: PCB-aren bottom aurpegiko pistak, PCB-aren pista bakarrak
52 irudia: PCB-aren top aurpegiko konponenteak, guztiak alde honetan daude
Bootloader kargatzen: Behin gure plaka daukagula hurrengo pausoa mikrokontrolagailuan programa kargatu. Aurreko puntuan azaldu den bezela AtMegaz gain 16KHz-ko kristal osziladore bat, lau kondentsadore; 22pF-ko bi eta 1nF-ko bat, 7805 erreguladore bat eta 10K ohm-eko erresistentzia bat behar ditugu. ISP bidez egingo dugu prozesu hau, honako pausoak jarraitu behar dira:
Julen Ancizar, Iker Gurutzealde eta Iñaki Peña
45
Taupa Boards
Memoria
53 irudia: Arduino Isp kargatzen
Behin ISP a kargatuta dagoela honako protoboardean honako zirkuitoa montatu dezakegu:
54 irudia: ISP kargatzeko montaketa eskema
Hiru led ikus ditzazkegu, berdea elikatuta dagoela esango digu, horia AtMegan programa kargatuta dagoela eta gorria aldiz erroren bat dagoela. Behin konexioak egindak daudela honako konfigurazioa kargatu behar dugu Arduino programan:
Julen Ancizar, Iker Gurutzealde eta Iñaki Peña
46
Taupa Boards
Memoria
55 Irudia: Arduino konfigurazioa bootloaderra kargatu baino lehen
Programa ondo kargatu badugu lehenik eta behin argi berdea aterako da ongi elikatuta dagoelako eta hori eta gero argi horia aterako da ongi kargatuta baldin badago. 7.6 Liporaren zelden neurketa Lipoak
egoera
egoki
batean
edukitzea
oso
inportantea
da
proiektuaren
funtzionamendurako, izan ere hauek zeldatan banatutak daude. 5.4 atalean azaldu dugun bezala, lipo baterien ezaugarriak, deskarga modua eta zelda kopurua, zeldak ez dira modu ekititatibo batean deskargatzen eta are gutxiago serie edo paraleloan konekatzen badir. Baten bat gehiago deskargatzen denean karga desberdina jasoko dug eta kargatzen den hurrengoan azkarrago egingo du bateria suntsituz. Hau dela eta alternatiba desberinak aztertu behar dira hau ekiditu ahal izateko, hiru desberdintzen ditugu: ● Arduino programa bat ● Boltai neurtzaile bat ● Apm power module Boltai neurtzailea:
Zelden boltaia neurtzen duen gailua da, dispositibo hau
interneteko hainbat web orrialdetan aurkitu daiteke. Tamaina eta pisu txikikoa denez skatean konektatuta joan daiteke. Zelda bakoitza duen boltaia neurtzeaz gain soinu edo alarma baten bidez baju dagoenean abisatzen du. Julen Ancizar, Iker Gurutzealde eta Iñaki Peña
47
Taupa Boards
Memoria
Funtzionamendua: Lipoaren konektoareakin bat datorren konektore bat dauka. Konektatzerakoan automatikoki funtzionatzen hasiko da, bere funtzionamendua ziklikoa da, lehenik zelda bakoitzeko tentsioa neurtzen du gero horrekin totala kalkulatzeko.
56. Irudia: Boltai testerra
57. irudia: Zelda desberdinen neurketa eta totala
Apm power module: Power supply module: Aurreko dispositiboa bezala bateriara konektatzen den gailua da, hainbat funtzio ditu: ● 5.37V eta 2.22Amp emateko gaitasuna dauka ● Momentu guztietan tentsioa, intentsitatea, deskarga eta antzeko parametroak neurtu eta monitorizatzeko aukera ematen du. ● Konponenteen arteko konpentzazio ahalbidetzen du piloto automatiko baten bidez.
Hainbat puntu hartu behar dira kontuan kontrolagailu hau konektatu baino lehen, ez ditu 18V baino gehiago soportatzen, hori dela eta ezin da erabili 4 zelda baino gehiagoko bateriekin.
Julen Ancizar, Iker Gurutzealde eta Iñaki Peña
48
Taupa Boards
Memoria
57. irudia Power supply moduloa
Arduino programa: Arduino programa bat sortu dugu ere zeldak neurtzeko, anexo atalean ikusi daiteke. 7.7 Freno regenaratiboa Nahiz eta hobekuntza bezela kontsideratu inplementa daitekeen elementu bat da, lehenik eta behin zer den freno regeneratibo bat jakin behar da: Sistema regeneratibo batek mugimenduan dagoen elementu batetik, frenatzerakoan energia elektrikoa lortzeko gaitasuna da. Energia hori indukzio elektromagnetikoaren bidez lortzen da. Indukzio elektromagnetikoa aldiz fluxu magnetikoaren bariazioekin energia lortzea datza, iman bat bobina batetik pasatzerakoan korronte elektrikoa sortzen du. Indar elektromotriz horrek magnitude eta polaritatea aldatu dezake. Hau hobetu ulertzeko bizikleta batean nola inplementatzen den azalduko dugu. Bi atal desberdintzen dira, mekaniko eta elektronikoa: ● Mekanikoa: 6 senoidal gehitzen dira, hauek neodimioko imanak dira, honako kokapenean jarri behar dira:
Julen Ancizar, Iker Gurutzealde eta Iñaki Peña
49
Taupa Boards
Memoria
Bobinak fijo egongo dira eta imanak izango dira mugitu egingo direnak eta mugiendu hori izango da elektrizitatea sortzen duena. Bobinak hiru seriean kokatzen dira eta bete hiruak hauekin paraleloan konektatuak. ● Parte elektronikoa: Behar diren elementuak: -
Sarrerako seinale analogiko bat
-
Potentzia zirkuitoa
-
Mikrokontroladorea
-
Bateria rekargableak
● Sarrera analogikoa: PWM seinalea frenatzen hasten denean abisatzen du, honek bobinak ixten ditu energia sortzen hasteko. Hau frenoan instalatzen den potentziometro batekin neurtzen da. ● Potentzia
zirkuitoa:
Mikrokontoladorea
potentzia
altuetatik
babesteko
erabiltzen da, reguladore lineal bat eta mosfet batzuk 5V etara jeisten ditu. ● Mikrokontorladorea msp430g2553 bat erabili daiteke adibidez, gure kasuan atmega328P
Julen Ancizar, Iker Gurutzealde eta Iñaki Peña
50
Taupa Boards
Memoria
8. Ondorioak eta hobekuntzak Proiektuarekin bukatzerakoan hainbat hobekuntza eta ondorio bururatu egin zaizkigu: ●
4
Bateria
erabili
ordez
paraleloan
konektatuz
bakarra
erabiltzea.
Garestiagoak dira baino produktua merkaturatu nahi bada orain daukan sistema ez da biablea.
● Telefono mugikor bat erabili ordez mando bat
● Led bat edo soinu baten bidez bateriak kargatu behar direla abisatzen dizun sistema bat ezartzea
● Trakzio sistema egokiago bat sortzea
● Freno regeneratibo bat ezartzea bateriak bakarrik kargatu daitezen
● Korrea askatzeko sistema bat, horrela bateriarik gabe gelditzen bada longboarda modu tradizionalean erabiltzea ahalbidetzea
Julen Ancizar, Iker Gurutzealde eta Iñaki Peña
51
Taupa Boards
Memoria
9. Etorkizunerako ideiak Momentu honeta gure proiektua pack oso bat osatzen du, hau da, lonboard esta sistema elektrikoa batera sortzen dugula esan dezakegu. Gure etorkizunerako idea pack elektrikoa saltzea da bakarrik, hobeto esanda denda bat jartzen badugu enpresa bat sortu eta gero bezeroek haien taula eskartzerakoan sistema montatzeko gai izango dena. Bestalde garraio alternatiboak aztertu ondoren merkatu oso zabal bat dagoela ikusi dugu, hori dela eta beste proiektu batzuk etorri zaizkigu burura ala nola Segway bat edo bizikleta elektrikoa. Potentzia haundiko motorrak aztertu eta gero lana errexagoa izango da.
Julen Ancizar, Iker Gurutzealde eta Iñaki Peña
52
Taupa Boards
Memoria
10. Bibliografia Proiektu hau osatzeko, teknologia desberdinekin jardun da, beraz, informazio bilketa mardul bat egon da sareko orrialde ezberdinetan. Hona hemen hainbat, orrialde: Informazioa orokorra: ● https://www.youtube.com/watch?v=2WLEur3M8Yk ● https://github.com/the-raspberry-piguy/skateboard/blob/master/arduino_neopixel/arduino_neopixel.ino ● https://www.youtube.com/watch?v=RmEzLk84aRs Raspberry Pi: ● Raspberrya configuratu: https://www.genbeta.com/paso-a-paso/comoconfigurar-y-poner-en-marcha-una-raspberry-pi-para-torpes ● Raspbyan sistema operatiboa: https://www.raspberrypi.org/downloads/ ● Raspberry - Wii konexioa: https://www.youtube.com/watch?v=bO5-FjLe5xE Bluetooth: ● http://www.tresdprinttech.com/pasos-configurar-bluetooth-raspberry-pi-3/
Longboard raspberryrekin: Aipatzekoa da dokumentu hauei esker egin ditugula proiektuaren logro guztiak, hori dela Elektroskaters eta Tauparen izenena gure eskerminak eman nahi dizkiogu Tim Maierreri ● https://github.com/timmaier/PiSkate Arduino libreriak: ● https://learn.adafruit.com/adafruit-neopixel-uberguide/arduino-library Motorrei buruzko informazioa: ● http://www.hobbywing.com/goods.php?id=354 Arduino - Android telefonoa: Hemen ere aipamen berezia egin behar dugu, izan ere hemen jasotako informazioa izan da arduinorekin egiteko oinarritu egin garena http://www.instructables.com/id/How-to-build-an-electric-Longboard-with-phonecont/step5/Now-for-the-hard-part-Electronics/
Julen Ancizar, Iker Gurutzealde eta Iñaki Peña
53
Taupa Boards
Memoria
Bootloaderra kargatu ● http://untitled.es/cargar-bootloader-atmega/ Arduino pinak eta konexioak: ● http://www.taringa.net/posts/hazlo-tu-mismo/9955430/Como-Hacer-unaPlaca-Arduino-Muy-Facil.html ● http://www.educachip.com/arduino-standalone-construye-tu-propio-arduino/ ● https://www.arduino.cc/en/Hacking/PinMapping168 ● https://www.arduino.cc/en/uploads/Main/Arduino_Uno_Rev3-schematic.pdf Informazioa esc-ari buruz: ● http://www.quadruino.com/guia-2/materiales-necesarios-1/esc AutoCad tutorialak: ● https://www.youtube.com/watch?v=5gpMPMTag9A 3D Piezak: ● http://www.thingiverse.com/thing:922740 ● http://www.thingiverse.com/thing:752899 or http://www.thingiverse.com/thing:752893/#files
Julen Ancizar, Iker Gurutzealde eta Iñaki Peña
54
Taupa Boards
Memoria
11. Anexoak: 11.1 Raspberry Phyton programa:
#! /usr/bin/env python """PiSkate a python script which uses the Raspberry Pi 3 to control an ESC via a Bluetooth Wii Remote.
Requires the RPi library and cwiid library
Copyright (C) 2016 Tim Maier. Free use of this software is granted under the terms of Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License: http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/."""
import RPi.GPIO as GPIO import cwiid import time
# # Constants # SERVO = 2 # GPIO number of servo control PERIOD = 20 # Time in ms for one period STOP = 5 # 5 is absolute min MAX = 9.7 # 10 is absolute max
Julen Ancizar, Iker Gurutzealde eta Iñaki Peña
55
Taupa Boards
Memoria
INC = 0.1 BUTTON_PLUS = 2048 BUTTON_MINUS = 1024 BUTTON_B = 4 BUTTON_HOME = 128
# # Init GPIO # GPIO.setmode(GPIO.BCM) GPIO.setup(SERVO, GPIO.OUT)
# # Init Wii Mote and loop till connected # while True: try: wm = cwiid.Wiimote() break except: pass wm.rpt_mode = cwiid.RPT_BTN # Enable button data reporting
Julen Ancizar, Iker Gurutzealde eta Iñaki Peña
56
Taupa Boards
Memoria
# # Setup ESC limits # servo = GPIO.PWM(SERVO, 1000 / PERIOD) servo.start(10) servo.ChangeDutyCycle(5) # # Userloop # print ('increase > Up+B | decrease > Down+B | quit > HOME')
dc = STOP cycling = True try: while cycling: servo.ChangeDutyCycle(dc) res = wm.state['buttons'] print res, dc if res & (BUTTON_PLUS | BUTTON_B) == BUTTON_PLUS+BUTTON_B: dc = dc + INC if res & (BUTTON_MINUS | BUTTON_B) == BUTTON_MINUS+BUTTON_B: dc = dc - INC if res & BUTTON_B == 0: #B = dead switch is be active or not dc = STOP if res == BUTTON_HOME: cycling = False
Julen Ancizar, Iker Gurutzealde eta Iñaki Peña
57
Taupa Boards
Memoria
if dc > MAX: dc = MAX if dc < STOP: dc = STOP time.sleep(0.1) finally: # shut down cleanly servo.stop() print ("dc var setting is: ") print (dc)
# # Shutdown/cleanup # servo.stop() GPIO.cleanup()
11.2 Arduino programa:
#include // import the serial library #includeSoftwareSerial Bluetooth(10, 11); // RX, TXint BluetoothData; // the data given from ComputerServo ESC; long previousMillis = 0; long interval = 1000; void setup( ) {// put your setup code here, to run once:
Julen Ancizar, Iker Gurutzealde eta Iñaki Peña
58
Taupa Boards
Memoria
Bluetooth.begin(9600); Serial.begin(9600); Serial.println(“Bluetooth On”); ESC.attach(9); } void loop() {// put your main code here, to run repeatedly : if (Bluetooth.available()){BluetoothData=Bluetooth.read(); ESC.write(BluetoothData); Serial.println(BluetoothData); } int sensorValue = analogRead(A0); float voltage = sensorValue * (5.0 / 1023.0); unsigned long currentMillis = millis(); if (currentMillis – previousMillis > interval) {previousMillis = currentMillis; if (voltage <= 3.5)Bluetooth.println(“Low Battery”); else Bluetooth.println(voltage, DEC); } } 11.3 Brida
Julen Ancizar, Iker Gurutzealde eta Iñaki Peña
59
Taupa Boards
Memoria
11.4 Zelda neurketa programa #define PinCelda1 A0 #define PinCelda2 A1 #define PinCelda3 A2 int Pinred = 4; int Celda1 = 0; int Celda2 = 0; int Celda3 =0; float VoltiosCelda1=0; float VoltiosCelda2=0; float VoltiosCelda3=0;
void setup() { Serial.begin(9600); pinMode(4, OUTPUT); } Julen Ancizar, Iker Gurutzealde eta Iñaki Peña
60
Taupa Boards
Memoria
void loop() { // Lee y guarda en las variables Celda1 = analogRead(PinCelda1); Celda2 = analogRead(PinCelda2); Celda3 = analogRead(PinCelda3); // Calcular el valor de la celda 2 y de la celda 3 Celda2=(Celda2*2)-Celda1; Celda3=(Celda3*3)-Celda2-Celda1; // Pasa la lectura a voltios si no se pone .0 elimina decimales VoltiosCelda1=(Celda1*5)/1023.0; VoltiosCelda2=(Celda2*5)/1023.0; VoltiosCelda2=(Celda3*5)/1023.0; if (VoltiosCelda1 && VoltiosCelda2 && VoltiosCelda3 <=860 && VoltiosCelda1 && VoltiosCelda2 && VoltiosCelda3 >=695); // Si las celdas 1,2,3 son menores o iguales a 4,2 { // y celdas 1,2,3 son mayores i igules a 3,40 ejecuta digitalWrite(Pinred,HIGH); Serial.print(VoltiosCelda1); Serial.println(VoltiosCelda2); Serial.println(VoltiosCelda3); } if (VoltiosCelda1 && VoltiosCelda2 && VoltiosCelda3 <=695); // Si las celdas 1,2,3 son menores o iguales a 3,4 ejecuta digitalWrite(Pinred,LOW); Serial.print(VoltiosCelda1); Serial.println(VoltiosCelda2); Serial.println(VoltiosCelda3);
// // // // // // // // // // // //
Muestra los resultados Serial.print("S1 = "); Serial.print(VoltiosCelda1); Serial.print("V --- S2 = "); Serial.print(VoltiosCelda2); Serial.print("V ------ "); Serial.print(Celda1); Serial.print(" - "); Serial.println(Celda2); // Para el flujo durante medio segundo Julen Ancizar, Iker Gurutzealde eta Iñaki Peña
61
Taupa Boards
Memoria
// delay(500); }
Julen Ancizar, Iker Gurutzealde eta Iñaki Peña
62
Taupa Boards
Memoria
12. Aurrekontua:
PRODUKTUA
Motorra
Lipoak
Harnes paraleloa
Engranaje motor
ESTEKA
https://hobbyki ng.com/en_us/ turnigyaerodrive-sk36374-149kvbrushlessoutrunnermotor.html https://hobbyki ng.com/en_us/ zippyflightmax2200mah3s1p-30c.html https://hobbyki ng.com/en_us/ xt60-harnessfor-2-packs-inparallel-1pc1.html http://www.en ertionboards.c om/buy-buildyour-ownelectricskateboardparts/15T5mm-HTD8mm-borealuminiumeboardelectric-motorpulley/
ARGAZKIA
U NI T A T E A
UNITA TE/PR EZIOA
PREZIO TOTALA
1
86,28€
86,28€
4
13,29€
53,16€
2
2,82€
5.64€
1
8,53€
8,53€
Julen Ancizar, Iker Gurutzealde eta Iñaki Peña
63
Taupa Boards
Korrea
ESC
Brida
http://www.en ertionboards.c om/buy-buildyour-ownelectricskateboardparts/electricskateboardtiming-belt9mm-265-55thtd5/ http://www.eb ay.com/itm/Ho bbywingQUICRUNWP-8BL150Waterproof150ABrushlessESC-For-1-8RC-CarBuggy/30119518560 5
Martin Olasagasti
Memoria
1
12,10€
12,10€
1
93,54€
93,54€
20€
20€
3,33€
3,33€
1
1
PCB
ATMEGA
http://es.farnell .com/atmel/at mega328ppu/mcu-8bitavr-32-k-flash28pdip/dp/171 5487
1
Julen Ancizar, Iker Gurutzealde eta Iñaki Peña
64
Taupa Boards
https://www.de cathlon.es/lon gboard-fishclassic-surfid_8357620.ht ml
Memoria
1
79,99€
79,99€
http://es.farnell .com/stmicroel ectronics/l780 5cv/reg-tensin-5-0v-7805to-2203/dp/9756078
1
0,34€
0,34€
220Ω Erresistentzia
http://www.eb ay.es/itm/like/ 30220470299 6?lpid=115&c hn=ps
1
0,05€
0,05€
10kΩ Erresistentzia
http://www.eb ay.es/itm/like/ 30220571355 8?lpid=115&c hn=ps
1
0,02€
0,02€
1
0,17€
0,17€
10μF kondentsagailu a
http://www.cet ronic.es/sqlco mmerce/disen os/plantilla1/s eccion/product o/DetalleProd ucto.jsp?idIdio ma=&idTienda =93&codProd ucto=2110510 08&cPath=967 &gclid=CIn9l7 OQgNICFUcQ 0wod7jUMIA
Long
7805 Erregulatzailea
Julen Ancizar, Iker Gurutzealde eta Iñaki Peña
65
Taupa Boards
http://es.farnell .com/multicom p/mcchu5220j 5/cond-cer22 pF c0g-np0-22pfKondentsagailua 50vrad/dp/941167 4
Cristal 16MHz
Pultsagailua
Barilla roskatua M6
tuerka M6
Memoria
2
0,044€
0,089€
1
4,34€
4,34€
http://www.eb ay.es/itm/10XPULSADORMICROSWITCHPUSHBUTTON-6-6H4-3-mmPCB-DESDEESPANA/33124830011 3
1
0,22€
0,22€
http://www.ferr eteriaotano.co m/
1
1,31€
1,31€
0.20€
0.60€
http://es.farnell .com/aelcrystals/o16m 000000l682/cr ystaloscillator16mhz/dp/951 0052
http://www.ferr eteriaotano.co m/
3
Julen Ancizar, Iker Gurutzealde eta Iñaki Peña
66
Taupa Boards
Barilla roskatua M3
Tuerka M3
Memoria
http://www.ler oymerlin.es/
1
0,72€
0,72€
http://www.ler oymerlin.es/
12
0,011€
0,132€
Arandela M3
http://www.ler oymerlin.es/
12
0.05€
0.60€
3D Engranaia
www.thingiver se.com
1
Filamen tuaren kosuta
Filamentuaren kostua
Guztira:
374.13€
Julen Ancizar, Iker Gurutzealde eta Iñaki Peña
67
