Сигвей – устройство и ремонт

До недавнего времени я вообще не знал, как называется “ну, такая каталка на двух колёсах, ехать стоя”. Недавно узнал, что этот электросамокат на двух колесах называется Сегвей или Сигвей, по-английски – Segway. Кто до сих пор не понял, о чем речь – фото слева.

Подробнее об этом замечательном двухколесном самокате можно узнать в википедии или на сайтах продавцов, я же опишу  его коротко, и перейду к главному – устройству и ремонту сигвея. Будет много фото, а также подробное описание электрической схемы сигвея.

Существует младший брат сигвея – гироскутер, или мини-сигвей. Чем они отличаются, я подробно рассказываю в этой статье.

Это замечательное устройство позволяет человеку легко передвигаться на двух колёсах. При этом в систему управления сигвеем входит система балансировки, практически исключающая возможность падения.

Слово “практически” меня всегда настораживает. Так и в этот раз.

Но обо всём по порядку.

 

Поломка сигвея

Моя история началась как раз с того, что человек на сигвее упал. Ехал на приличной скорости, и – носом в асфальт!

Я начал разбираться, в чём дело. Оказалось, что при повороте ключа зажигания из этого ключа шли искры, и колеса при этом были заторможены. Ошибок на дисплее не было, но это только потому, что аппарат фактически не мог включиться – искрение в контактах замка привело к тому, что контакты покрылись нагаром, и ток от батареи не поступал на схему.

Странно, что контакты не пригорели и не слиплись намертво, впрочем, тогда бы выгорела проводка, т.к. при токе около 100 Ампер  защитного автомата предусмотрено не было, а штатные предохранители остались целы.

Да, стоит сказать, что этот сигвей был дешевой подделкой, и куплен дней за десять до поломки. Всё было написано по китайски (насколько я разбираюсь в китайском), кроме “Warning!” Впрочем, о качестве сборки можно будет судить по фото.

 

Причина поломки – сгорели силовые транзисторы, через которые питались двигатели. Но об этом подробнее чуть позже.

Устройство сигвея. Разборка

Что мне конкретно понравилось – это колёса с солидными протекторами. То есть, предполагается, что этот самокат может использоваться в тяжелых условиях.

Однако, платы вообще не защищены от воздействия влаги, нет даже никакого лака. И вообще никаких резиновых прокладок от влаги не предусмотрено…

Руль прикручивается, его можно открутить при транспортировке:

А вот вид сзади:

Видно два предохранителя по 50 А (схема сигвея будет чуть ниже), разъем заряда аккумулятора, над всем этим – “фары” в виде светодиодов на 12 В.

Верхняя панель. На ней – основные органы управления и индикации:

Вверху – дисплей, который показывает заряд батареи, ниже – предупреждения, которые необходимо внимательно прочитать, прежде чем становиться за руль. Если что непонятно – позвонить по телефону)

Три светодиода индицируют состояние сегвея: 1 – поворот влево, 2 – поворот вправо, 3 – горизонтальное положение (положение, в котором человек может становиться и начинать движение)

Далее – ещё текст на китайском, потом замок с ключом, фото контактов которого я публиковал выше.

Снимаем колёса.

Снимаем переднюю панель.

Выглядит весьма непрезентабельно, но это только начало.

К рулевой колонке рулю, который поворачивается только вправо и влево, приделан переменный резистор, распознающий наклон руля, и дающий сигнал контроллеру на поворот.

Сопротивление – 10 кОм, линейная характеристика.

Разбираем далее, вот внутренности.

Так и хочется сказать – “потроха”

Как я уже говорил, качество сборки отвратительное. Хотя, по механике особых претензий нет.

Электронная начинка сигвея

Теперь подробнее рассмотрим электронику сигвея.

Вот фото подключения платы управления.

Силовые транзисторы – IRF4110:

Именно парочка этих транзисторов и сгорела. При этом эта пара замкнула на себя питание аккумулятора, образовав КЗ.

Рассмотрим элементы схемы подробнее.

Схема в общем не большая, разобьем её на несколько частей – приемник, контроллер, электронный гироскоп, драйвера транзисторов, силовые транзисторы, блок питания.

Микросхемки IC3, IC4 – это радиоканал, который позволяет управлять сигвеем с пульта. То есть, настраивать его, калибровать, блокировать, диагностировать.

Микросхема IC2 – контроллер ATMEGA 32A. Это сердце сигвея, точнее, мозг. Тут заложено самое главное – программа, алгоритм работы. Именно эта программа управляет вращением колёс и не дает человеку упасть.

Если контроллер – мозг, то гироскоп – это органы чувств. Гироскоп – это маленькая микросхемка INVENSENCE MPU6050. Это замечательное устройство представляет собой трехканальный измеритель положения в пространстве (наклон по трем осям) и трехканальный измеритель ускорения. Если кто помнит из физики, ускорение – это скорость изменения скорости. Честно, не понимаю, как в этот чип можно впихнуть такие измерители. Я до сих пор знал электромеханические гироскопы, а акселерометры знал только электронные. Теперь узнал, что бывают и такие, и используются очень широко, в основном в мобильной и автомобильной электронике.

На последнем фото также видно две микросхемы буферов CD4001 (это 2И-НЕ). Это для развязки контроллера и остальной схемы. Далее сигнал управления поступает на драйвера IR2184S, которые подают напряжения на затворы силовых полевиков, фото которых я давал выше.

Блок питания XL7015 – преобразователь DC-DC, из плавающего постоянного напряжения около 48В он путем преобразований на частоте несколько килогерц выдает стабильное постоянное напряжение 15В. Далее – обычная КРЕНка 7805 выдает 5 Вольт. Желтая топорная перемычка была, я тут ни при чём. А вот сгоревшая дорожка вверху справа – это путь питания 0В на управление, её пришлось восстанавливать.

Слаботочные элементы схемы сигвея соединяются через кросс-плату:

На эту плату приходят сигналы: от потенциометра руля, от кнопок наличия человека, к светодиодам панели управления. И уходят провода на главную плату.

Вот двигателя с редукторами, на оси которых непосредственно насаживаются колёса. Добротно сделано, только никаких опознавательных знаков:

Аккумулятор тоже не содержит никаких надписей:

Входят два провода для зарядки (потоньше) и два выходных провода.

Видите искореженные места? Аккумулятор вообще никак не закреплен, болтается в сигвее, и бьётся об острые края ребер жесткости.

В общем, сделано на … короче, плохо сделано, и так или иначе скорая поломка сигвея была неизбежной.

Ещё примочка – преобразователь, также валялся на дне, замотан в плёнку. Поскольку светодиоды габаритных огней рассчитаны на напряжение 12 В, а аккумулятор – на 48 В, то используется преобразователь постоянного напряжения DC-DC 48-12 В:

Закончим с устройством электроники, теперь я приведу схему, на которой показано, как это всё соединено:

Схема сигвея

На схеме показаны все элементы, фотографии которых я привел выше. Замок “зажигания” содержит два контакта, обозначенных как S1 и S2. Предохранители как бы образуют один предохранитель на 100 Ампер, но они не сработали при жесточайшем КЗ.

Ремонт segway

Ремонт сибвея свелся к замене силовых транзисторов, их драйвера, и резисторов обвязки. Также восстановлена перегоревшая дорожка, замок с ключом заменен на обычные тумблеры, и в схему включен защитный автомат на 63 А. Надеюсь, в случае чего, он спасет схему от выгорания.

Только в этом случае опять пострадает и чей-то нос.

Так что прогноз пессимистичный, покупайте только качественные вещи, особенно, если речь идёт о безопасности! Теперь понятно, почему на всех фото ездок на сигвее с надетым шлемом…

 

Езда на Segway

Езда на подобном оригинальном внедорожном сигвее (в спокойном режиме) показана на видео:

Также в видео подробно рассказано про технические характеристики этого замечательного устройства.