Ремонт гироскутера своими руками

Обновлено: 08.07.2024

Прошивка платы надоевшего гироскутера под ручку (педаль) газа открывает новые возможности для самодельщиков электротранспорта. Гироскутер (ховерборд) является отличным недорогим донором для изготовления электротранспорта своими руками. На основе запчастей гироскутера можно собрать электросамокат, трайк, детский четырехколесный автомобиль, багги, самоходную тележку и другие двух (и более) колесные полезные и интересные самоделки.

Некоторые самоделки Вы можете посмотреть в этом видео.

Второе условие – плата контроллера обязательно должна быть с чипом STM32F103RCT6, GD32F103RCT6, CS32F103RCT6 (символы после не имеют значения). Работа прошивки с другими чипами не поддерживается.

Что понадобится для прошивки

Программатор ST-Link

Программатор ST-Link V2 доставка из Китая / доставка из РФ, стоимость из китая около 400 руб. Все необходимые провода для подключения будут в комплекте. Подключается в USB порт ПК и тремя проводами к плате гироскутера.

Утилита для программатора STM32 ST-LINK Utility

Скачиваем с официального сайта актуальную версию. Нужно будет принять пользовательское соглашение и указать действующий адрес электронной почты. На него придет письмо со ссылкой на скачивание утилиты.

При установке всё предельно просто, и проблем возникнуть не должно.

Интерфейс утилиты выглядит следующим образом:

Драйвера для программатора ST-Link V2

Распаковываем архив и от имени администратора запускаем dpinst_amd64 (для х64) или dpinst_x86 (для х32) в зависимости от разрядности операционной системы. Разрядность можно посмотреть – Мой компьютер – свойства, (тип системы)

Исходник прошивки

Исходник прошивки (проект) прямая ссылка скачиваем, извлекаем из архива и сохраняем. Его будем настраивать.

Программа Visual Studio

Программа Visual Studio позволит настроить прошивку нужным нам образом и создать BIN-файл, который мы и будем заливать в микроконтроллер с помощью программатора. Для скачивания Visual Studio нужно будет зарегистрироваться на сайте. В процессе установки необходимо соглашаться на все разрешения для программы.

После запуска необходимо установить дополнение PlatformIO IDE. Копируем название, жмем на значок в левом меню, вставляем в поле поиска, выбираем из списка и жмем Install. После завершения установки и автоматических обновлений (это может занять немало времени и она подгузит еще несколько нужных дополнений сама) программа готова к работе.

В некоторых случаях потребуется дополнительно установить Python. На свой компьютер я его не устанавливал, так как всё работает и без него. У некоторых пользователей без него работать не получается.

Также при неполадках с программой иногда помогает её запуск через “Исправление неполадок совместимости” (жмем на иконку программы правой кнопкой мыши, из меню выбираем эту функцию) экспериментируем с различными вариантами.

Настройка прошивки

В исходном состоянии прошивка не готова к заливке в контроллер и её нужно подготовить. Все скриншоты сделаны после редактирования настроек под ту конфигурацию, которая была необходима мне для электросамоката. В ней оба колеса вращаются в одном направлении, максимальный ток на один мотор 15А. Для своих нужд Вы можете экспериментировать с настройками.

Открываем в программе Visual Studio папку с проектом (исходником прошивки). Жмем иконку Explorer – File – Open Folder и выбираем папку с проектом. Необходимо выбрать именно конечную папку с этим названием, иначе прошивка может не компилироваться (собираться).

Выбор режима управления

Открываем в левом меню пункт platformio.ini. Здесь мы видим список возможных вариантов управления. Для управления ручкой газа служит вариант HOVERCAR. Для его активации нужно раскомментировать строку default_envs = VARIANT_HOVERCAR; Variant for HOVERCAR build, для этого убираем знак ; в начале строки.

Далее в левом меню выбираем Inc – config.h, открывается код, в котором проводим необходимые настройки.

Настройка батареи

Так как исходник проекта периодически обновляется, у Вас номера строк могут отличаться от тех, что я привожу в скриншотах, но по тексту их легко найти. Вы можете воспользоваться переводчиком, чтобы понять за что отвечают строки, я приведу описание только понятных мне.

Настройки батареи (строки 63-82).

Эта настройка нужна для того чтобы научить контроллер правильно измерять напряжение батареи. При вводе неправильного значения в BAT_CALIB_REAL_VOLTAGE возможно преждевременное отключение контроллера, отключение сразу после запуска.

При использовании 10S литий ионной батареи допускается её разряд до 30 В. Поэтому значения BAT_LVL2, BAT_LVL1 и BAT_DEAD целесообразнее установить 340, 320 и 300 соответственно.

Отключение/включение моторов

138 // Enable/Disable Motor

Типы управления и методы контроля

Для самокатов, машинок и других проектов с водителем лучше подходит FOC_CTRL в сочетании с TRQ_MODE (управление моментом). При этом управление наиболее мягкое, высокая энергоэффективность, свободный накат при сбросе газа.

Также в разделе ховеркар (ищите ниже)

Ограничение тока и оборотов

В зависимости от используемых моторов можно отрегулировать максимальный вливаемый в них ток. Для своих 250 Вт моторов я оставил ток по умолчанию 15А. На практике любая плата выдерживает продолжительный ток 20 А (потребуется улучшить охлаждение), более высокий ток на ваш страх и риск.

define I_MOT_MAX 15 – максимальный ток одного мотора, А

define I_DC_MAX 17 – ставим на 2 Ампера больше как рекомендует автор

define N_MOT_MAX 1000 – ограничение максимальнх оборотов, об/мин

Если Вы хотите понизить максимальные обороты, например для безопасности при эксплуатации транспортного средства детьми, уменьшите define N_MOT_MAX экспериментально подобрав это значение для своих моторов. При этом ослабление поля из следующего пункта настроек обязательно должно быть отключено.

Ослабление поля/опережение фазы

Ослабление поля позволяет раскручивать мотор на бОльшие обороты без увеличения напряжения батареи. При этом если силы моторов хватает для ускорения под нагрузкой, они раскрутятся. Также увеличится и расход батареи. Если при резком сбросе газа после разгона до повышенной скорости моторы будут притормаживать до замедления до некой промежуточной скорости, установите в FIELD_WEAK_HI и N_MOT_MAX значение 1600.

// Field Weakening / Phase Advance

153 define FIELD_WEAK_ENA 1 – Включение ослабления поля / опережения фазы: 0 = отключено (по умолчанию), 1 = включено

154 define FIELD_WEAK_MAX 6 – Максимальный ток ослабления поля, чем больше тем выше возможная скорость (максимум 10)

156 define FIELD_WEAK_HI 1000 // (1000, 1500] – Верхний порог для ограничения оборотов, ставим 1600 если наблюдается глюк при сбросе газа как описано выше

157 define FIELD_WEAK_LO 750 // ( 500, 1000] – Нижний порог для начала ослабления поля, рекомендуется оставить 750

Направление вращения моторов

Раскомментировать для активации. По умолчанию моторы вращаются как если бы они стояли на гироскутере и он катился вперед. На скриншоте инвертирован правый мотор, при этом оба мотора (если смотреть со стороны оси) вращаются по часовой стрелке.

Формирование файла прошивки

После завершения настройки нужно нажать галочку внизу. Программа проверит код на ошибки и при их отсутствии сохранит редактированный нами файл прошивки в папку с проектом по адресу hoverboard-firmware-hack-FOC-masterhoverboard / firmware-hack-FOC-master / .pio / build / VARIANT_HOVERCAR / firmware.BIN. Его мы и будем заливать в чип платы гироскутера.

Если возникают ошибки, проверяем визуально не поставили-ли чего лишнего или не удалили-ли что то нужное. Галочка запуска компиляции может отсутствовать если идет обновление компонентов Visual Studio.

Также замечены похожие платы, но немного с другой разводкой. Они встречаются очень редко, но всё же они есть. После прошивки зуммер не издает звуков – возможно у Вас такая плата. В послендем обновлении исходника появилась и эта версия. В config.h строки 61…66 выбираем вариант 0 – (подходит большинство плат), вариант 1 – второй, более редкий тип плат.

Примеры готовых прошивок

Если у Вас не получается скомпилировать прошивку со своими настройками, я оставлю примеры готовых файлов прошивки.

направление вращения моторов для самоката. Инвертирован правый мотор (оба мотора вращаются по часовой стрелке, если смотреть со стороны оси)
максимальный ток на мотор 15 А (17 А макс) не используйте гироскутерную батарею для такого тока!
ослабление поля 0
напряжение батареи на момент прошивки 36,00 В
без ограничения оборотов (при напряжении батареи 36 В большинство моторколес без нагрузки будет иметь около 450 об/мин)

направление вращения моторов для трайка
максимальный ток на мотор (детский вариант) 7 А (9 А макс), такой ток не должен повредить большинство исправных гироскутерных батарей 10S 2P
ослабление поля 0
напряжение батареи на момент прошивки 36,00 В
без ограничения оборотов (при напряжении батареи 36 В большинство моторколес без нагрузки будет иметь около 450 об/мин)

Подключение программатора к плате

Программатор ST-Link V2 подключается выводами SWDIO, GND и SWCLK к соответствующим точкам на плате, как показано на рисунке ниже. Чип будет брать питание от родной гироскутерной батареи, поэтому вывод +3,3 V подключать не нужно. Убедитесь что батарея достаточно заряжена и питание не пропадет в момент прошивки.

При прошивке должны быть подключены:

батарея гироскутера
кнопка включения гироскутера
программатор

Процесс прошивки

Запускаем STM32 ST-LINK Utility
зажимаем и удерживаем кнопку включения гироскутера в течение всего процесса
для подключения к чипу жмем Target – Connect (альтернатива – иконка серой вилки на панели управления)

Появившееся предупреждение Can not read memory!… Означает, что чтение родной прошивки недоступно, так как она защищена от чтения.

Придется её стереть. Внимание. После стирания её невозможно будет восстановить.

Снимаем защиту от перезаписи

После завершения этой манипуляции получаем чистый чип

Теперь выбираем файл своей прошивки

Напоминаю, что по умолчанию после настроек в Visual Studio файл прошивки будет находиться по пути hoverboard-firmware-hack-FOC-masterhoverboard / firmware-hack-FOC-master / .pio / buildVARIANT_HOVERCAR / firmware.BIN.

Я создал несколько вариантов прошивок с разными настройками и поэтому выбираю из своей папки.

После удачного завершения процесса в нижнем окне увидим Verifycation…OK и Programmed Memory Checksum: ******

Если у Вас что-то идет не так, проверьте внимательно по скриншотам наличие галочек, и прочих настроек, где они присутствуют на каждом этапе.

При последующих заливках прошивки обязательно предварительно стирайте чип кнопкой Full chip erase, иначе фрагменты старого кода будут мешать работе нового!

Подключение ручки газа и тормоза

В качестве ручки газа можно использовать велосипедные или самокатные газульки с датчиком Холла, педали, либо обычные потенциометры. Подключение по трем проводам, как на схеме внизу. Цвета проводов на платах гироскутеров могут отличаться от приведенного примера, поэтому ориентируемся по расположению точек (пинов) на плате.

Всвязи с тем, что обычно ручки управления выносятся далеко от платы, в проводах могут наводиться помехи, что может вызывать нестабильную работу и ложные срабатывания. Для подавления этих помех следует повесить между сигнальными входами и GND конденсаторы ёмкостью 0,03…0,1 мкФ и резисторы сопротивлением 1…10 кОм, лучше сделать это как можно ближе к плате.

Тормоз может не подключаться вообще, если он не нужен и в Вашей конструкции предусмотрены механические тормоза. На практике он отлично работает и в своём самодельном самокате я использую его и не стал заморачиваться с механическими. Но повесить на него резистор и конденсатор нужно обязательно! И при калибровке (о ней будет ниже) нужно показать вход тормоза сымитировав нажатие кнопки (синий провод на +3,3 В).

При срабатывании на скорости он начинает тормозить рекуперацией, отдавая энергию в батарею. Когда скорость падает до определенного значения, при которой рекуперация становится неэффективна для торможения, контроллер наоборот вкачивает в моторы энергию батареи продолжая активное торможение до полной остановки. На всём продолжении торможения полная блокировка колес исключена и получается некий эффект ABS. Усилие торможения развивается достаточное для того чтобы почти улететь через руль при полном резком нажатии. Поэтому реализовывать его с помощью одной только кнопки – плохая идея. Для плавного дозирования торможения годится аналогичная газульке ручка на датчике Холла. Вариант подешевле – кнопка с потенциометром. Потенциометром в этом случае устанавливается требуемое усилие торможения.

Калибровка ручек газа и тормоза

Сразу после прошивки не будет никакой реакции на нажатия ручек газа и тормоза. Для того чтобы контроллер понимал, как на них реагировать, его необходимо обучить. Во время этой операции он запомнит минимальные и максимальные значения напряжений сигналов управления. Они не обязательно должны быть именно от 0 до 3,3 В и могут принимать любые значения этого диапазона, например от 0,5 В до 3 В.

Перед калибровкой необходимо убедиться, что контроллер выключен, колёса (включая фазные провода и провода от датчиков Холла), ручки газа и тормоза (если она нужна) подключены согласно схеме.

Для входа в режим калибровки нужно выполнить следующие действия:

нажать и удерживать кнопку питания контроллера не менее 2 сек, в этот момент прозвучит многотональный звуковой сигнал
кратковременно отпустить (менее секунды) и снова зажать и удерживать кнопку питания, в этот момент прозвучит короткий гудок высокого тона
дождаться короткого гудка высокого тона
отпустить кнопку питания
дождаться длинного гудка низкого тона

нажать пару раз полностью на ручку газа и отпустить
нажать пару раз полностью на ручку тормоза и отпустить(если используется кнопка с потенциометром, то нажимать её при выкрученном потенциометре в минимальное сопротивление, чтобы показать максимальное напряжение на сигнальном проводе)
нажать кнопку выключения
перезагрузить контроллер и проверить реакцию на нажатия ручек управления

После успешной калибровки колёса должны соответственно реагировать на ручки газа и тормоза. Без нагрузки колёса могут в диапазоне высоких оборотов начинать вращаться рывками, если Вы применили в настройках ослабление поля. Это так называемая “отсечка” от превышения максимальных оборотов. При торможении колёса вращаются “туда – обратно” и не успокаиваются. В вывешенном состоянии колес это нормально, под нагрузкой такого не будет.

Если калибровка прошла успешно и контроллер не издает звуковых сигналов ошибки, но при этом колёса не крутятся либо крутятся медленно/с посторонними звуками, возможно необходимо подобрать правильную комбинацию фазных проводов/сигнальных проводов с датчиков Холла.

Это не все возможные настройки, а только основные которым обязательно нужно уделить внимание.

Не стесняйтесь поддержать автора этой статьи, если она оказалась полезной для Вас!

Заказать готовую прошитую плату с нужными настройками

Если Вам нужна уже готовая прошитая плата, но по какой либо причине не хотите заниматься прошивкой самостоятельно, Вы можете заказать её здесь.

Все материалы добавляются пользователями. При копировании необходимо указывать ссылку на источник.

Вы публикуете как гость. Если у вас есть аккаунт, авторизуйтесь, чтобы опубликовать от имени своего аккаунта.
Примечание: Ваш пост будет проверен модератором, прежде чем станет видимым.

Последние посетители 0 пользователей онлайн

Объявления

Это верное решение. Всяческие нештатные манипуляции с RAM чреваты последствиями. Особенно, когда не понимаешь, что делаешь.

Всем большое спасибо, кто отозвался! Буду работать с EEPROM. Про переменные прочитал, тоже спасибо за статью!

Куда запустить? Не нужно пытаться использовать словосочетания, смысл которых вам не до конца понятен. Лучше просто максимально подробно опишите проблему вот так: "Что делаю? Что получаю в результате? Что ожидаю и почему считаю, что так должно быть?"

Собираешь/берёшь любой регулируемый блок питания. Устанавливаешь на выходе 3,5 В. Последовательно подключаешь свой регулируемый источник питания. И всё!

Вот и мои руки дошли до 232й. Замена барабана от 242 + замена LW на FM. Основная проблема была в с57 и с58. Spidola 232

В материале упоминается COVID-19. Доверяйте проверенной информации из экспертных источников — изучите ответы на вопросы о коронавирусе и вакцинации от врачей, учёных и научных корреспондентов.

Поскольку в период карантина я на даче, я уже позанимался сексом с женой, выгулял собаку, сделал зарядку, сходил в душ, займусь другими физическими упражнениями: вскрытие и расточка мотор колеса гироскутера без токарных работ своими силами.

Разборка мотор колеса своими руками

Ремонт мотор колеса без опыта -занятие довольно непростое. Такой ремонт может потребоваться в ряде случаев: если у Вас мотор-колесо "дергается", Вы провели диагностику и предполагаете что нужно заменить датчики холла, если Вы ощущаете сильный люфт в подшипниках из-за их износа (их нужно заменить), если внутрь попала влага или грязь и вращение стало нелегким, в профилактических целях, для смазки и в сотне других случаев. В моем случае я решил попробовать мотор колесо в качестве генератора для ветряка.

1. Берем отвертку и откручиваем винты крепления крышки мотор колеса.

Снятие крышки мотор колеса

2. Снимаем крышку. Крышка снимается с некоторым усилием, однако подшипник на валу крепится не так туго, поэтому съемник не нужен (по крайней мере для мотор колеса гироскутера).

Вытаскиваем статор

3.Статор снимается с усилием, нужно преодолеть силу постоянных магнитов, но я делал это без специального съемника при помощи рук и . ног. Ногами фиксировал корпус, руками тянул. После того, как вытащил статор из ротора, проверил люфт в подшипниках. Я делаю это по своим ощущениям, руками, без спец. инструментов. В моем случае менять их не надо. Не потеряйте ограничительное кольцо.

Для чего я растачивал мотор колесо

Я буду использовать мотор колесо в качестве генератора для ветряка. Однако, по моему мнению, зазор между ротором и статором мотор колеса слишком мал, из-за чего для старта мотор колеса требуется существенное усилие. При проектировании синхронных генераторов на постоянных магнитах, в некоторых источниках рекомендуют делать зазор между ротором и статором размером в 1-2 ширины магнита. Думаю в этом есть смысл. Кроме того, при осмотре статора, обнаружил на нем задиры, поэтому расточка ему точно не повредит.

Расточка статора мотор колеса возможна и без токарного станка

Если вы хотите сделать из мотор колеса ветрогенератор или на статоре мотор колеса есть сколы и царапины, возникает необходимость расточки статора или ротора мотор колеса (в зависимости от типа мотор колеса)

Мотор колеса бывают 2 типов

В одном из вариантов ротор с магнитами вращается вокруг статора с обмотками(проволока), в другом - статор с постоянными магнитами, а ротор - с обмотками

Без токарного станка расточка МК кажется невозможной, однако если подумать, всегда можно найти решение. Например, при помощи стола, болгарки и подшипника. О том, как это сделать, я и расскажу в данной статье. Для начала, мы разбираем мотор колесо (в данном примере я взял мотор колесо гироскутера).

Рис4. На статоре обнаружил задиры, расточка точно не повредит. черные квадратики с проводочками - это датчики холла. В моем случае (для генератора) они не нужны, их можно удалить

Не хитрые приспособления для расточки статора мотор колеса гироскутера

Для расточки статора я собрал приспособление:

В качестве основания использовал брусок, в котором просверлил отверстие для направляющего подшипника, в который вставляется вал статора. Вращение статора - от руки, расточка получается вполне приемлемого качества, предполагаю, что геометрическая точность в основном зависит от точности изготовления направляющего подшинпика (есть некоторый люфт). Мне достаточно точности 0.1 мм

Статор мотор колеса, как и большинства современных двигателей изготавливается из электротехнической стали, довольно прочной и обладающей хорошими магнитными свойствами, поэтому процесс расточки - дело не 15 минут. Чтобы болгарка не перегревалась, требуется делать перерывы. Статор удерживается от прокручивания руками.

визуализация поля постоянного магнита

В результате на полу образовалось много стружки из электротехнической стали от статора, которую я собрал при помощи магнита (форма магнита - диск). Во крапления металлической стружки попала деревянная стружка с пола. Как Вы видите поле постоянного магнита, имеющего форму диска, напоминает тороид. Никола Тесла иногда не гнушался использовать стружку как визуализатор, в одном из патентов он указывает на это. Вполне себе приемлемый метод визуализации..

Сборка мотор колеса проводится в обратном порядке и никаких трудностей обычно не вызывает.

У меня есть еще список из 30 дел, которые я постараюсь сделать в период карантина, Вам это будет интересно ?

Источники:

Видео по данной статье Вы можете посмотреть на моем канале Ютуб .

Читайте также: