Ist dieses Bremssteuerungsschema sinnvoll?

Ich nehme an einem Studentenprojekt teil, bei dem wir kleine tragbare Fahrzeuge bauen, beginnend mit einem Pocketbike und einigen Materialien. Wir dürfen auch Teile selbst kaufen.

Unser aktueller Plan ist es, ein motorisiertes Longboard zu bauen (mit 49-ccm-Benzinmotor, wirklich gefährlicher Plan, ich weiß!).

Was wirklich cool wäre, wäre, Lastzellen vorne und hinten zu haben, um Gas und Bremsen zu steuern. Das Gas und die Bremsen werden über Drähte gesteuert, und ein Versuch, die zum Bremsen erforderliche Kraft zu messen, ergab ein Ergebnis von etwa 20 N.

Also dachte ich: "Vielleicht können wir eine Art proportionale Zugmagnete bekommen und sie an einen Steuerkreis und an die Drähte anschließen". Und jetzt habe ich einen Schaltplan für eine solche Schaltung skizziert. Das Ganze gibt es HIER!

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

• Links reduziere (dividiere) ich die Versorgungsspannung mit einem Potentiometer zur Kalibrierung nach drei Unsicherheiten: 1. Die Verstärkung des Operationsverstärkers. 2. Das genaue Gewicht des Fahrers. 3. Die Vorspannung der billigen chinesischen flachen Wägezelle.

• Beachten Sie, dass ich versucht habe, den Sensor als Wheatstone-Brücke zu modellieren, und den Zustand davon mit einem kleinen Pot-Meter in einem der unteren Arme der Brücke.

• In der Mitte leite ich dann das winzige Zwei-Volt-Signal rückkopplungsfrei in einen Operationsverstärker.

• Nach dem Operationsverstärker habe ich eine Diode platziert, die eine Vorwärtsreferenzdiode darstellen soll, die im Grunde nur eine feste Spannung (idealerweise) subtrahiert, die etwa die Hälfte des Gewichts des Fahrers ausmacht, damit das Board nicht leicht beschleunigt und gleichzeitig bremsen, und natürlich um zu vermeiden, dass es beschleunigt oder bremst, wenn Sie im Leerlauf stehen.

• Dann gibt es einen Widerstand, der so dimensioniert ist, dass er den Basis-Emitter-Strom des Transistors begrenzt, der den Strom zum Aktuator einschaltet, der den Draht zieht. Ich habe den Aktuator vorerst durch einen Induktor dargestellt.

Praktischerweise wird die Kalibrierung durchgeführt, nachdem der Fahrer das Board bestiegen hat. Er/sie wird sich nach unten beugen und das Pot-Meter (das, wie ich annehme, zwischen vorderem und hinterem Pedal geteilt werden kann) langsam drehen, bis die Aktuatoren beginnen, an den Drähten zu ziehen, und dann wieder ein Stück zurück, damit die Transistoren dies nicht tun Lecken Sie zu viel Strom durch die Aktuatoren und entleeren Sie die Batterie zu schnell.

Beachten Sie, dass eine strenge Linearität zwischen Last und Beschleunigung keine Voraussetzung ist, obwohl eine gewisse Vorhersagbarkeit und ein vernünftiges Verhalten schön wären. Es ist vor allem ein Lernprojekt. (In Wirklichkeit würden wir Elektromotoren und eine digitale Schaltung verwenden, nehme ich an.)

Meine Frage ist also nur: Macht das überhaupt Sinn?

Ich habe konkrete Zweifel:

• Einige der Sensoren, über die ich gelesen habe, geben "Eingangsimpedanz" und "Ausgangsimpedanz" beide um 1 kOhm an. Gehe ich richtig davon aus, dass der Widerstand der Arme in der Brücke ungefähr diesen Wert hat, oder ist das eine komplette Verwechslung?

• Ist es in Ordnung, die Spannung über dem Sensor zu senken, anstatt schwierige (schwer zu findende) Feedback-Tricks mit dem Operationsverstärker auszuführen, oder führt dies zu inakzeptablem Rauschen oder so?

• Schwankt die Verstärkung billiger Operationsverstärker so stark, dass ein Pot-Meter zur Kalibrierung ausreicht?

• Kann eine Vorwärtsreferenzdiode auf diese Weise verwendet werden?

• Wird es ein Problem sein, alle Teile dieser Schaltung mit derselben Batterie zu betreiben?

• Kann ein echter Proportionalmagnet einfach als Induktivität modelliert werden, und wenn ja, was wäre ein typischer Induktivitätswert eines solchen Geräts, das mit 5 V betrieben wird und mit einer Kraft von 20 N maximal 10 mm zieht?

• Ist ein solcher Aktuator schnell genug für eine Notbremsung, aber langsam genug, dass Sie das Fahren auf unebenem Untergrund nicht vom Brett wirft? Wenn nicht, muss ich es mit einer höheren Spannung als 5 V betreiben oder (im zweiten Fall) das Signal auf andere Weise abschwächen?

Wenn das alles Sinn macht: Wie, auf welche Weise werde ich bei dem Versuch scheitern, es umzusetzen ? (Nach Ihrer Erfahrung, das heißt.)

Ich freue mich sehr über eine Empfehlung, nach welcher Art von Aktuator ich suchen sollte. Die Handels-Websites, die ich suche, helfen mir nicht, die Suche einzugrenzen.

Vielen Dank im Voraus, dass Sie mir geholfen haben, einige Bedenken im Planungsprozess auszuräumen. Ich habe versucht, selbst Antworten zu finden, aber es scheint, dass die im Wesentlichen relevanten Erkenntnisse etwas schwer zu finden und in den Griff zu bekommen sind.

Update: Nach dem Lesen dieses Tutorials stellt sich heraus, dass es möglich ist, einen einfachen Zugmagneten zu verwenden, aber es erfordert einige Tricks. Ich denke, ein vorgespanntes, periodisches Steuersignal mit proportionaler Vorspannung und Amplitude zu erzeugen, könnte der richtige Weg sein. Und es scheint, dass ich eine sogenannte "Schwungraddiode" brauche, um den BJT zu schützen.