DIY打造Arduino架構電動滑板
- 簡介 & 步驟 1 – 設計
- 步驟 2 – 製造零件
- 步驟 3 – 連接電氣系統
- 步驟 4 – 編寫代碼並上傳至 Arduino
- 結論
步驟 3 – 連接電氣和電子系統
DIY電動滑板上的電源和控制硬體分為電氣系統 和 控制電子裝置。電氣系統由向控制電子裝置和馬達提供電流的電池，以及將電池和馬達連接到控制電子裝置的電線組成。控制電子裝置包括電子速度控制器（ESC）、Arduino微控制器（滑板的“大腦”）和無線雙手柄遙控接收器。
滑板的電氣系統接線非常簡單。但是，在開始之前，最好在長板上佈置好不同的物理零件，這樣就能很清楚地看到在哪裡進行緊固件連接和接線，同時還能幫助您確定用於電池連接到電子裝置的電線的長度。
按照下圖將元件放置在滑板上，並在它們之間進行電氣連接。
圖11：滑板的電氣佈局。串聯的兩節LiPo電池連接到ESC，ESC可以與無刷馬達和Arduino連接供電
首先，使用12 AWG導線和一些與電池上的連接器合適的連接器，從電池的端子進行連接。我們將兩個電池串聯起來，為滑板提供22伏的電源。
圖12：由於我購買的電池帶有子彈頭連接器，所以我創建了一個互補型連接器，將它們串聯起來
一個子彈頭連接器外殼的“薄”側連接到另一個子彈頭連接器外殼的“厚”側。透過將一個電池的正極引腳與另一個電池的負極引腳連接，我們可以透過兩塊3S電池創建出一個“6S”或6節串聯的電池。
將電池的電源線和地線連接到ESC的電源線和地線。ESC將依次為馬達和Arduino供電。如果馬達的電線長度不足以插進ESC的三相電線，請使用相同的12號線來構造跳線，以連接ESC和馬達。
將控制電子裝置連接在一起會更複雜一些。Arduino直接從ESC的內建電池消除器電路（BEC）獲取電源，BEC是ESC的內建電路，可將輸入電池的電壓轉換為運行連接到ESC的控制器和接收器的較低電壓。
按照下圖連接所有電子裝置！
圖13：Arduino的完整接線示意圖。請注意連接到雙手柄 I2C引腳的兩個4.7kΩ上拉電阻
從ESC的外殼中伸出的伺服電纜為三根不同顏色的電線：紅色為來自BEC的電源線，約為5伏；白光為來自速度控制器的訊號線，Arduino將透過該訊號線將脈衝寬度調製（PWM）訊號發送到速度控制器以調節馬達轉速；黑色為BEC的接地線。
- 首先，將紅色電源線連接到Arduino的 Vin引腳。您可以透過將一根跳線插入Arduino的母頭中或透過將跳線直接焊接到Vin引腳孔進行連接。可能您已經想到了，對地線要進行類似的連接操作。
- 將BEC的接地線連接到Arduino上的任何接地引腳。這兩個連接完成後會形成一個閉合電路，為Arduino供電。
- Arduino和ESC之間最後需要連接的是訊號線。訊號線是Arduino 和ESC之間的PWM控制通道。Arduino調製由ESC解調的脈衝訊號，以實現對提供給馬達的電源的快速轉換。只能將Arduino上標有“~”的特定數位輸出用於PWM控制。我選擇使用數位引腳9，將ESC伺服電纜的白光訊號線連接到該引腳。
現在，您已經完成了ESC 和Arduino之間的所有連接，接下來我們可以把注意力放在Arduino和Wii雙手柄（騎手用來控制滑板的掌上型遙控器）的介面連接上。雙手柄旨在與Wii遙控器連接並與之通信，所以我們必須對其進行破解以作為滑板的控制器。如果您仔細看一下無線雙手柄隨附的接收器，您會發現其公連接器內部有六個引腳。下圖是連接器的引腳排布：
我們將使用延長線纜來對每個引腳進行連接：
- 首先，對延長線纜進行剪切，剩下的線纜長度足夠與母端相連。將線纜剪切一半左右即可。
- 剝去大約2英寸長的外部白光絕緣層，您會發現內部有五條不同顏色的被一些防護層包裹的電線。小心地對防護層進行剪切，直到只剩下五根電線：
圖14：剝離後的延長線纜，其中五根內部電線上焊接了跳線。在延長線纜中較小的電線根據其用途進行了顏色編碼，但是所有延長線纜的顏色標識方式都不相同！
- 由於所有的雙手柄延長線纜的內部接線都沒有使用相同的顏色，因此您必須使用萬用表確定線纜中的哪根線與母連接器上的哪個引腳相對應。非常重要的一點是，母連接器的引腳排列是公連接器的引腳排列的鏡像。這意味著頂行的外側引腳排列將被交換，底行的外側引腳也將被交換，而這兩行中間的兩個引腳保持不變。
確定了引腳對應的電線後，您需要將電源線、接地線、資料線和時脈線分開並分別連接到Arduino上。第五個引腳將不會在本專案中使用。
- 電源線和接地線可以分別連接到Arduino的5V和接地引腳。
由於Arduino透過I2C與雙手柄接收器進行通信，我們需要透過將延長線纜連接到Arduino的I2C引腳、類比引腳0和類比引腳1來建立資料和時脈的連接。想要瞭解更多有關I2C通信的知識，請查看本課程。
- 將資料（SDA）線連接至Arduino的類比引腳4，將時脈（SCL）線連接至Arduino的類比引腳5。
- 電子裝置組裝的最後一步是在資料和時脈線上添加一些4.7kΩ的上拉電阻。這些上拉電阻能夠使資料線和時脈線保持在有效邏輯電平上，從而防止“浮動引腳”干擾Arduino與接收器之間的通信。
我們已經完成了所有DIY電動滑板電子裝置的組裝工作！為了使電子裝置更加緊湊、整潔，我使用了一個小塊穿孔板來固定週邊電子裝置（ESC和雙手柄接收器）與Arduino之間的所有連接：
圖15：一個用來使Arduino的引腳連接更緊湊的小穿孔板。跳線直接焊接到Arduino的引腳上，而不是將跳線連接到其母頭上
圖16：滑板的電子裝置盒子中裝有ESC、Arduino和雙手柄的無線接收器
現在，我們要進行在Arduino上運行的軟體設計了，該軟體將雙手柄的輸入轉換為馬達轉速，從而對滑板進行驅動。
