Hoverboard internals + circuitry

Scrittore britannico di fantascienza Arthur C. Clark ha detto che…

Qualsiasi tecnologia sufficientemente avanzata è indistinguibile dalla magia.

A prima vista di uno scooter auto-bilanciamento che potrebbe essere vero. Ma una volta che si prende uno sguardo più da vicino, la magia del hover-board è semplicemente l’espansione di una scienza che è stato inventato diverse centinaia di anni fa. La tecnologia potrebbe essere diventata più piccola, ma i principi di base rimangono gli stessi.

Comprendere l’anatomia di un Hoverboard

Per aiutare a visualizzare come funziona un dispositivo di auto-bilanciamento pensa a bilanciare una scopa usando una sola mano. Per prima cosa, devi trovare il centro dell’equilibrio delle scope. Come oscilla potrebbe essere necessario regolare i movimenti per mantenerlo costante. Ora, prova a correre in avanti tenendo la scopa. Le forze aggiuntive di movimento sbilanceranno ulteriormente la scopa ma, fintanto che è possibile compensare tali forze, è possibile mantenere la scopa equilibrata.

Per bilanciare la scopa devi sapere due cose. In primo luogo, dove si muove il centro di gravità, e in secondo luogo, come compensare questo. I pannelli del piede su un hover-board funzionano più o meno allo stesso modo. Le variazioni minute nella distribuzione del peso vengono rilevate e inviate al motore che fornisce il contatore di potenza alle ruote per mantenerti in posizione verticale.

Simile al bilanciamento della scopa, per mantenerti in posizione verticale, la hover-board deve sapere dove si trova il centro di gravità. Questa conoscenza deriva da due pezzi di tecnologia. L’accelerometro e un giroscopio.

Il sistema nervoso: Giroscopi & Acceleromoters

Un giroscopio è un dispositivo dall’aspetto complesso costituito da tre bande rotanti circolari, un asse e un rotore rotante. La scienza non è particolarmente nuova e viene utilizzata in tutto, dalle biciclette alla navigazione aerea.

Ciò che è nuovo è il piccolo giroscopi che può essere montato in chip di computer. Vi siete mai chiesti come i telefoni intelligenti sanno in che modo si trovano ad affrontare e capovolgere automaticamente l’immagine per essere il modo giusto? La risposta è micro elettro-meccanici semi conduttori (MEMS) o mini giroscopi; e sono solo una tecnologia per cui i dispositivi di trasporto personale sono in debito con gli sviluppatori di telefoni cellulari.

Con l’aiuto di MEMS hover-schede sono in grado di rilevare la loro posizione in relazione al pavimento. Sfortunatamente, non possono rilevare se sono in movimento o meno. Che viene da accelerometri. Tre di questi possono essere montati in un chip con la capacità di misurare il movimento in sei direzioni.

Combinando le informazioni degli accelerometri, che misurano il movimento, con il giroscopio, che misura la posizione gravitazionale, consente al dispositivo di misurare i suoi movimenti precisi in relazione al suo ambiente. La vera meraviglia della tecnologia moderna è la sua capacità di interpretare quei movimenti che viene dal software.

Il cervello: Schede logiche & Software

Il software su questi dispositivi è ciò che separa i buoni prodotti da quelli cattivi. I componenti fisici sono abbastanza facili da copiare, ma il software di controllo giusto è estremamente difficile da replicare senza ricorrere alla pirateria. Questo è uno dei motivi per cui un hover-board knock-off si sentirà a scatti o risponderà in modi strani ai cambiamenti di movimento.

Tutte le schede hover sono dotate di una scheda logica, a volte indicata come scheda madre. Il componente principale della scheda logica è il processore. Questo misura i dati degli accelerometri e MEMS in tempo reale regolando le istruzioni di coppia al motore e mantenendoti equilibrato.

Se il processore o i MEM sono realizzati a basso costo, il relè di informazioni sarà più lento e meno reattivo. Inoltre, se la tua hover-board ha una modalità di allenamento, la scheda logica è ciò che imposta i limitatori alla gestione della reattività, dell’accelerazione e della potenza.

La relazione tra la scheda logica, i sensori e il motore è ciò che ti mantiene in equilibrio. Quando il MEMS e l’accelerometro rilevano lo spostamento del centro di gravità, il processore invia informazioni al motore per aumentare o diminuire la potenza. Allo stesso modo, quando si aumenta la velocità esercitando pressione tramite i pannelli del piede, la scheda logica invierà una richiesta di maggiore potenza dai motori.

La scheda logica è il cervello del dispositivo, ma la brawn proviene dai motori elettrici. Questi motori sono solitamente contenuti all’interno delle ruote. Questo è il motivo per cui tutte le schede hover hanno due motori. Quando si gira, più potenza viene inviata a un motore, o ruota, rispetto agli altri causando a girare. La taratura inefficiente tra i motori può essere la ragione di uno scarso controllo, movimenti vibranti o strappi.

Il muscolo: Motori elettrici

I motori elettrici non sono una nuova tecnologia e li puoi trovare ovunque. Il tuo frigorifero utilizza un motore elettrico, così come la tua lavatrice. La tecnologia si basa su due magneti a barre che, quando viene data una carica elettrica, si attraggono o si respingono a vicenda. Ciò causa un movimento circolare che può essere utilizzato per alimentare le ruote.

Come regola generale, un motore più potente si traduce in una scheda più veloce. Anche se, altri aspetti come la coppia o l’efficienza dell’utilizzo di tale potenza, possono influire anche sulle prestazioni. Un motore 1000W con ruote mal fatte non sarà efficace come un motore più piccolo con parti efficienti.

Il motore elettrico è rimasto più o meno lo stesso dagli anni Novanta, anche se i progressi nelle trasmissioni a catena, nelle pulegge e negli alberi degli ingranaggi li hanno resi più efficienti. La ragione per cui i motori elettrici stanno entrando in proprio nel 21 ° secolo è la tecnologia che si sta sviluppando intorno a loro-non ultimo dei quali la batteria al litio.

Il cuore: Batterie al litio

Come ho già detto in precedenza, l’industria dei trasporti personali è in debito con l’industria della telefonia per gran parte della sua tecnologia. La spinta a produrre componenti più piccoli, sottili e leggeri in linea con le tendenze ha portato a una significativa ricerca sulla tecnologia delle batterie. Il risultato è stata la batteria agli ioni di litio e, negli ultimi anni, la batteria al litio a base di silicio ancora più efficiente.

La tecnologia delle batterie al litio è ciò che ha reso vitali i dispositivi di trasporto personale alimentati elettricamente. La tradizionale batteria al piombo è ancora la più economica ma richiede molto spazio. Lo spazio equivale a più peso e i motori elettrici, che sono meno potenti delle loro alternative a benzina, lottano per fare i conti con il peso delle batterie al piombo.

Batterie agli ioni di litio sono portatili e leggeri con la capacità di fornire una carica decente. Prendono anche solo poche ore per caricare tra le corse. Le moderne schede hover possono essere dotate di batterie sostituibili rapidamente che sono abbastanza piccole e abbastanza leggere da portare nello zaino.

Tirando tutto insieme

L’ultimo componente di un hover-board, ma forse il più importante, è i comandi a pedale. Questi sono stati sviluppati da Shane Chen, il padre dei moderni scooter autobilancianti. Usano la luce infrarossa per dire al motore di impegnarsi o meno. Quando si preme in avanti la luce infrarossa è cut-off impegnando il motore, quando ci si appoggia indietro si ricollega riducendo la potenza.

L’innovativo sistema di controllo è ciò che rende questi prodotti così desiderabili e facili da usare. Ma è davvero una combinazione di tutta la tecnologia che li ha resi così tanto successo. Hover-schede si basano su una perfetta armonia di diverse caratteristiche chiave. I MEMS e gli accelerometri devono lavorare in tandem per rimanere in piedi. Il chip di elaborazione nella scheda logica deve essere abbastanza potente per elaborare i dati in tempo reale, mentre il motore deve essere abbastanza reattivo per regolare la coppia alla goccia di un cappello.

Tutti questi processi avvengono in un batter d’occhio e, per l’osservatore casuale, potrebbe sembrare una magia. In effetti, è il rapido sviluppo della tecnologia portatile, come gli smartphone, che ha inaugurato una nuova era di trasporto personale legittimo e verde. La parte finale dell’equazione è il pilota, che regola i muscoli del core pur rimanendo equilibrato, per azionare il sistema di controllo.

Con una tale miriade di processi l’unità per la qualità è importante. Se anche un solo componente è fuori sincrono può pasticciare con l’intero sistema. Questo è un problema ben documentato nella comunità di hover-board con il richiamo del prodotto di 2016 e clienti insoddisfatti con hover-board che non funzionano o hanno controlli scadenti.

Per sperimentare correttamente questa tecnologia devi essere disposto a investire in marchi legittimi. Hover-boards sono disponibili a prezzi stracciati, ma questi avranno probabilmente sistemi imperfetti o componenti mal fatti. Questi tendono a de-legittimare l’industria nel suo complesso. Investire un po ‘ di più in un hover-board ben fatto e professionale farà un mondo di differenza per la tua esperienza di guida e probabilmente funzionerà meno a lungo termine. Come 2017 si chiude, abbiamo già visto alcuni sviluppi fantastici in termini di sicurezza e prestazioni che promette un eccellente 2018 per l’industria hover-board. Rimani aggiornato con le ultime notizie qui.

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