Elektrisk Longboard - Mini: [Motorn snurrar]

[guldgroda]

Ett projekt jag påbörjade innan jul 2015. Kommer posta lite bygglogg retroaktivt, tills vi är ikapp till dags datum [ikapp nu]. Hoppas någon finner det användbart eller intressant!

2015-12-21:
En kompis byggde en elektrisk longboard med inspiration från välkända Boosted Board. Jag gillar idén och den är rolig att åka på, men kändes lite för stor för att använda i pendling till/från skola och jobb, varför jag inte började bygga en då.

Jag hittade för några dagar sedan en liknande produkt, "Bolt Motion", som är en miniatyr-variant av elektrisk longboard.

En kort (60 cm) longboard med 70-75 mm hjul, 180mm truckar och en 50 mm borstlös motor. Själva brädan ska 3D-printas, och sedan förstärkas med kolfiber, och majoriteten av elektroniken ska döljas inne i brädan.


Jag kommer använda Orangatang In Heat hjul samt "Core" (no-name) truckar som båda sitter på en longboard som jag inte använder.

Delprojekt:
1: Styrning - Nintendo Wii Wireless Nunchuck + Arduino Pro Mini
2: Elektronik - Batterier, ESC, Motor
3: Mekanik - Kugghjul, kuggrem, motorfäste
4: 3D-printad bräda laminerad med kolfiber/epoxy.

Jag kommer att jobba på projektet ungefär i ordningen föreslagen i delprojekten, men kommer antagligen hoppa lite mellan dem beroende på vad som känns intressantast för stunden.

Mer om Bolt Motion
Bolt Motion video: https://www.youtube.com/watch?v=odHIGR-yraY
Bolt Motion hemsida: http://www.boltmotion.com/
Bolt Motion IndieGoGo: https://www.indiegogo.com/projects/bolt ... ic-vehicle

Kommer som sagt att posta mina byggloggar här retroaktivt. För den som vill smygläsa finns mer här: http://gustaf.fjaestad.nu/?cat=247

/Gustaf

[guldgroda]

2015-12-22Beställde första delen till longboarden. En trådlös version av Nintendo Wii Nunchuken beställdes från Pryltokig.com för 199kr plus 49 kr frakt.

Den kommunicerar på 2,4 GHz bandet, och har en analog spak med två riktningar (en joystick), två knappar samt inbyggt gyro (skulle potentiellt kunna användas för att detektera fall).


/Gustaf

[Nerre]

Jag tjuvläst lite på din blogg och har några funderingar.

Vore det inte smart att göra motorfästet så stort att det fungerar som skydd för remmen? (Du kanske tänkt göra det, men kollar man på Bolt så ger det inget extra skydd.

Din diameter på tandhjulet som sitter på hjulet ser väldigt stor ut jämfört med Bolt, blir det inte en stor risk att sten och grus skadar remmen?

Skulle man inte kunna skippa trucks baktill? Det borde väl gå att svänga även om de bara sitter framtill? De flesta fordon kör ju med enbart svängning framtill. Trucks både fram och bak motsvarar ju i princip midjestyrning. Jag förstår att man ändå måste ha nån slags led baktill för att kunna vicka brädan, men genom att skippa trucks bak så kan man kanske göra drivningen annorlunda.

Om man skippar trucks bak, kan man då inte sätta en en krans på hjulet som har kuggar invändigt, och sen låta motorns drev alltså driva på insidan av kransen?

[guldgroda]

Vore det inte smart att göra motorfästet så stort att det fungerar som skydd för remmen? (Du kanske tänkt göra det, men kollar man på Bolt så ger det inget extra skydd.

Hmm, jag har funderat på det. Jag kommer förmodligen isåfall montera ett plastskydd för remmen, som isåfall monteras på motorfästet. Som det är just nu så ger denna konstruktionen hög påfrestning på motorlagret. Är lite sugen på att sätta ett lager på andra sidan driv-kugghjulet, för att avlasta motorns lager.

Din diameter på tandhjulet som sitter på hjulet ser väldigt stor ut jämfört med Bolt, blir det inte en stor risk att sten och grus skadar remmen?

Inte omöjligt. Som det är nu har jag 12T/40T utväxling där. Vill helst inte ha mindre, då jag vill att den ska orka med rejäla uppförsbackar (som det finns gott om här i Lund!). Bra iakttagelse. Kommer nog testa såhär, men ska vara uppmärksam på det. Boosted Board har en väldigt snygg lösning både på remskydd och avlastning för motorn:

Skulle man inte kunna skippa trucks baktill? Det borde väl gå att svänga även om de bara sitter framtill? De flesta fordon kör ju med enbart svängning framtill. Trucks både fram och bak motsvarar ju i princip midjestyrning. Jag förstår att man ändå måste ha nån slags led baktill för att kunna vicka brädan, men genom att skippa trucks bak så kan man kanske göra drivningen annorlunda.

Tar man bort svängmöjligheterna på bakaxeln så kommer brädan bli oerhört trögstyrd, och jag skulle gissa att man skulle tappa mycket av den sköna "carving"-känslan. Dessutom innebär det ju isåfall att tillverka egen hjulupphängning, och så mycket tid har jag inte

Om man skippar trucks bak, kan man då inte sätta en en krans på hjulet som har kuggar invändigt, och sen låta motorns drev alltså driva på insidan av kransen?

Inte en omöjlig lösning. Har funderat lite på att skippa remmen och ha ren kuggdrift. Skippade det då rem-drift är väldigt beprövat i dessa sammanhang, och jag känner mer för att lägga min tid på att experimentera med 3D-printad bräda så småningom!

[guldgroda]

2015-12-23

Lite 3D-modellerande på gång. Baserad ungefärligt på Bolt Motion, men lite små-ändringar såsom en liten kick där bak. Eftersom jag använder standard RC-komponenter rakt igenom egentligen, så har designen lite begränsningar. Själva kroppen blir ca 40 mm tjock, så jag fasade några av kanterna för att inte ge lika ”bulkigt” utseende.


På bilden nedan ser man utrymmet där elektroniken är tänkt att huseras. Mest utrymmeskrävande blir de två batterierna. Tanken är att seriekoppla två Zippy 3SP1 4200 mAh LiFePo4-batterier. Utöver det har vi massa plats för ESC, och även lite elektronik som t.ex. mottagare till fjärrkontrollen, en mikrokontroller samt potentiellt positions och indikator-ljus för att kunna åka i mörker och en tuta (piezo-buzzer).


Truckarna och hjulen är nerladdade från GrabCAD, och kommer ersättas av modeller av de truckarna jag har hemma så småningom.

[guldgroda]

2015-12-24:

Lagt en beställning på delar. Beställde en hel drös med elektronik, batterier, ESC, laddare, kablar och lite annat smått från Hobbyking:s Europa-lager.

Your order details are:

1x #SK3-5055-280/42029 Turnigy Aerodrive SK3 – 5055-280kv Brushless Outrunner Motor (EU Warehouse) = $52.65
2x #Z42003S-30/38282 ZIPPY Flightmax 4200mAh 3S1P 30C LiFePo4 Pack (EU warehouse) = $69.68
1x #HK-100A/41741 HobbyKing® T Brushless Car ESC 100A w/ Reverse (Upgrade version) (EU Warehouse) = $45.37
1x #9070000042-0/76489 Turnigy B6 PRO 50W 6A Balance Charger (Black) (EU Warehouse) = $22.82
2x #HXT4MM-SER/46419 HXT4mm Battery Harness 14AWG for 2 Packs in Series (EU Warehouse) = $5.28
2x #T-Twins/36290 Twin pack charge lead (2 x 3S)6S w/ XT60 (EU warehouse) = $4.74
1x #JSTMF-6S-20/31503 JST-XH Wire Extension 6S 20cm (10pcs/bag) (EU warehouse) = $6.90
1x #T6S-Monitor/46519 Turnigy Mini Lipo Battery monitor (2S~6S) (EU Warehouse) = $9.85

För kraftöverföring kommer jag använda HTD 5M remdrift. Preliminärt blir det 12 tänder rostfritt ståls kugghjul på motorn, och ett 40 tänders 3D-printat kugghjul monterat på hjulet. Beställde motor-kugghjulet samt en 270 mm lång rem från eBay-säljaren Bolton Bearings. (http://stores.ebay.com/boltonbearings/).

1x HTD Timing Belt 5mm Pitch 5m 9mm Wide CNC/ROBOTICS (270-5M-9) = $19.20
1x 12-5M-09 9mm Wide Pilot Bore 5M 5mm Pitch HTD Timing Belt Pulley CNC ROBOTICS = $14.81

Totalt investerat ca 276 USD eller 2333 kronor plus lite fraktkostnader så här långt i projektet. Den enda större utgiften som bör tillkomma är kolfiber och epoxylaminat, som beräknas bli ca 700 kr till. (Minsta man kan köpa är 1 kvm, och jag kommer antagligen behöva ca 0,7*0,3=0,21 kvm till en bräda. Bör alltså räcka till några stycken.)
Hur som helst är jag förbi ”point of no return”…

[LHelge]

Jag antar att du har sett denna?

http://vedder.se/2015/01/vesc-open-source-esc/

Verkar vara rätt trevlig för longboard-bruk.

[guldgroda]

Jag antar att du har sett denna?

http://vedder.se/2015/01/vesc-open-source-esc/

Verkar vara rätt trevlig för longboard-bruk.

Oh yes, har koll på den. Dock kostar dom en del, men blir nog en framtida uppgradering!

[guldgroda]

2015-12-25:

Väntar på leverans av alla komponenter. Vill inte fortsätta mitt konstruerande av brädan utan att kunna mäta på faktiska komponenter. Dokumentationen på vissa saker är klart bristfällig, och vissa saker är omöjliga att känna på förhand (såsom hur flexibla kablar och kontakter är).
Två saker som kan göras under tiden är konstruktion av motorfästet samt det stora kugghjulet som ska fästas på hjulet. Dessa delar kommer 3D-printas, och åtminstone motorfästet kommer antagligen att förstärkas med antingen kolfiberväv eller kolfiber-garn. Om inte det håller så kommer de att tillverkas i aluminium.
Jag har börjat modellera det stora kugghjulet utifrån den generiska modell av truck/hjul som jag laddade ner på GrabCAD. Så fort jag kommer tillbaka från jul-semester kommer jag att modellera upp de hjulen som faktiskt kommer användas (Orangatang In Heat), och göra om kugghjulet. Hoppas de inte är alltför olika…
I alla fall, för detta projekt använder jag alltså helt standard longboard-hjul, borrar 4 hål igenom och monterar kugghjulet med M6-bultar.

[guldgroda]

2015-12-26:

Jag modellerade mina Orangatang In Heata 83A 75mm-s hjul som jag fått av en kompis. Jag modellerade därefter om hjul-kugghjulet samt ett lock som bultarna ska spännas mot. Detta blir en första prototyp av detta, och 3D-printas under natten till i morgon!

[guldgroda]

Printade i natt delarna som syns på bilden ovan. Printen blev okej, men insåg att på kugghjulet måste det fasas av lite för att inte gå emot trucken, ny version är redan på väg ut ur skrivaren, klar om några timmar. Nedan är bilder på när delarna sitter (ej fast monterade) på hjulet.





Nästa steg blev då att försöka borra hål rakt igenom hjulet. Första gick väldigt bra, men andra hålet borrade jag nån grad snett. Tror jag lyckats rädda det, får hoppas på det iallafall.

Måste hur som helst åka till Biltema och shoppa lite M6x80 bultar, låsmuttrar och även kolfiberväv och lamineringsepoxy som ska användas till brädan sen.

[guldgroda]

2015-12-30:



Skrev ut det nya kugghjulet med avfasad innerkant. Passar alldeles utmärkt med trucken nu. Har borrat två av hålen genom hjulet, och har här monterat kugghjulet med korta M6x25 skruvar jag hade hemma. Ska åka förbi biltema nån dag och köpa bland annat lite M6x80 bultar, så jag kan montera på riktigt.

Gick bättre än jag trodde att borra i hjulen. Designade kugghjulet så jag kunde tvinga fast det på hjulet och använda som borr-jigg. Funkade rätt bra, men svårt att få perfekt centrerat. Hamnade 2-3 mm offset från centrum nu, men hoppas på att det ska gå att justera när man spänner bultarna, alternativt att dom 2-3 millimetrarna inte ger upphov till allt för mycket vibrationer. I annat fall får det bli nya hjul längre fram, med bättre monteringsmöjligheter.



Fick även handkontrollen (Trådlös Nintendo Wii – Nunchuck) igår. Plockade direkt isär enheten som normalt kopplas in i Wii-moten (till vänster på bild) och lödde på kablar på undersidan på det som motsvarar GND, V+, SDA och SCL. Nunchucken pratar i2c, så jag kopplade in nunchuk-basenheten till en Arduino Nano (uppe till höger).

Efter mycket om och men fick jag till det. Framför allt svår att få mjukvaran att fungera, fick bara massa random värden från början.

Iallafall, har kopplat såhär.

Nunchuck – Arduino

Data – A4
Clock – A5
GND – GND
Power – 5v (ska egentligen vara 3V3, men använder man sig av det måste man även spänningsdela Arduinons data och clock-signaler, och funkar lika bra att strömförsörja kretsen med 5v som det verkar.)


Använde biblioteket och exempelkoden som finns på Arduinos egna ”Playground”, och fann att den funkade bra när jag väl ändrade i2C-frekvensen. Standard är 100kHz, men rätt många Nunchucks använder sig av 400kHz. Ändrade det, och vips så fungerade den. Kanske laddar upp mitt moddade bibliotek nån gång i framtiden om någon behöver. Fortfarande mycket att göra, nästa steg blir att fundera hur man vill använda kontrollen, har lite ideer, och tänker sno funktionalitet rätt friskt från kända Wiiceiver av Austin David. Han har publicerat en del av sin kod också, så kanske blir att sno den rakt av, och sen modifiera efter hand.

[guldgroda]

2015-12-30, del 2:

Tittade lite på Austin Davids kod, och han har verkligen gjort det mesta man kan tänka sig för att använda en Nunchuck som fjärrkontroll till en elektrisk longboard. Man kan även köpa färdig hårdvara av honom.

GitHub: https://github.com/jaustindavid/wiiceiver
Wiiceiver homepage: http://austindavid.com/jm3/index.php/ha ... -wiiceiver
Kollade igenom koden lite snabbt, ändrade samma som i förra inlägget, dvs i2c-hastigheten, och provade. Han har implementerat funktioner såsom (lista från hans sida):

• throttle smoothing
  cruise control (C button)
  ”floating ceiling” for acceleration limit
  raw mode (Z button)
  inactivity timeout
  watchdog timer

Se klippet nedan där jag via seriell debugging tittar på hur ett möjligt throttle-svar skulle kunna se ut, samt hur . I den seriella datan så står y=Spakens utslag -1 till 1, c=knapp C status, throttle = signal som skickas till ESC/motor

https://www.youtube.com/watch?v=n4mRrcBh1_E

Nästan lite tråkigt… Aja, kommer nog köra på det ändå, mer tid att implementera nya roliga funktioner såsom tutor, blinkers eller dylikt!

För att använda denna kod rakt av så ska förutom tidigare kopplade nunchuck (SDA -> A4(#18), SCL -> A5(#19)), så ska även en röd led kopplas in på D8 (#8), en grön led på D6 (#6) samt så ska man koppla in ESCn på D9 (#9).

[guldgroda]

2016-01-01:

Gott nytt år!

Insåg nyss att jag råkade beställa fel ESC. Tänkte från början beställa HobbyKing 150A Car ESC, som är specad för 6 LiPo-celler (ungefär samma spänning som LiFePo4 som jag kommer använda). Hade innan detta ratat Hobbyking 100A Car ESC då denna bara är specad för 4 LiPo-celler. Detta hade jag dock glömt när jag väl beställde, och kom fram till att 100A borde räcka (trots att det inte var den viktiga specen för mig).

Alltså har jag ”fel” ESC på väg hem. Hittade senare denna artikel som studerade just Hobbykings 80A och 120A Car ESCar, och som kom fram till att dom klarar 6S utan problem, så min (vaga) förhoppning är att samma ska gälla min. I annat fall får jag väl beställa antingen 150A ESCn eller 80A ESCn (exakt samma som i artikeln ovan) och se det som en läropeng.

Den jag beställt kommer med all sannolikhet på måndag, så testar då och ser om det fungerar!

[guldgroda]

2016-01-05:

Fick leverans från HobbyKing idag. Batterierna är redan på laddning. Måste fixa några banankontakter att montera ESCn med, montera motorn i nån form av ”testbänk” och sen blir det initiala tester.

Här är testbänken jag ska printa under morgondagen:



Kikar fortfarande på hur jag ska lösa själva motorhållaren. Lutar mer och mer att försöka fixa ett aluminium-fäste som TIG-svetsas fast på trucken. Lite lurigt, men känns som att det inte finns någon bra lösning för att 3D-printa fäste/motorhållare till just mina truckar.

Håller på just nu att printa en prototyp på detta potentiella motorfäste som är tänkt att vara i aluminium. Väntar fortfarande på rem och kugghjul för att göra sista anpassningarna på hur motorfästet ska se ut, så nu är det främst ”interfacet” mot trucken som jag försöker omptimera. Ska som sagt svetsas så måste inte vara perfekt, men vill ha det så tight som möjligt.



Bilder på nyankomna delar nedan: