Гироскутер: устройство, из чего состоит, схема и конструкция мини-сигвея

Гироскутер — сложное и в то же время умное средство передвижения, которое заставляет радоваться, улыбаться, а иногда и сходить с ума всех обладателей этого интересного средства передвижения. Многие после покупки или приобретения, а иногда и до нее, начинали задумываться: «А из чего сделана эта штука? Как он ездит?» Давайте попытаемся разобрать какое у гироскутера устройство и принцип работы.

Основные детали

Из чего состоит гироскутер? Если взглянуть со стороны, то гироскутер представляет из себя интересное устройство. Первое — это рабочая платформа или доска. Именно на нее встает человек и, пытаясь держать баланс, управляет, ездит или падает. По бокам от платформы есть два колеса, именно они и дают нам возможность ездить и двигаться вперед или назад.

Сначала разберемся с платформой. Рабочая платформа разделена на две части, на правую и левую часть. Как раз для правой и левой ноги. Сделано это для того, чтобы была возможность поворачивать вправо или влево, как раз за счет нажатия носком на эти платформы.

Как устроен гироскутер?

Колеса

По бокам идут два колеса. Обычно гироскутеры бывают 4-ех видов, и различаются они по классу и размеру колес. Первый класс гироскутеров является детский гироскутер с колесами в диаметре 4.5 дюймов. Маленький размер колес делает гироскутер очень неудобным и не проходимым в некоторых участках дороги.

Следующий класс — это гироскутер 6.5 дюймов. Он имеет уже больший диаметр колес, но все также предназначен только для езды по ровным поверхностям. Гироскутер 8 дюймов, является золотой серединой среди всех гиробордов. Он имеет оптимальный размер колес, который может проехать практически по любым дорогам.

И самый большой является внедорожник всех мини-сигвеев — гироскутер 10 дюймов. Это модель, у которой есть интересная особенность, помимо больших колес, эти колеса имеют камерную систему. То есть колеса надувные, они имеют более плавный ход, и такие гироскутеры более износостойкие чем прототипы поменьше.

Корпус

Корпус у всех гироскутеров сделан из разных материалов, но с одной и той же особенностью. Везде корпус закрывает колеса, защищая от брызг, грязи, воды, снега и пыли. Гироскутеры с маленькими колесами 4.5 и 6, обычно делают из обычного пластика. Так как эти модели предназначены для езды по ровной дороге, и развивают не такую высокую скорость, то инженеры решили не ставить дорогой пластик и не увеличивать тем самым цену на гироскутер.

У гироскутера с 8-ми дюймовыми колесами, корпуса делают из различных материалов, как из простого пластика, так и из карбона, ударопрочного магниевого пластика. Такой пластик, способен выдержать практически любое физическое воздействие и удары. Карбон к примеру еще и легкий материал, тем самым он снижает нагрузку на электродвигатели и уменьшает скорость разрядки батареи.

Катание на гироскутере по городу

Двигатели

После того как вы снимите крышку, по бокам ближе к колесу вы должны увидеть электродвигатель. Электродвигатели бывают разной мощности. Среднее значение среди всех мини-сигвеев является показатель 700 Ватт на оба колеса. Или по 350 Ватт на одно колесо. Дело в том, что электродвигатели у гироскутеров работают независимо друг от друга. Одно колесо может ехать с одной скоростью, а второе с другой, или они могут двигаться в разные стороны, одно назад, другое вперед. Таким образом эта система придает гироскутеру управляемости.

Он становится более чувствительным к поворотам на большой скорости. Также вы можете разворачиваться на места на 360 градусов. Чем выше мощность у двигателя, тем выше переносимый груз и тем выше скорость, но не всегда. Надо понимать, что чем выше масса нагрузки на платформу, тем ниже скорость и быстрее разряжается батарея. Поэтому гироскутеры с мощными двигателями стоят дороже.

Система балансировки

Система балансировки состоит и включает в себя довольно много компонентов. В первую очередь, это два гироскопических датчика, которые расположены в правой и левой части платформы. Если снять крышку корпуса, то можно увидеть две вспомогательные платы, именно к ним и подсоединены гироскопические датчики. Вспомогательные платы, помогают обрабатывать информацию и отправлять ее в процессор.

Дальше в правой части можно увидеть основную плату, именно там стоит 32-ух битный процессор и осуществляется все управление и вычисление. Там же и стоит программа, которая реагирует на любое изменение платформы справа или слева.

Если платформа наклоняется вперед, то процессор, обработав информацию, посылает сигнал электродвигателям, которые физически удерживают доску в ровном положении. Но если платформа наклоняется сильнее с определенным давлением, колесо начинает сразу движение вперед или назад.

Главное держать баланс и твердо стоять на ногах

Нужно обязательно помнить, что во всех нынешних гироскутерах должны быть две вспомогательные платы для гироскопических датчиков и одна основная, где стоит процессор. В старых моделях может стоять и двухплатная система, но с осени 2015 года, в стандарт была внесено изменение и теперь все гироскутеры, мини-сигвеи делаются с 3-мя платами.

В китайских подделках или некачественных гироскутерах, может стоять одна плата, основная. К сожалению такой мини-сигвей имеет плохие характеристики в управлении. Может вибрировать или опрокидывать водителя. А в последствии вся система вообще может выйти из строя.

Схема внутреннего устройства управления гироскутером не такая сложная как кажется. Вся система сделана так, чтобы максимально быстро реагировать на любое поведение платформы. Расчет идет в доли секунды и с поразительной точностью.

Батарея

Система питания гироскутера осуществляется от двух или более аккумуляторов. В стандартных недорогих моделях обычно ставят аккумулятор с мощностью 4400 мА/ч. Аккумулятор отвечает за работу всей системы в целом и обеспечения ее электроэнергией, поэтому батарея должна быть качественная и фирменная. Обычно используют аккумуляторы двух брендов — это Samsung и LG.

Также аккумуляторы различаются по классу. Есть низкоуровневые батареи классов 1С, 2С. Такие аккумуляторы обычно ставят на гироскутеры с 4.5 и 6.5 дюймовыми колесами. Все по той же причине, потому что эти гироскутеры предназначены для ровных дорог, ровному асфальту, мрамору или полу.

Аккумулятор для гироскутера Samsung

Гироскутеры с 8-ми дюймовыми колесами, обычно ставят аккумуляторы среднего класса типа 3С, это уже более надежная модель батареи. Она не будет отключаться при резкой остановке или при наезде на бордюр или в яму.

У большеколесных 10-ти дюймовых моделях, обычно ставят аккумуляторы 5С класса. Этот гироскутер способен ездить практически по любым дорогам, земле, лужам, ямам. Поэтому батарея нужно более надежная.

Основной принцип устройства гироскутера обусловлен в удержании равновесии. При большом весе водителя гироскутеру нужно больше электроэнергии для осуществления маневров и движения.

Другое

Во многих гироскутерах также ставят Bluetooth систему и колонки. С помощью нее вы сможете слушать любимую музыку и кататься с друзьями. Но эта система еще дает возможность подсоединять свой смартфон к гироскутеру и следить за состоянием своего средства передвижения. Можно следить за средней скоростью, смотреть какой расстояние вы преодолели. Настроить максимальную допустимую скорость и много чего еще.

Еще на многих моделях стоит подсветка, она освещает вам путь в темноте, и так же может ярко мигать в такт с музыкой. Но нужно помнить, что музыка и подсветка сильно садят батарею. Многие вообще отключают подсветку, чтобы увеличить запас хода.

Вывод

Конструкция гироскутера сделана так, чтобы он был компактным и легким, но при этом быстрым, мощным и долговечным. Главное покупать гироскутер у проверенных поставщиков, у которых есть вся необходимая документация, чтобы не пришлось разбирать его после неудачного катания.

Ремонт гироскуторов своими руками

Электротранспорт начинает приходит на наши улицы, в основном это электровелосипеды и скутеры . Сегодня речь пойдёт гироскутере.

Для примера возьмем зверя с самой распространенной начинкой. И так, у нас на борту батарея на 36 вольт, две платы с датчиками гироскопа и одна основная плата управления моторами. Ещё имеется плата модуля «синий зуб» и шесть плат сигнальных светодиодов. Отцепляем все светодиоды, синий зуб и зарядку, чем меньше проводов — тем проще работать.

Так же для удобства работы следует перевернуть гироскутер и положить центром на подставку, вывесив колёса в воздухе.

Платы с гиродатчиками следует перевернуть и закрепить изолентой, иначе система вывалится в ошибку Е9. С помощью этой ошибки возможно проверить работу датчиков гироскопа, просто переверните плату датчика гироскопа вниз головой и если светодиод на материнской плате даст код E9, значит датчик работает. Затем так же проверьте вторую плату.

Для проверки гиродатчиков, переверните плату

Как обычно всё начинается с питания. Заряженный аккумулятор должен выдать 40 вольт под небольшой нагрузкой. В качестве нагрузки подойдёт обычная лампа накаливания 220 вольт 60 ватт.

На основной плате расположены три стабилизатора по питанию. На элементе Q3 собран импульсный стабилизатор на 12 вольт. Дальше по цепи стоят линейные стабилизаторы U1 — 5 вольт на элементе 78M05 и U2 — 3.3 вольта на элементе CJT1117B.

Платы гироскопов питаются от 12 вольт и имеют свои элементы стабилизации на 5 и 3.3 вольта. Выполнена стабилизация на тех же элементах что и в основной плате 78M05 и AMS1117. С обратной стороны на платах стоят оптические датчики педалей управления. Одна из плат содержит модуль приёма команд с радиопульта. В остальном обе платы идентичны.

С питанием разобрались. Теперь углубимся в работу основной платы. Материнская плата содержит два генератора трехфазного тока с системой контроля и защиты. Всем этим хозяйством управляет центральный процессор U3. На элементе Q1 собран электронный выключатель питания, подающий на материнскую плату напряжение при нажатии кнопки запуска устройства. Роль переключателей в цепи обмоток моторов выполняют полевые ключи. Контроль работы ключей берётся с двух фаз каждого мотора. Сами цепи контроля выполнены на элементах U4, U6. Это сдвоенный операционный усилитель с маркировкой CD06 .

Сигналы с этих усилителей поступают на ноги управляющего процессора U3. Если с силовой частью что-то не так, то процессор увидит неполадки через эту цепь. При замене усилителей CD06 аналогами, возможно потребуется регулировка цепи обратной связи усилителя.

Контроль тока потребляемого моторами выполнен на элементах U5, Q2L, Q2R, RONL, RONR.

Токовые резисторы RON расположены по двум сторонам платы, они выполняют роль шунта, на минусовой шине питания. Микровольты падения напряжения с токовых резисторов усиливаются усилителем U5 (CD06) и поступают на процессор U3. Таким образом процессор отслеживает работу системы по нагрузке. Так же на элементах Q2L,Q2R (BFS20) выполнена пороговая защита по току при активации которой электроника вывалится в ошибку . При превышении порога транзисторы закрываются и подтягивают через резисторы R51L,R51R контрольные ноги процессора к минусу питания. Процессор при этом отключает генераторы, что бы предотвратить выход из строя батареи, моторов и силовых ключей. Правая и левая половины материнской платы идентичны и имеют одинаковые параметры, что упрощает поиск неисправности.

Мотор гироскутера содержит три силовых обмотки и три датчика холла. Датчики холла поочерёдно переключаются при вращении колеса, что можно отследить логическим анализатором или обычным пробником.

Кнопка питания устройства выполняет функцию сброса на заводские настройки с одновременной калибровкой датчиков гироскопа в пространстве. В процессе сброса, платформа гироскутера должна находится в горизонтальной плоскости. На выключенном устройстве зажать кнопку питания и дождаться длинного звукового сигнала. Затем отпустить кнопку, и подождать 10-20 сек. Выключить гироскутер.

Следующее включение гироскутера, будет с новой калибровкой.

Коды ошибок

Гироскутер имеет свою систему диагностики и при неполадках сигнализирует светодиодом на материнской плате в формате десятичного кода.

Если гироскутер развёрнут так, что батарея у вас находится слева как на фото, то коды имеют следующий вид:

• E1- Неисправность цепей управления и контроля левая сторона платы « L» ( управление, мотором возле материнской платы).
• E2 Неисправность цепей управления и контроля правая сторона платы «R» ( управление, мотором возле питающей батареи)
• E3 Проблемы с силовой частью управления моторами или их цепи.
• E4 Правые датчики холла
• E5 Левые датчики холла
• E6 Неисправность аккумулятора или цепи питания на основной плате.
• E7 Неисправность левого модуля гироскопа
• E8 Неисправност правого модуля гироскопа
• E9 Угол наклона гироскутера превышает 80 градусов

Обнаружение неисправностей системой самодиагностики гироскутера делится на два этапа. Первый это тест во время включения. Второй это выход за допустимые пределы во время работы устройства. Например: Утечка в транзисторах Q2L,Q2R при включении питания даст нам соответственно коды E1,E2. Если эти же элементы подадут сигнал во время работы гироскутера, то мы увидим код E3.

Для детального прояснения ситуации, пробегаем вольтметром по плате.

Замеряем напряжение на цепях контроля относительно минуса батареи .

Выходы микросхемы U5 ноги 1 и 7, напряжение 1.8 вольта.

Выходы микросхем U4, U6 ноги 1 и 7 напряжение 1.6 вольта.

На коллекторах транзисторов Q2L,Q2R напряжение 3.3 вольта.

Если напряжения отличаются от указанных, то проверить обвязку элементов защиты и приходящие к ним напряжения.

На других моделях гироскутеров цепи контроля и коды диагностики могут не совпадать с данными приведёнными выше, но принципы работы у них одинаковы.