Hoverboard internals + circuitry

Der britische Science-Fiction-Autor Arthur C. Clark sagte, dass…

Jede ausreichend fortschrittliche Technologie ist von Magie nicht zu unterscheiden.

Auf den ersten Blick eines selbstbalancierenden Rollers könnte das wahr sein. Aber wenn man genauer hinschaut, ist die Magie des Schwebebretts einfach die Erweiterung einer Wissenschaft, die vor mehreren hundert Jahren erfunden wurde. Die Technologie mag kleiner geworden sein, aber die Grundprinzipien bleiben gleich.

Die Anatomie eines Hoverboards verstehen

Um zu visualisieren, wie ein selbstbalancierendes Gerät funktioniert, sollten Sie einen Besen mit nur einer Hand ausbalancieren. Zuerst müssen Sie die Mitte der Besen Balance zu finden. Wenn es schwingt, müssen Sie möglicherweise Ihre Bewegungen anpassen, um es ruhig zu halten. Versuchen Sie nun, mit dem Besen vorwärts zu rennen. Die zusätzlichen Bewegungskräfte bringen den Besen weiter aus dem Gleichgewicht, aber solange Sie diese Kräfte ausgleichen können, können Sie den Besen im Gleichgewicht halten.

Um den Besen auszugleichen, müssen Sie zwei Dinge wissen. Erstens, wo sich der Schwerpunkt bewegt, und zweitens, wie man das kompensiert. Die Fußplatten auf einem Schwebebrett funktionieren auf die gleiche Weise. Winzige Änderungen der Gewichtsverteilung werden erkannt und an den Motor gesendet, der den Rädern Gegenkraft verleiht, um Sie aufrecht zu halten.

Ähnlich wie beim Besenausgleich muss das Schwebebrett wissen, wo sich der Schwerpunkt befindet, um Sie aufrecht zu halten. Dieses Wissen stammt aus zwei Teilen der Technologie. Der Beschleunigungsmesser und ein Gyroskop.

Das Nervensystem: Gyroskope & Beschleunigungsmesser

Ein Gyroskop ist ein komplex aussehendes Gerät, das aus drei kreisförmigen rotierenden Bändern, einer Achse und einem sich drehenden Rotor besteht. Die Wissenschaft ist nicht besonders neu und wird in allem verwendet, von Fahrrädern bis zur Navigation in Flugzeugen.

Neu sind die winzigen Gyroskope, die in Computerchips eingebaut werden können. Haben Sie sich jemals gefragt, wie Smartphones wissen, in welche Richtung sie zeigen, und das Bild automatisch umdrehen, um den richtigen Weg nach oben zu finden? Die Antwort ist mikroelektromechanische Halbleiter (MEMS) oder Mini-Gyroskope; und sie sind nur eine Technologie, für die persönliche Transportgeräte den Handyentwicklern zu verdanken sind.

Mit Hilfe von MEMS können Schwebebretter ihre Position in Bezug auf den Boden erfassen. Leider können sie nicht erkennen, ob sie sich in Bewegung befinden oder nicht. Das kommt von Beschleunigungsmessern. Drei davon können in einen Chip eingebaut werden, der Bewegungen in sechs Richtungen messen kann.

Durch die Kombination der Informationen der Beschleunigungsmesser, die die Bewegung messen, mit dem Gyroskop, das die Gravitationsposition misst, kann das Gerät seine präzisen Bewegungen in Bezug auf seine Umgebung messen. Das wahre Wunder der modernen Technologie ist ihre Fähigkeit, diese Bewegungen zu interpretieren, die von Software kommt.

Das Gehirn: Logikboards & Software

Die Software auf diesen Geräten unterscheidet gute von schlechten Produkten. Die physischen Komponenten sind leicht zu kopieren, aber die richtige Steuerungssoftware ist extrem schwierig zu replizieren, ohne auf Raubkopien zurückzugreifen. Dies ist einer der Gründe, warum sich ein Knock-Off-Hoverboard ruckartig anfühlt oder auf seltsame Weise auf Bewegungsänderungen reagiert.

Alle Hoverboards sind mit einer Hauptplatine ausgestattet, die manchmal auch als Motherboard bezeichnet wird. Die Hauptkomponente der Hauptplatine ist der Prozessor. Diese misst die daten von die beschleunigungsmesser und MEMS in echtzeit anpassung drehmoment anweisungen, um die motor und halten sie ausgewogene.

Wenn der Prozessor oder MEMS billig hergestellt werden, wird die Informationsweiterleitung langsamer und weniger reaktionsschnell sein. Wenn Ihr Hoverboard über einen Trainingsmodus verfügt, setzt das Logic Board die Limiter für Reaktionsfähigkeit, Beschleunigung und Leistung.

Die beziehung zwischen dem logic board, sensoren und motor ist, was hält sie balancing. Wenn das MEMS und der Beschleunigungsmesser eine Verschiebung Ihres Schwerpunkts erkennen, sendet der Prozessor Informationen an den Motor, um die Leistung zu erhöhen oder zu verringern. Wenn Sie die Geschwindigkeit erhöhen, indem Sie Druck über die Fußplatten ausüben, sendet das Logic Board eine Anfrage nach mehr Leistung von den Motoren.

Das Logic Board ist das Gehirn des Geräts, aber die Muskeln kommen von den Elektromotoren. Diese Motoren sind normalerweise in den Rädern enthalten. Deshalb haben alle Hoverboards Doppelmotoren. Wenn Sie drehen, wird mehr Leistung an einen Motor oder ein Rad gesendet als an den anderen, wodurch Sie sich drehen. Eine ineffiziente Kalibrierung zwischen den Motoren kann der Grund für schlechte Kontrolle, vibrierende oder ruckartige Bewegungen sein.

Der Muskel: Elektromotoren

Elektromotoren sind keine neue Technologie und Sie können sie überall finden. Ihr Kühlschrank verwendet einen Elektromotor, ebenso wie Ihre Waschmaschine. Die Technologie beruht auf zwei Stabmagneten, die sich bei elektrischer Ladung gegenseitig anziehen oder abstoßen. Dies verursacht eine kreisförmige Bewegung, die zum Antreiben von Rädern verwendet werden kann.

Als Faustregel gilt, dass ein stärkerer Motor zu einem schnelleren Board führt. Andere Aspekte wie das Drehmoment oder die Effizienz der Nutzung dieser Leistung können sich jedoch ebenfalls auf die Leistung auswirken. Ein 1000-W-Motor mit schlecht gefertigten Rädern ist nicht so effektiv wie ein kleinerer Motor mit effizienten Teilen.

Der Elektromotor ist seit den neunziger Jahren weitgehend gleich geblieben, obwohl Fortschritte bei Kettenantrieben, Riemenscheiben und Getriebewellen sie effizienter gemacht haben. Der Grund, warum Elektromotoren im 21.Jahrhundert zur Geltung kommen, ist die Technologie, die sich um sie herum entwickelt – nicht zuletzt die Lithiumbatterie.

Das Herz: Lithium-Batterien

Wie ich bereits erwähnt habe, ist die persönliche Transportindustrie der Telefonindustrie für einen Großteil ihrer Technologie verpflichtet. Das Bestreben, kleinere, dünnere und leichtere Komponenten im Einklang mit den Trends herzustellen, führte zu bedeutenden Forschungen zur Batterietechnologie. Das Ergebnis war die Lithium-Ionen-Batterie und in den letzten Jahren die noch effizientere Lithium-Batterie auf Siliziumbasis.

Die Lithiumbatterietechnologie hat elektrisch betriebene Personentransportgeräte lebensfähig gemacht. Die traditionelle Blei-Säure-Batterie ist immer noch die wirtschaftlichste, benötigt aber viel Platz. Platz bedeutet mehr Gewicht und Elektromotoren, die weniger leistungsstark sind als ihre Benzinalternativen, kämpfen mit dem Gewicht von Bleibatterien.

Lithium-Ionen-Batterien sind tragbar und leicht mit der Fähigkeit, eine anständige Ladung zu liefern. Sie benötigen auch nur wenige Stunden, um zwischen den Fahrten aufgeladen zu werden. Moderne Schwebebretter können schnell austauschbare Batterien enthalten, die klein genug und leicht genug sind, um sie in Ihrem Rucksack zu tragen.

Alles zusammenziehen

Die letzte Komponente eines Schwebebretts, aber vielleicht die wichtigste, sind die Fußschalter. Diese wurden von Shane Chen, dem Vater moderner selbstbalancierender Roller, entwickelt. Sie verwenden Infrarotlicht, um dem Motor mitzuteilen, dass er einrasten soll oder nicht. Wenn Sie nach vorne drücken, wird das Infrarotlicht vom Motor abgeschnitten, wenn Sie sich zurücklehnen, wird die Stromversorgung wieder hergestellt.

Das innovative Steuerungssystem macht diese Produkte so begehrenswert und einfach zu bedienen. Aber es ist wirklich eine Kombination aus all der Technologie, die sie so erfolgreich gemacht hat. Hoverboards setzen auf eine perfekte Harmonie mehrerer Hauptmerkmale. Die MEMS und Beschleunigungsmesser müssen zusammenarbeiten, um richtig auf dem Laufenden zu bleiben. Der Verarbeitungschip im Logic Board muss leistungsstark genug sein, um die Daten in Echtzeit zu verarbeiten, während der Motor schnell genug reagieren muss, um das Drehmoment auf Knopfdruck einzustellen.

All diese Prozesse passieren im Handumdrehen und für den zufälligen Beobachter mag es wie Magie erscheinen. Tatsächlich ist es die rasante Entwicklung tragbarer Technologien wie Smartphones, die eine neue Ära des legitimen, umweltfreundlichen Personentransports eingeläutet hat. Der letzte Teil der Gleichung ist der Fahrer, der seine Rumpfmuskulatur anpasst, während er ausgeglichen bleibt, um das Steuerungssystem zu bedienen.

Bei einer solchen Vielzahl von Prozessen ist das Streben nach Qualität wichtig. Wenn auch nur eine Komponente nicht synchron ist, kann dies das gesamte System beeinträchtigen. Dies ist ein gut dokumentiertes Problem in der Hover-Board-Community mit dem Produktrückruf von 2016 sowie unzufriedenen Kunden mit Hover-Boards, die nicht funktionieren oder schlechte Kontrollen haben.

Um diese Technologie richtig zu erleben, müssen Sie bereit sein, in legitime Marken zu investieren. Hover-Boards sind zu Tiefstpreisen erhältlich, aber diese werden wahrscheinlich unvollkommene Systeme oder schlecht gefertigte Komponenten haben. Diese neigen dazu, die Branche als Ganzes zu legitimieren. Wenn Sie ein wenig mehr in ein gut gemachtes, professionelles Hoverboard investieren, wird dies Ihr Fahrerlebnis erheblich verbessern und auf lange Sicht wahrscheinlich billiger. Zum Abschluss des Jahres 2017 haben wir bereits einige fantastische Entwicklungen in Bezug auf Sicherheit und Leistung gesehen, die ein hervorragendes Jahr 2018 für die Hoverboard-Branche versprechen. Bleiben Sie auf dem Laufenden mit den neuesten Nachrichten hier.

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