Come è fatto un hoverboard?

Gli hoverboard sono veicoli a due ruote autocontrollate che funzionano a batterie. Questi hoverboard simili a manubri sono apparsi per la prima volta nel film “Ritorno al futuro” nel 1989, ma sono nati come prodotto commerciale e sono diventati popolari pochi anni fa. Anche se gli hoverboard in uso oggi non possono “librarsi”, sono molto interessanti quando si tratta di comprendere l’applicazione di vari sensori. Sono chiamati anche “scooter autobilanciati”.

La tendenza delle tavole hover è iniziata da quando è stata mostrata come un mezzo di trasporto fittizio per vederla diventare solo molto tempo dopo una realtà, tutto grazie alla tecnologia. Nato come una moda delle celebrità, ora ha raggiunto le strade e le case dei cittadini comuni. È in uso e richiesto da alcuni anni ormai, e da allora ha dovuto affrontare molti problemi che hanno inciso sulle sue vendite.

Sono stati segnalati infortuni causati dall’uso scriteriato, alcuni dei primi modelli di scarsa qualità sono esplosi e si è pensato in alcuni paesi di vietarli, il che ha trascinato la sua tendenza verso la discesa. Dopo aver affrontato tutti questi problemi ed essere risorto dalle ceneri, questo scooter autobilanciante è ora disponibile sul mercato in versioni affidabili e sicure.

Non così richiesto come una volta, ma è senz’altro popolare tra bambini e adolescenti. Ideale per le persone (in particolare la classe lavoratrice) che vogliono viaggiare per brevi distanze e avere un bell’aspetto mentre lo cavalcano, gli hoverboard sono riemersi con successo e promettono di rimanere come un veicolo comune personale per parecchio tempo.

Cosa c’è dentro un hoverboard?

Un hoverboard contiene parecchi componenti. In un hoverboard standard, troverai quanto segue:

  • Una batteria
  • Una scheda logica (motherboard)
  • 2 giroscopi (uno per ogni ruota)
  • 2 sensori di inclinazione e velocità (nelle ruote)
  • 2 motori (uno per ogni ruota)

Ci sono poi anche dei sensori infrarossi e, in alcuni modelli, dei led e un altoparlante bluetooth. Ma è ora di spiegare più in dettaglio cosa sono queste cose.

I pacchi batteria

La batteria è la centrale elettrica del tuo hoverboard. Senza di essa, non saresti in grado di guidare il tuo hoverboard. Quasi tutti gli hoverboard utilizzano batterie agli ioni di litio tra 36V e 42V. Le batterie agli ioni di litio sono spesso usate nei veicoli elettrici perché sono leggere e hanno un’alta densità di energia, offrendo più chilometraggio per carica in un piccolo pacchetto.

Le batterie agli ioni di litio si scaricano anche molto più lentamente rispetto ad altri tipi di batterie. Anche se lasci il tuo hoverboard nella polvere per mesi, puoi tornare subito a un hoverboard quasi completamente carico. Sono oggi disponibili varie scelte per questo componente, ma la batteria più comunemente utilizzata per un hoverboard è da 36 V 4400 mAh a ioni di litio.

Nella maggior parte degli hoverboard, le batterie agli ioni di litio e la scheda logica si trovano su lati opposti per ridurre il calore. Ci sono stati casi di tavole che hanno preso fuoco durante la guida; questi sono probabilmente dovuti alla cattiva posizione e isolamento della batteria. Molti degli hoverboard di bassa qualità che si sono incendiati avevano pacchi batteria di scarsa qualità e non regolamentati.

Alcuni smontaggi hanno mostrato che gli interni dei primi hoverboard di scarsa qualità hanno un pasticcio di cavi e nulla per tenere la batteria in posizione. Insomma, la maggior parte di questi problemi derivano dalle batterie, in un modo o nell’altro. Oggi esistono degli standard di sicurezza più rigorosi. In ogni caso, se decidi di acquistarne uno, verifica che abbia la certificazione CE.

I giroscopi

È qui che entra in gioco la tecnologia di autobilanciamento. Ogni ruota invia informazioni separate su velocità e inclinazione al giroscopio accanto ad essa. I giroscopi elaborano queste informazioni e le inviano alla scheda logica principale. Se il tuo hoverboard non funziona bene, è molto probabile che qualcosa non sia sincronizzato con i giroscopi. È allora che devi calibrare di nuovo il tuo hoverboard.

Una calibrazione ripristinerà lo stato corrente dei giroscopi in modo che tutti i valori tornino a zero. Molto probabilmente ciò risolverà il tuo problema. Ma i giroscopi non sono l’unico sensore di bordo. Gli hoverboard sfruttano in pratica un sensore a 9 assi, che include, oltre al giroscopio, un accelerometro e magnetometro; tutti e tre questi sensori hanno 3 assi ciascuno. Il magnetometro misura il campo magnetico rispetto al campo magnetico terrestre utilizzando il principio dell’effetto Hall.

Il giroscopio è dei tre il componente più importante, tanto che l’altro nome di questo veicolo è “Giro-scooter”. Il giroscopio misura fondamentalmente il cambiamento angolare per spostamento di massa all’interno del giroscopio. Un giroscopio meccanico è costituito da cerchi concentrici in metallo con un rotore al centro mentre un giroscopio elettronico, che viene utilizzato per la maggior parte delle applicazioni, inclusa questa, è leggermente diverso.

Esso utilizza l’effetto di Coriolis: quando una massa si muove in una particolare direzione con una particolare velocità e quando viene esercitata una velocità angolare esterna il cui asse è perpendicolare al movimento, si verificherà una forza di Coriolis che sarà perpendicolare ad entrambi, causando uno spostamento perpendicolare della massa. Questo spostamento causerà un cambiamento nella capacità e quindi la tensione ci darà un valore quantificabile corrispondente a una particolare velocità angolare.

La scheda logica

Proprio come un computer ha una scheda madre, un hoverboard ha una scheda logica. In effetti, la maggior parte dei dispositivi elettronici ne ha una. Proprio come un cervello, l’intera vita dell’hoverboard è controllata da qui. Essa riceve informazioni (ad esempio dai giroscopi) e in base a tali informazioni fornisce comandi ad altre parti della scheda.

Ad esempio, alcuni hoverboard hanno diverse modalità di guida. La modalità di guida in cui ti trovi è controllata dalla scheda logica. Anche le luci LED, il consumo energetico, le velocità e altro sono controllati da qui. Pure il pulsante di accensione / spegnimento invia un segnale alla scheda logica, accendendo o spegnendo l’unità. Per dirla semplicemente, la scheda logica lega insieme tutti gli altri pezzi.

Le ruote e i motori

Di solito, un hoverboard ha due motori. Uno in ogni ruota. Ciò consente alle due ruote di accelerare e muoversi indipendentemente l’una dall’altra a velocità diverse. Se non fosse così, non saresti in grado di voltarti. Ogni ruota è dotata di sensori che leggono la velocità (rpm) e l’inclinazione in qualsiasi momento durante la guida. Questa informazione è ciò che viene inviato ai giroscopi. Potrebbe sembrare solo una ruota, ma in realtà vi è una tecnologia dietro le quinte.

I sensori IR sono sensori molto comuni che utilizzano i raggi infrarossi per ottenere i dati riflessi dall’oggetto per misurarne la presenza e la distanza dal sensore, e possono essere utilizzati per molte applicazioni. I sensori di inclinazione e velocità misurano la velocità delle ruote in movimento in rpm (giri al minuto) e inviano i dati al giroscopio e alla scheda logica per controllare la velocità.

La tecnologia all’interno della pedana

Sotto le pedane del tuo hoverboard ci sono due interruttori su ciascun lato. Questi interruttori vengono utilizzati per rilevare come ti muovi sull’hoverboard. C’è un interruttore situato nella parte anteriore e uno nella parte posteriore. Una volta attivati ​​questi interruttori, gli interruttori dicono alle ruote del mezzo di accelerare in una particolare direzione.

Ad esempio, se inclini il piede destro in avanti sulla pedana e il piede sinistro all’indietro, accadrà quanto segue: l’interruttore anteriore destro si attiva, dicendo alla ruota destra di accelerare in avanti; l’interruttore posteriore sinistro si attiva, dicendo alla ruota sinistra di accelerare all’indietro. Questo, a sua volta, farebbe girare la tua tavola a sinistra sul posto.

Ora, più ti inclini in una particolare direzione, maggiore sarà l’inclinazione che le ruote percepiranno. Queste informazioni vengono passate al giroscopio e alla scheda logica. Ciò si traduce in una guida fluida e graduale. A seconda di quanto ti stai inclinando in una direzione, l’accelerazione seguirà di conseguenza. Se questa non fosse una caratteristica dell’hoverboard, anche la minima inclinazione porterebbe la tavola a piena velocità in una direzione.