Longboard électrique traçable : 16 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:09

Ce projet consiste en un longboard électrique qui retient le parcours à l'aide d'un raspberry pi. Ces sessions sont conservées dans une base de données mySQL et sont affichées sur mon site web qui a été réalisé avec le microframework 'Flask'.

(C'est un projet scolaire qui se fait en 3 semaines)

Étape 1: Matériaux et outils

Ce projet nécessite des compétences en soudure et coûtera environ 500 €.

Matériaux:

Tous les matériaux et les liens vers les fournisseurs se trouvent dans la feuille de nomenclature.

Outils:

• Fer à souder + étain
• Pinces
• Pistolet à colle chaude
• Jeu de tournevis et de clés allen
• Un pincet peut être utile parfois
• Coupe-fil/dénudeur

Un tour, une découpeuse laser et une imprimante 3D sont utilisés dans ce projet !

Étape 2: Changement des roues et préparation du camion

Tout d'abord, j'ai retiré ces petites roues blanches de mon longboard. Ensuite, j'ai retiré les roulements à billes et les ai mis dans les roues orange de 90 mm.

Le camion sur lequel le moteur sera monté a besoin d'un petit réglage. La roue avec la roue dentée ne rentre pas sur le camion du longboard que j'avais acheté, j'ai donc dû couper environ 1 cm avec un tour.

et les a montés sur les camions, à l'exception de la roue avec l'engrenage (j'ai choisi au hasard la droite, à l'arrière).

Étape 3: Couper et souder le support de moteur

J'ai fait le support moteur en aluminium avec un cutter laser aux dimensions de l'image ci-dessus.

Le positionnement de la monture est important. Il doit être incliné autant que possible sans toucher la planche et comme j'ai un gros moteur, l'angle n'est-il pas si grand. Il se trouve que je connais un soudeur donc au début il l'a soudé un peu et ensuite pour tester le positionnement, j'ai poussé les trucks d'un côté à l'autre pour voir s'il touchait la planche.

Une fois toute ma planche terminée, j'ai fait un essai et le support du moteur s'est détaché, ce qui explique pourquoi mon moteur aura l'air endommagé sur les photos à venir;) Après cela, j'ai demandé à ma connaissance de le souder complètement.

Étape 4: Montage du moteur et de la courroie

Utilisez 4 des caractères gras M4 * 14 pour monter le moteur sur le support.

Après cela, vous devez fixer la poulie du moteur à 12 dents sur l'arbre du moteur. Assurez-vous que le petit gras est sur la partie plate de l'arbre !

Maintenant, pouvez-vous prendre l'une des courroies et la mettre autour de la poulie, prendre la roue avec l'engrenage et la faire tourner jusqu'à ce que toute la courroie soit autour de l'engrenage.

Serrez l'écrou au camion pour que votre roue ne tombe pas et c'est tout.

Étape 5: Schémas de câblage

Les composants électroniques ont été connectés selon les schémas ci-dessus.

Le premier est un schéma complet de l'électronique.

Le deuxième schéma montre toutes les connexions de la partie longboard électrique, le 6s UBEC à 12V passe au schéma suivant. Ce diagramme montre le circuit des lumières et des capteurs contrôlés par le Raspberry Pi.

Comme vous l'avez probablement déjà vu, l'écran tft a un en-tête femelle qui occupe de nombreuses broches. Broches dont nous avons besoin pour la communication série avec le module GPS. J'ai donc soudé les fils aux broches dont nous avons besoin (image 4-6) à un en-tête femelle qui se branche sur le Pi.

Étape 6: Branchement du BMS

J'ai utilisé comsa42 ses intructables pour le schéma de connexion.

J'ai utilisé un Balance Board BMS (système de gestion de la batterie) pour charger mes lipo afin que je puisse les laisser dans mon boîtier et les charger avec un «chargeur intelligent» via une prise DC étanche

J'ai soudé deux câbles pour un port de charge sur le BMS, l'un sur le P- (noir) et l'autre sur le P+ (rouge). (Ces câbles n'ont pas besoin d'être aussi épais car il ne passera que 2 ampères la borne de recharge)

REMARQUE: Au début, j'ai utilisé une prise CC avec des vis, mais je l'ai remplacée plus tard par la prise CC étanche de la nomenclature. Ne soudez pas encore la prise ou vous aurez un problème une fois que vous voudrez la mettre dans votre logement.

J'ai connecté les deux batteries en série avec l'une des "prises en série XT60 2 pack" que j'ai achetées. J'ai branché cette embase mâle dans une embase femelle et j'y ai soudé un fil rouge et noir épais. Le fil rouge va au B+ et au BMS et le noir va au B-.

Puis les câbles d'équilibrage pour les batteries. J'ai utilisé deux des câbles d'équilibrage achetés et débranché le fil d'équilibrage rouge pour la batterie un et le dernier fil noir pour la batterie deux des deux côtés. Nous n'en avons pas besoin car ce sont les mêmes que les fils de batterie épais, que nous avons déjà connectés. Puis soudez-le dans le bon ordre comme sur le schéma.

REMARQUE: Au milieu, j'ai connecté la masse avec le positif de la batterie suivante, mais ce n'est pas vraiment nécessaire, car le connecteur en série le fait déjà.

Étape 7: Interrupteur marche/arrêt (touche de boucle)

Au lieu d'acheter un interrupteur anti-étincelles à 60 dollars, j'ai fabriqué une clé de boucle. Le principe est simple. Vous faites une interruption dans le circuit et pour allumer la carte, branchez le connecteur anti-étincelles XT90 et le circuit est fermé, sans aucune étincelle.

J'ai d'abord soudé un fil à la prise mâle (image 2-4), puis des connecteurs à balles de 3,5 mm à la prise femelle XT90.

Pour le connecter aux batteries, j'ai utilisé un connecteur XT60 mâle vers un connecteur XT60 femelle mais avec une interruption dans le fil rouge. Ensuite, j'ai soudé des connecteurs bullet aux extrémités où j'ai coupé le fil en deux, afin que je puisse brancher l'en-tête XT90 femelle au lieu de le souder directement au câble. Alors branchez-le et le tour est joué, l'interrupteur marche/arrêt est terminé.

Étape 8: VESC, indicateur de batterie et UBEC Connecor

J'ai fait mon propre "3 en parallèle à 1 connecteur" en collant 3 en-têtes XT60 ensemble (photo 1) et en soudant un fil aux positifs de l'arbre et un fil aux négatifs de l'arbre (photo 2-6). Ensuite, j'y ai soudé un connecteur mâle et protégé les câbles nus avec du ruban adhésif noir. (photo 7-9)

VESC et indicateur

Souder une prise mâle XT60 aux câbles d'alimentation VESC et aux câbles de l'indicateur de pourcentage/tension de batterie.

uBEC

Débranchez 2 câbles d'équilibrage et soudez l'extrémité mâle à une prise mâle XT60. Les extrémités femelles se connectent au côté entrée de l'uBEC (convertisseur de tension).

REMARQUE: j'avais coupé les fils de la balance un peu plus court, mais c'était une erreur, alors laissez-les intacts;)

Étape 9: Capteur de moteur à Vesc

Utilisez deux des câbles pas à pas pour connecter le capteur du moteur au VESC. Le moteur a 5 broches, 2 pour l'alimentation et une arborescence pour les capteurs à effet Hall (1 broche par capteur à effet Hall).

Retirez les quatre câbles du côté à 4 broches et prenez un fil supplémentaire d'un deuxième câble pas à pas, coupez-les un peu plus court et soudez quelques broches mâles à l'extrémité. Mettez-les dans le bon ordre comme sur les photos

Utilisez des tubes thermorétractables et du ruban adhésif pour tout sécuriser ! Lorsque cela est fait, il ne reste plus qu'à les mettre dans le bon ordre du VESC au moteur.

Étape 10: Alimentation Raspberry Pi

Nous avons besoin d'un convertisseur 12V vers 5V qui alimentera le raspberry pi via USB, j'ai donc tout de suite pensé à un chargeur de voiture. C'est une solution économique et pratique.

REMARQUE: avant de l'ouvrir, vous devez vous assurer de vous rappeler quel est le port pouvant fournir 2,1 ampères, car le Pi en a besoin.

Retirez donc l'autocollant et dévissez le haut de la charge de voiture, puis desserrez la goupille en bas. Ensuite, il s'ouvrira facilement, soudez le ressort (+12V) et l'objet incurvé en métal (GND) en vrac et remplacez-les par 2 de ces fils d'équilibrage (soudez le côté mâle au PCB).

Lorsque cela a été fait, j'ai vérifié si tout était correct en connectant une prise DC aux fils et en la branchant sur une alimentation de mon stip LED et en mesurant la tension de sortie USB (Les deux externes sont +5V et GND).

Si tout est correct, vous pouvez masquer les pièces métalliques nues avec des tubes thermorétractables et du ruban adhésif.

REMARQUE: Vérifiez la polarité sur le chargeur, car elle peut être différente.

Étape 11: Câblage du Pi, des lumières et du GPS

Maintenant, la puissance pour les lumières.

Nous recevons 12V de notre uBEC et nous en avons besoin pour nos feux avant, feu arrière et chargeur de voiture. Le raspberry pi ne peut pas fournir assez de courant ni de tension pour alimenter les LED, nous devrons donc utiliser un transistor. Le 12V servira d'alimentation et le raspberry pi les allumera et s'éteindra en contrôlant la base du transistor NPN (2N222: photo 2) donc soudons-le à une carte de prototypage.

Tout d'abord, tout le feu arrière est à l'arrière du longboard et le raspberry pi viendra à l'avant donc le câble devra être rallongé (photo 3-5). Le feu arrière a 3 fils. Noir (négatif), jaune (feu de course/feu arrière), rouge (feu de freinage/stop). Mais comme il n'y a qu'une très petite différence entre le frein et le feu de position, j'ai choisi d'utiliser le fil rouge et de laisser le jaune tranquille. Mettez un long fil mâle dans le métal fourni du feu arrière et pliez-le ensemble jusqu'à ce que le fil ne puisse plus se détacher. Faites ceci pour le fil noir et rouge.

Pour les feux arrière, soudez-les en parallèle. Puis la planche de prototypage. Soudez les extrémités femelles des deux fils d'équilibrage à la carte et utilisez un fil de cuivre pour répartir le 12V sur toute la carte. Ajoutez ensuite les transistors, un pour les feux avant et un pour les feux arrière. Collecteur -> 12V, émetteur -> GND en base à une résistance puis à un fil avec une extrémité femelle, qui s'adaptera sur les broches GPIO Raspberry pi (pin 20&21). Le chargeur de voiture peut être alimenté par le 12V, puis mettez un câble USB dans la bonne entrée USB et placez l'extrémité micro usb dans le raspberry pi.

Connexions GPS:

PI GPS

3.3V -> Vin

GND -> GND

RX -> TX

TX -> RX

REMARQUE: Seules les 2 broches de base du transistor ont besoin d'une résistance externe pour limiter le courant. Les lumières n'en ont pas besoin car elles sont intégrées aux leds.

Étape 12: Logement

J'ai enveloppé les pièces qui vont ensemble dans des feuilles de plastique pour m'assurer que tous les fils étaient sécurisés et qu'il est plus facile de mettre i dans le boîtier par la suite. J'ai conçu toutes les pièces dans l'inventeur et les ai imprimées avec mon imprimante 3D. Tous les fichiers d'inventeur (.ipt) et les fichiers d'imprimante/slicer (.stl) sont fournis. Les dessins sont très basiques.

Face arrière (pièces de longboard électrique)

Vous pouvez mettre l'indicateur de batterie et la prise femelle XT90, puis placer la boîte en plastique. Une fois le boîtier collé, j'ai fixé la prise XT90 avec de la colle chaude pour qu'elle reste collée lorsque l'interrupteur est tiré vers l'intérieur et l'extérieur. J'ai également ajouté une vis à l'intérieur du boîtier juste à côté du mur où la prise XT90 est fixée afin que le mur ne puisse pas être enfoncé lors du branchement de la clé de boucle.

L'antenne du module gps est longue, très longue. J'ai donc gardé les deux extrémités hors de la boîte et plié le fil dans cette partie du boîtier.

REMARQUE: utilisez des petites vis qui ne sont pas plus longues que le longboard est épais !

Une fois que c'était bon, j'ai remplacé ma prise DC de test par une prise étanche. J'ai soudé des fils avec des connecteurs bullet femelles aux fils et des connecteurs bullet mâles sur les fils qui sont attachés à la carte BMS. Encore une fois, les fils n'ont pas besoin d'être aussi épais car le chargeur ne délivre qu'environ 2 ampères. Il sera aussi plus facile de brancher la prise jack dans le boitier avec quelques fils plus petits…

Face avant (raspberry pi avec GPS et lumières)

Faites glisser l'écran à l'arrière du boîtier. Placez tous les câbles à l'intérieur du boîtier et vissez-le. Vous voudrez peut-être aussi mettre du papier d'aluminium ou quelque chose entre l'antenne et le Raspberry Pi, car il était très magnétique et les ordinateurs n'aiment pas toujours ça.

REMARQUE: Faites attention lorsque vous glissez l'écran tft dans le boîtier, afin de ne pas endommager les câbles qui contrôlent le toucher. ça m'est arrivé…

Étape 13: Configuration de base Pi

Tout d'abord, nous avons besoin d'une carte SD avec Raspbian. Vous pouvez télécharger raspbian à partir d'ici. Une fois celui-ci téléchargé, nous pouvons installer Raspbian sur la carte SD. Vous pouvez installer le logiciel en utilisant Win32Discmanager ou Etcher sur votre ordinateur.

Une fois installé, vous devrez ajouter un fichier appelé 'ssh' sans extension pour activer le SSH sur le pi. Une fois cela fait, vous pouvez démarrer votre framboise et l'ajouter à votre réseau.

Le pi n'aura pas de connexion à votre réseau donc vous devrez définir une adresse APIPA, c'est l'adresse IP que le pi aura lorsqu'il n'aura pas de connexion à un réseau. Ouvrez le fichier 'cmdline.txt' sur la carte SD et ajoutez une adresse APIPI. Par exemple: 'ip=169.254.10.5'.

REMARQUE: assurez-vous que tout se trouve sur une seule ligne ou cela ne fonctionnera pas !

Mettez la SD dans le PI, ajoutez un câble réseau de votre pi à votre ordinateur, puis branchez l'alimentation.

Ensuite, vous pouvez utiliser Putty ou si vous utilisez un mac, utilisez simplement le terminal pour créer une connexion SSH.

ssh [email protected]

Ajout d'une connexion sans fil:

Pour ajouter un nouveau réseau à votre pi, vous pouvez taper cette commande:

echo ENTRER_ VOTRE_MOT DE PASSE | wpa_passphrase ENTER_YOUR_SSID >>

/etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf

Après un redémarrage, vous devriez pouvoir trouver votre adresse IP sur votre routeur et vous connecter à votre pi via ssh avec cette adresse IP.

ssh pi@IP_FROM_PI

Trouver toujours votre adresse IP est un peu ennuyeux, alors configurons un nom d'hôte afin que nous puissions l'utiliser à la place (bonjour l'installation est requise sur Windows PC pour cela).

sudo raspi-config nonint do_hostname CHOOSE_A_HOSTNAME

REMARQUE: Pour utiliser le nom d'hôte à l'avenir, vous devez saisir la règle SSH comme ceci:

ssh USER@YOUR_HOSTNAME.local

Nous devons être sûrs que le système et les packages de pi sont à jour:

Entrez la commande suivante pour vous en rendre compte:

sudo apt-get update && sudo apt-get upgrade

Étape 14: placez le projet sur votre Pi

Nouvel utilisateur

J'ai créé un nouvel utilisateur 'longboard' pour ce projet:

Nous devrons aller à la racine pour cela

sudo -i

Adduser longboard Nouveau mot de passe: > l0ngb0@rd Nom complet: > longboard électrique

Vous pouvez laisser le reste vide. Comme ensuite, nous devrons donner à l'utilisateur 'longboard' les droits de sudo

adduser longboard sudo

Ensuite, nous retournerons à notre utilisateur de longboard

sur le longboard

Paquets

Installation de certains packages pour le projet. Forfaits pour héberger le site web une base de données

python3 -m pip install --user --upgrade pip==9.0.3

sudo apt install -y python3-mysqldb mysql-server uwsgi nginx uwsgi-plugin-python3 rabbitmq-server

Base de données de connecteurs, site Web de packages et bibliothèques pour détection GPS/tijdzone

python -m pip install mysql-connector-python argon2-cffi Flask Flask-HTTPAuth Flask-MySQL mysql-connector-python passlib argon2 libgeos-dev pytz tzwhere

Configuration de la base de données

Vérifier l'état de mysql

statut sudo systemctl mysql

En entrant cette commande, vous pouvez voir que MySQL n'écoute que sur 127.0.0.1 -> non accessible depuis le réseau, uniquement local (sur pi le self).

ss-lt | grep mysql

Démarrer le client en tant que roo

sudo mysql

Créer des utilisateurs:

CRÉER UN UTILISATEUR 'project-admin'@'localhost' IDENTIFIÉ PAR '@min_l0ngb0@rd';

CRÉER UN UTILISATEUR 'project-longboard'@'localhost' IDENTIFIÉ PAR 'l0ngb0@rd';

Création de la base de données et définition des privilèges:

CRÉER UNE BASE DE DONNÉES longboard_db;

ACCORDER TOUS LES PRIVILÈGES SUR longboard_db.* à 'project-admin'@'localhost' AVEC OPTION GRANT; > GRANT SELECT, INSERT, UPDATE, DELETE ON longboard_db.* TO 'project-longboard'@'localhost'; > PRIVILÈGES DE FLASH;

Exécutez le script sql pour créer les tables, il créera également un utilisateur par défaut pour le site Web:

(nom d'utilisateur: longboard, mot de passe: test):

source \home\logboard\longboard\longboard_db.sql;

sortie

Testez si l'exécution du fichier a fonctionné:

echo 'afficher les tables;' | mysql longboard_db -t -u projet-admin -p

Créer un répertoire 'longboard' et cloner mon projet depuis github

longboard mkdir && longboard cd

git clone

Si vous avez utilisé le même nom de répertoire et le même utilisateur que moi, vous ne devriez pas ajuster les fichiers dans le répertoire conf.

Si vous ne l'avez pas fait, vous devez ajuster les fichiers (> sudo nano conf/filename.extension)

Une fois les chemins corrects, vous devez copier les fichiers dans le répertoire système. Il y a des services d'arbres.

• Un pour le site du kiosque sur le localhost.
• Un pour le module gps avec connexion à la base de données
• Un pour le site disponible sur votre réseau

sudo cp conf/project1-*.service /etc/systemd/system/

sudo systemctl daemon-reload > sudo systemctl start project1-* > sudo systemctl status project1-*

Lorsque tout va bien, vous devez les activer pour qu'ils démarrent automatiquement lorsque le pi démarre:

(Si l'étape précédente échoue, vous devez vérifier les chemins dans les fichiers de configuration)

sudo systemctl enable project1-*

Configuration du service nginx:

• copiez conf/nginx dans 'sites-available' (et donnez-lui un meilleur nom)
• supprimer le lien vers la configuration par défaut
• lien vers le nouveau config/nginx
• redémarrer pour activer les modifications

sudo cp conf/nginx /etc/nginx/sites-available/project1

sudo rm /etc/nginx/sites-enabled/default > sudo ln -s /etc/nginx/sites-available/project1 /etc/nginx/sites-enabled/project1 > sudo systemctl restart nginx.service

Vérifiez si nginx a survécu:

état sudo systemctl nginx.service

Une fois cela fait, vous devriez avoir un serveur Web sur l'adresse IP de votre pi disponible sur votre réseau et un site sur l'hôte local pour démarrer et arrêter la session hors ligne.

Étape 15: Configuration du mode Kiosque Raspberry Pi

Installation de paquets

sudo apt-get install chromium-browser x11-xserver-utils unclutter

Entrez le fichier de démarrage automatique de l'utilisateur pi:

sudo nano /etc/xdg/lxsession/LXDE-pi/autostart

Vous devrez commenter (mettre un # devant la ligne) la règle existante:

#@xscreensaver -no-splash

Ensuite, ajoutez ces lignes sous la ligne de l'économiseur d'écran

@xset est désactivé

@xset -dpms @xset s noblank @chromium-browser --noerrdialogs --kiosk https://127.0.0.1:8080/ --overscroll-history-navigation=0 --incognito --disable-pinch

Appuyez sur ctrl-O puis ctrl-X pour écrire et quitter le fichier et tapez maintenant:

sudo raspi-config

De là, accédez à boot_behaviour et modifiez ce paramètre pour démarrer en mode bureau et connectez-vous en tant qu'utilisateur pi par défaut.

REMARQUE: pour sortir du mode kiosque, vous pouvez saisir

navigateur sudo killall chrome.

Cela fermera toutes les instances du navigateur Chrome.

Étape 16: Comment ça marche

Lorsque le pi démarre, vous verrez l'adresse IP sur l'écran tft ainsi qu'une liste de tous les utilisateurs de la carte.

Vous pouvez démarrer une session hors ligne via cet écran. Vous pouvez également contrôler vos lumières. Si vous tapez l'adresse IP dans votre navigateur, vous arriverez à l'écran de connexion. Vous pouvez vous connecter avec l'utilisateur par défaut 'board' (mot de passe: test). ou vous pouvez créer un nouveau compte. Une fois terminé, vous verrez votre tableau de bord. Ici vous pouvez voir votre itinéraire de voyage et la distance totale, le temps de trajet. Si vous allez dans l'onglet longboard, vous pouvez voir l'emplacement actuel du tableau, vous pouvez basculer vos lumières et vous pouvez commencer à enregistrer une session. Une fois que vous avez cliqué sur « démarrer la session », le PI déterminera constamment l'emplacement et l'enregistrera dans la base de données jusqu'à ce que vous appuyiez sur « arrêter la session ». Si le GPS n'a pas de repère, la session ne peut pas démarrer, vous recevrez une alerte en haut de l'écran. Vos séances seront affichées sur une carte google.

Finaliste du concours Make it Move