Продолжаем строительство…
Пока додумываются элементы рулевого управления и подвески передних колёс, полным ходом идёт создание системы контроля и управления двигателем и остальными системами трайка.
Что?
Начнём с самого начала и подумаем: что мы должны контролировать и чем управлять, находясь в трайке? Первое, что приходит в голову, думая о транспортном средстве вообще — как это ни банально, положение относительно земли. Водитель должен:
- Быть всегда на определённой высоте от земли;
- Быть максимально защищён несущими элементами кузова от влияния внешней среды и при аварии;
- Испытывать минимальные нагрузки от неровностей дороги, на виражах и при аварии.
Все эти качества создаются рамой и системой подвески колёс. Рама построена по принципу «вокруг водителя». Другими словами, основной элемент — каркас вокруг водителя с креплениями для узлов и агрегатов. С рамой всё просто: начертил и сварил. С подвеской тоже проблем нет, на данном этапе активное вмешательство в её работу не предусматривается. Этими системами водитель не управляет.
Хорошо. У нас есть каркас. Он крепко стоит на трёх точках. Теперь для движения нам нужны: механизм руления передними колёсами, тормоза и контролируемая тяга. Разберём всё по порядку.
Рулевой механизм собран из частей: рулевой вал от ВАЗ-2108, остальное — самодельное. Эта система пока так же остаётся только под прямым управлением водителя. Возможно в будущем будет реализовано АПУ (активное подруливающее устройство), уже есть мысли переделки под это ВАЗовский ЭУР.
Тормозная система, наверное, сама ответственная, поэтому тут так же всё без особых изменений и вмешательств. Вся система — барабанная, механическая. Рабочая система — все 3 колеса, стояночная — заднее. БК (бортовой компьютер) получает только данные о состоянии, но управляется она только водителем, механически.
Тяга. Мотор-колесо от японского скутера при небольшой массе и небольшом количестве деталей даёт трайку нужную тягу, хотя и обладает рядом недостатков. У него большая неподрессоренная масса, поэтому нагрузки на детали из-за неровностей дороги большие. И автоматическое сцепление привносит ряд неудобств. Например, движение накатом возможно только после практически полной остановки (сцепление выключается примерно на 3000 об/мин двигателя, это 5-7 км/ч). Отстуствие заднего хода и сложность его реализации (об этом отдельно, в другой части) — большой минус. Но достоинства их перевешивают: компактность, минимум деталей, небольшой вес, простота обслуживания и ремонта. Да и нету другого мотора под рукой, а этот — отличный кандидат на тотальную переделку. Некоторые сведения о моторе (до доработок):
- Все изношенные детали заменены на новые(ЦПГ и коленвал в том числе).
- Мощность: ~10 л.с. при 6000 об/мин
- Питание: смесь бензин-масло.
- Генератор перепаян под 3-х фазный шунтирующий реле-регулятор. 75 Вт лампочка на холостых оборотах светит не пульсируя, без акб. Больше измерить не было возможности. 14,2 В без нагрузки и стабильные 12,4 В на всех оборотах с подключенным акб
В остальном — стандартный двухтактный, вертикальный, одноцилиндровый мотор Yamaha 3FC c воздушным охлаждением, вариатором, центробежным сцеплением и редуктором.
Т.к. система контроля и управления напрямую взаимодействует с двигателем и его системами(некоторые из которых ещё не готовы и будут описан в следующих частях), сразу надо сказать о доработках по части двигателя. Давно напрашивается переход на водяную систему охлаждения для точного контроля его состояния. Управление — через стартер, блокировку коммутатора и сервопривод дроссельной заслонки (далее СДЗ) карбюратора. В планах — фундаментальное изменения двигателя и, соответственно, органов контроля и управления. Об этом в отдельной части, а может даже статье.
Для чего?
Для чего это всё? Для водителя. Для удовольствия от вождения. Для экспериментов! В итоге должно получиться шустрое одноместное транспортное средство для движения как по дорогам, так и среднему бездорожью, надёжная связка механики и электроники под полным контролем водителя, удобная база для экспериментов и испытаний новых узлов и агрегатов.
Другими словами, водитель, находясь внутри, будет уверенно себя чувствовать на стоянке и в движении, полностью контролировать состояние всех систем и просто почувствовать себя в умной машине.
Для чего нужно было начинать всё с нуля? Почему не взять какой-нибудь квадроцикл или багги и не построить на его базе? Опять же, у всех конструкций есть и достоинства и недостатки. Именно такая схема была выбрана не просто ради экстравагантности. В ней оптимально сочетаются простота, надёжность, устойчивость и лёгкость. А наличие большей части деталей делает создание не таким уж дорогим удовольствием как кажется.
Как?
Итак, как же всё описанное выше осуществить? Нужны органы управления, все датчики и БК, который будет обрабатывать данные с них и выполнять команды водителя.
Более конкретно чем должен управлять БК на данном этапе:
- Стартом и остановкой двигателя.
- Дроссельной заслонкой.
- Температурой двигателя (через насос и вентилятор).
- Сигнальными и осветительными приборами.
И что должен контролировать:
- Обороты двигателя.
- Скорость движения.
- Уровни воды и топлива.
- Температуру двигателя (через датчики температуры в двигателе и радиаторе).
- Органы управления у водителя.
Для начала этого вполне хватит. Далее можно будет вмешиваться в другие системы трайка и подключать их к БК.
Общая схемы подключения всей шелухи:
1, 2 — передняя блок-фара;
3 — собственно, компьютер;
4 — сигнал;
5 — блок кнопок на руле;
6 — блок кнопок на щитке;
7 — насос ситемы охлаждения;
8 — датчик температуры в радиаторе;
9 — задняя блок-фара;
10 — АКБ 12V*7Ah;
11 — катушка зажигания со свечёй;
12 — СДЗ;
13 — жгут проводов от генератора, стартера и датчик температуры в двигателе;
14 — датчик уровня охл.жидкости;
15 — датчик уровня топлива;
16 — монтажная панель.
БК в сборе:
Режимы работы
Так как прямой привод от ручки газа будет заменён на педаль с потенциометром, то сам принцип управления двигателем меняется. Водитель регулирует не положение дроссельной заслонки, а обороты на колесе (т.е. непосредственно скорость движения). По сути, нужно построить робота, который командами управляет движением, а сам управляется водителем через органы управления внутри. Для основных режимов работы двигателя в БК есть свои.
Запуск. Действия БК зависят от состояния двигателя. Если он холодный, заводится первый раз, то запуск проходит в обычном режиме, на ХХ. Если эта попытка не удалась, то следующий запуск будет в принудительном режиме.
Прогрев. Если двигатель холодный и в панели Settings включен «Автоматический прогрев», то включается режим работы на ХХ (БК не откликается на изменение положения потенциометра) до тех пор, пока температура не выйдет в рабочий режим (для данного типа двигателя — 90°С).
Активное управление. Основной режим работы. Двигатель в этом режиме работает плавно, без скачков (для спокойной, городской езды). Максимальные обороты ограничены, скорость — не более 60 км/ч.
Режим «SPORT». Максимальная мощность на колесе. Ограничения отключены. В панели Settings находится блок для параметров этого режима.
Во время работы БК постоянно проверяет жизненно важные показатели двигателя (температуры, уровни и т.д.). Если превышены допустимые параметры, то БК лишь информирует о неполадках. При критических показателях скорость плавно сбрасывается, аварийно выключается и включаются аварийные огни до перезагрузки. Все значения настраиваются в панели Settings.
Интерфейс
В качестве устройства вывода рассматривал: отдельный ЖК-экраны для Arduino, Android-устройство и ноутбук с Ubuntu. В продаже не оказалось дисплея нужного размера, да и выводов свободных для подключения нет. Под андройд в Corona SDK начал создавать приложение для работы с БК, но моя консоль ExeQ NET напрочь отказывается подключать USB-Host, поэтому этот вариант отложен до появления хорошего планшета.
В итоге было решено пока подключать ноутбук по USB. И так как я сам web-программист, то начал писать оболочку на PHP. Да, я знаю, что это не лучший выбор, но в итоге и от него отказался из-за проблем с задержками выполнения команд. На данный момент выбор пал на среду Processing. Весь код в скетчах, как и для ардуины. Интуитивно понятен, исчерпывающее описание с примерами на сайте, не было никаких проблем.
Главная панель в интерфейсе на стадии примерки:
С работающим двигателем:
Есть и консоль для отладки:
Принципиальная схема, процесс сборки и описание программной части БК и интерфейса в следующей части.
Автор: TimTester
