Как сделать моноколесо своими руками
Моноколесо или электрический моноцикл совсем недавно воспринималось лишь как реквизит для демонстрации цирковых трюков.
Однако современная городская реальность уже признала это средство передвижения отличным вариантом для перемещения на короткие дистанции. Оно завоевывает популярность легкостью, удобством и безопасностью, поэтому многие мастера с большой практикой и знанием принципов механизма пробуют конструировать моноколесо своими руками.
Конструкция моноколеса
Самодельное моноколесо должно состоять из электродвигателя, аккумулятора и гиростабилизационной системы. Встроенные гироскопические датчики, реагируя на наклоны, заботятся о сохранении баланса. Предельная скорость устройства в 4 раза превышает скорость пешехода и составляет 20 км/ч.
Необходимые инструменты и материалы
Для самодельного моноколеса понадобится:
- сильная вилообразная рама велосипеда (можно использовать заводскую);
- новая втулка;
- мотор с литым ободом размером в 14 дюймов;
- бескамерная покрышка для скутера Michelin 90/90-10 слик;
- стойки для педалей;
- шатуны, седло и подседельный штырь;
- саморезы, винты, гайки, подшипники;
- контроллер;
- батарея;
- плата БМС.
Как сделать моноколесо своими руками — пошаговая инструкция
Инструкция по изготовлению моноколеса:
- Начать можно с батареи. Балансировочная плата оснащена только одним полевиком на зарядном канале. А выход на контроллер обходит БМС. Поэтому к плате, в первую очередь, нужно припаять минусовой провод, а затем вставить балансировочный шлейф. Сборку можно поместить в бокс от велосипедного аккумулятора и использовать в качестве внешней батареи для моноколеса.
- Устанавливая батарею в устройство, необходимо отгородить ее от корпуса прослойкой из резины, термоклея или герметика. Можно оборудовать моноколесо 2 батареями 16s2p с общей емкостью 680 Втч.
- Изготавливается панель управления. На ней для зарядки будущего моноколеса необходимо предусмотреть разъем GX16. Можно использовать индикатор заряда, к которому от контроллера должно идти 5 проводов. Затем нужна кнопка включения. Подойдет металлическая антивандальная.
- Мастер должен знать, как сделать мотор.
Двигатель может быть широтно-импульсным. Для получения ограничения по току в 50 А собирается мотор из 18 магнитов с обеих сторон. При толщине магнитов 3 мм и более необходимо выдерживать магнитный зазор более 1 мм. Катушки наматываются на ленточный сердечник, диаметром 20 мм. Сердечники должны быть похожи на катушки для ниток. Малый внутренний диаметр рассчитывается из максимального диаметра медной обмотки, большой — по размеру диаметра магнитов по краям. Необходимо 80 витков провода, толщиной 1,25 мм, на 16 катушках.
Можно провести тестирование работы мотора в течение 2 минут. Если температура сердечников увеличилась за это время, это означает, что сделан недостаточный магнитный зазор. Можно увеличить его, заменив сердечники на ферритовые аналоги или использовав для накрутки более тонкую трансформаторную сталь.
Мотор получается 4-фазным за счет 4 последовательных катушек. Пара катушек (2 электромагнита) в совокупности с 4 магнитами при условии совпадения осей производят замкнутый магнитный поток. Одновременно коллектор отключает в них ток. Полярность электромагнита успевает поменяться благодаря тому, что отключение происходит с опережением в 5º.
После того как мотор будет готов, приступают к сборке изделия:
- Сборка педального узла. Обе стороны вала должны иметь фрезерованные поверхности с прилегающими к ним сухарями. Сверху эту конструкцию нужно зафиксировать шайбой и прижать ступичной гайкой.
- С помощью подшипника необходимо установить статор на место, которое занимает ротор.
- Потребуется 2 прямоугольные металлические пластины. Необходимо вырезать в них отверстия для мотор-редукторов. Шайбы можно использовать в качестве распорок.
- Эти пластины нужно скрепить болтами так, чтобы они располагались в 4 см друг от друга. Для этого можно воспользоваться 4 стойками, длиной 4 см.
- Фиксация мотора под крышкой колеса.
- Установка рамы. Для аккумуляторного отсека необходим металлический каркас, который будет защищать батарею от попадания влаги и механических повреждений.
- Крепление педального узла и подготовленных пластин к раме.
- Можно произвести монтаж сиденья.
- Крепление подножек. Кусок стали, шириной 4 см, нужно прикрепить болтами между двумя подготовленными ранее пластинами на их нижнем конце. К этой сборке нужно приварить Y-образную пластину меньшего размера. Такая подножка будет торчать в стороны и защищать переднюю часть шины.
После этого можно приварить к раме руль, а к нему прикрепить ранее собранную панель управления. Ручки руля могут служить опорой для креплений элементов управления, соединенных с электропитанием (тормозной рычаг, рычаг ускорения).
Источник
Бюджетное моноколесо — сделал в гараже
Мне понадобилось:
1 – переднее колесо с вилкой (от китайского скутера) 800 р
2 — коллекторный эл. двигатель 24В 12 А, диодный мост (KBPC5010 700В 50 А) 600 р. + 70 р.
3 — Драйвер двигателя BTS7960 43А, 27В 1000 р. с пересылкой
4 — контроллер ARDUINO UNO 700 р.
5 — Гироскоп-акселерометр GY-521 (MPU-6050) 151 р
7 — скетч (программа для Arduino) —
8 — аккумуляторы 12В 6шт. по 200 р. шт.
9 – Старый не работающий движок от двух скоростного мопеда —
10 — металл, сварка, электроды итд, что бы создать каркас моно колеса
Аккумуляторы гелевые BB Battery BC12-12 б/у
приобрел на приёмке металла, шесть штук, по 200 руб., необслуживаемые технологии AGM. Возможен монтаж в горизонтальном и вертикальном положении. Сколько буду применять, вес каждого 3.3 кг, скорее всего четыре.
Проверил тестером измерителя емкости батарей аккумулятора ZB2L3, в каждом по 10 А. Напряжение питания: DC4.5-6V (разъем микро USB). Рабочий ток: менее чем 70mA. Напряжение разряда: 1.00V-15.00V. Диапазон напряжения прекращение: 0.5-11.0В. Поддерживается ток: 3.000A 0.001А резолюции.
Даю совет: сопротивления которые даются в комплект с тестером замените на авто лампу, чтобы избежать пожара.
Заряжаю 10% от емкости, с отключением от зарядки 28,4В, он же у меня сигнализирует о разряде батареи , зажигается красный светодиод при 20В. Когда аккумулятор полностью заряжен, модуль переходит в режим контроля напряжения, а при разряде дойдя до выставленного напряжения включения подзарядки, включает красный светодиод, предупреждая, что заряд батареи критичный. Отключается он вовремя зарядки при напряжении 25В.
Про электромотор МЭ 252Б, диодный мост KBPC5010, драйвер двигателя BTS7960, ARDUINO UNO и Гироскопе-акселерометре GY-521 (MPU-6050) я рассказывать не буду. Об этом если интересно можно узнать прочитав и посмотрев обзор «Гироскоп-акселерометр GY-521 при помощи ARDUINO UNO управляет работой коллекторного двигателя» от 14.09.2020 у меня на страничке. Все пояснения там, здесь же я буду с вашим присутствием собирать механическую часть проекта.
Начну с того, что переднее колесо вместе с вилкой, от китайского скутера приобрел на приемке металла, интереснейшее место я вам скажу, можно обнаружить такие интересные находки о которых и не думали.
Руль был задуман еще в начале проекта, этим девайсом не получится управлять как стандартным моноколесом: стоя, без рук. Навесной эл. мотор и бюджетные аккумуляторы внесли свои нюансы. Да и ножки не молодые.
С сиденьем были варианты. Сначала думал установить как в мотоцикле, плоское и длинное. Но длина ограничена, а место обозначено равновесием, как на весах. Городить мягкую табуретку не стал. Внедрил велосипедное, компактное и в меру мягкое
Главная задача, научиться держать равновесие. Вперед и назад гироскоп контролирует в автомате, а вот вправо влево, мощное притяжение земли. А еще наклон вперед при движении волнует встречей с асфальтом. Скорость в двадцать километров, даже на расстоянии десяти метров кажется космической. А инстинкт самосохранения гонит табун мурашек по спине. Но оно едет!
Скажу так, укрощение коня идет по плану. Видео покатушек выложу в следующей статье. Не хочется смешить народ виляя задницей.
Вот я собрал колесо кустарно, в гаражных условиях и вид топорный, бюджетный вариант, но была решена проблема с перемещением в пространстве пусть не совсем уверенно пока, но все же. За два дня аккумулятор просел с 25В до 22.3В. Конечно, время зарядки аккумуляторов это не бензин залить. Да и пробег ограничен, но прогресс не стоит на месте. Обошлось мне это в пять тысяч.
Источник
Моноколесо своими руками
Материалы и инструменты, которые использовал автор:
Список материалов:
— мотор-колесо;
— контроллер для моноколеса ;
— аккумуляторы 18650 (15 штук);
— защита BMS для 15 ячеек;
— трубы, стальные пластины;
— подножки от мопеда или мотоцикла;
— болты и гайки;
— цифровой вольтметр.
Процесс изготовления самоделки:
Шаг первый. Крепежи для колеса
Первым делом делаем крепежи для колеса, они должны быть максимально крепкими. Ось колеса имеет шлицы, они не позволят оси провернуться в процессе езды. Крепежи можно сделать из толстых стальных пластин. В итоге должно получиться два таких крепежа, уже к ним потом приваривается вилка.
Шаг второй. Рама
Выгибаем и свариваем вилку из прямоугольной трубы большого сечения. К вилке привариваем перпендикулярно стойку, а к ней привариваем сидение также из куска трубы.
К раме привариваем под углом еще кусок трубы, на нем будет находиться руль, а точнее опора, за которую можно будет держаться при езде.
Шаг третий. Сборка аккумуляторной батареи
Источником питания для самоделки служат 15 ячеек 18650, их можно добыть из старых батарей для ноутбуков, ну или купить новые в зависимости от бюджета. Перед сборкой на каждой ячейке нужно проверить напряжение, если одна ячейка будет неисправна, она может испортить всю батарею.
Контакты батарей лучше всего сваривать точечной сваркой.
Поскольку аккумуляторы 18650 очень боятся глубокой разрядки, на них обязательно устанавливается защита BMS. У автора это контроллер на 15 ячеек.
Убедившись, что все подключено правильно, заклеиваем открытые контакты батарей изолентой, а далее сверху надеваем широкую термоусадочную трубу и обдуваем феном или горелкой. Вот и все, в итоге мы получили довольно емкую и компактную батарею для самоделки.
В завершении можно подключить батарею к колесу через контроллер и проверить работоспособность.
Шаг четвертый. Установка колеса на раму
Для установки колеса на раму используем толстые болты и гайки с шайбами. Как видно на фото, автор вырезал из вилки кусок металла, в итоге получилась ниша для установки контроллера. Аккумулятор же устанавливается в сидение, выполненное также из куска трубы.
Шаг шестой. Сборка и испытания
Устанавливаем контроллер в вилку моноколеса, а аккумулятор помещается в сидение, затем на трубу просто ставим заглушку. Не забываем вывести в удобное место гнездо для подключения зарядного устройства.
Кнопку включения самоделки автор разместил на вилке.
Также на раме устанавливаем цифровой вольтметр, он позволит наблюдать за зарядом аккумулятора, при падении напряжения до определенного уровня BMS отключит батарею и не даст ей дальше разряжаться.
Вот и все, после покраски моноколесо готово к испытаниям. Автор ездит без проблем, но остается непонятным, для чего же автор поставил на подножки колесики для тележек. Видимо, со стабилизацией не все так однозначно.
На этом проект завершен, надеюсь, вам самоделка понравилась, и вы нашли для себя полезные мысли. Удачи и творческих вдохновений, если решите повторить подобное. Не забывайте делиться с нами своими идеями и самоделками!
Источник
