Устройство моноколеса и принцип работы
Перейти к содержимому

Устройство моноколеса и принцип работы

  • автор:

Моноколесо: 7 составляющих устройства и принцип работы

Как не зависеть от общественного транспорта, оставаясь мобильным и свободным в выборе маршрутов передвижения? Купить моноколесо! Например, Ninebot by Segway One S2. Со стороны такой транспорт выглядит опасным и неустойчивым – кажется, нужно прилагать неимоверные усилия, чтобы сохранять равновесие и не упасть с уницикла. На самом деле, конструкция моноколеса рассчитана на безопасную и приятную поездку, просто нужно понимать принцип работы устройства и приобрести некоторые навыки. И тогда можно не только катить по улицам, но и выезжать на грунтовые и травяные покрытия, получая наслаждение от неторопливой поездки.

моноколесо Ninebot by Segway One S2

Для многих такой вид транспорта – отличная альтернатива загруженным автобусам и трамваям при поездке на работу. Кроме этого, уницикл работает без выброса в атмосферу вредных паров, легко переносится и занимает совсем немного места в офисном помещении. Познакомиться с принципом работы и устройством моноколеса можно на примере NineBot by Segway One E+.

Корпус

Корпус моноцикла, состоящий из двух частей, изготавливается из высококачественных материалов, прочных и не склонных к деформациям. В модели Ninebot by Segway One E+ корпусу придан футуристический дизайн, подчеркнутый круговой подсветкой. Цвет пластика может быть белым или черным, оба варианта смотрятся стильно и современно.

Некоторые производители применяют для моноколес прозрачный корпус или декорируют его цветовыми накладками. Пользователи считают более практичным корпус из матового пластика – на нем не так видны царапины и потертости, как на глянцевом. Снизу корпуса вмонтированы раскладные подножки из нескользящего материала. В нерабочем состоянии подножки утапливаются в боковые стенки.

Многие модели оснащают подножки маленькими выдвижными колесами. С таким приспособлением проще научится ездить на уницикле, а если есть страх потерять равновесие, то их можно использовать во время езды постоянно.

В Ninebot by Segway One E+ корпус практически полностью прикрывает колесо, что оберегает его от попадания внутрь грязи и мелких камней.

Корпус моноколеса Ninebot by Segway One E+

Наличие освещения и ходовых огней

Не каждая модель оснащена подсветкой, но в One E+ она имеется. Круговое расположение освещения синего цвета не только украшает дизайн модели, но и обеспечивает подсветку дороги в темное время и служит элементом ночного оповещения прохожих и автомобилистов.

Использовать уницикл без осветительных сигналов может быть опасно, особенно для подростков, не придающих внимания реальным опасностям на дорогах. Несмотря на то, что скорость моноколеса невысока, но ночью, в неосвещенных местах, водителям трудно идентифицировать человека на уницикле и принять правильное решение по скоростному режиму обгона или других маневров. Кстати, оснастить свою модель опознавательной подсветкой несложно — можно купить цветные led ленты и наклеить их по контуру колеса.

Подсветка моноколеса

Накладки на корпус

Чтобы избежать повреждений ног с обеих сторон, в верхней части колеса приделаны резиновые или силиконовые смягчающие трение вставки. Они обеспечивают комфортную езду – если во время поворота нога соприкасается с корпусом, мягкие накладки не дают травмировать или ушибить косточки на ногах.

Кроме защитной функции, накладки выполняют роль декоративных элементов – они делают модель более яркой и привлекательной. Накладки присутствуют не в каждой модели, поэтому перед покупкой лучше присмотреться к моноколесу и убедиться в их наличии.

Ручка и панель управления моноколесом

От конструкции ручки зависит удобство переноски тяжелого моноколеса. В модели Ninebot by Segway One E+ ручка выглядит как стильное и эргономичное продолжение корпуса – удлиненная рукоятка, повторяющая очертания колеса. Даже вес модели (14,2 кг), не кажется слишком тяжелым для подъема и переноса с такой конструкцией ручки.

Каждый разработчик моноколес придумывает собственный дизайн ручки. Некоторые из них достаточно удобны, с другими нести уницикл дискомфортно и тяжело. При ознакомлении с понравившейся моделью всегда следует подержать аппарат на весу и немного походить с ним, оценивая удобство транспортировки.

Обычно под ручкой располагается панель управления унициклом. Стандартно она включает в себя такие элементы:

  • Кнопку включения уницикла;
  • Экран с данными заряда аккумулятора;
  • Вставка для подключения зарядного устройства;
  • Включение подсветки.

Ручка моноколеса

Интересно: для некоторых моделей можно приобрести дополнительные аксессуары (например, телескопическую ручку, как на фото выше или подставку для парковки).

Аккумуляторная батарея

Элемент, от которого зависит дальность и скорость поездки на моноцикле – аккумуляторная батарея. Чем больше емкость аккумулятора, тем больший путь можно проделать без дозарядки батареи. Например, Ninebot by Segway One E+ оснастили сдвоенной батареей с общей емкостью 320 Вч. Ее хватает на 30 км пути, а заряжается она всего за три часа.

Для тех, кто постоянно использует уницикл для поездок на работу или ежедневных прогулок, нужно просто ставить свой аппарат на ночь на зарядку, как смартфон. Так как аккумуляторный блок подсоединен к индикатору заряда на панели управления, всегда есть возможность посмотреть степень зарядки.

Хотя большая емкость аккумулятора предполагает больший вес, здесь на батарее экономить не стоит. Купив колесо с малоемкостным аккумулятором, придется все время рассчитывать свои недолгие поездки и рисковать остаться с разряженным девайсом на полдороге к дому или работе. Если такая неприятность в пути произошла, то всегда можно воспользоваться внешним аккумулятором, купленным дополнительно. Он подсоединяется к разъему для зарядки и передает свой заряд батарее.

Применяемые в моноколесе батареи отличаются хорошей переносимостью низких температур. Хранят унициклы с аккумуляторами, заряженными на 60% и при температуре 20-25 градусов. Резкие температурные изменения вредны для аккумуляторов, как и повышенная влажность.

Электромотор

Наиболее мощными считаются унициклы с электромотором в 1000 и больше Вт. Средний показатель для нормального хода считается 500 Вт, именно такой двигатель установлен в Ninebot by Segway One E+.

Устройство двигателя моноколеса стандартное: по периметру внутри колеса и на внешней стороне располагаются электромагниты. Под действием электромагнитной индукции приводится в действие ротор двигателя и запускает моноколесо. Так как двигатель встроен непосредственно в колесо моноцикла, корпус аппарата выглядит аккуратно и обладает хорошей аэродинамикой.

Приложение

Контролировать свой аппарат можно с помощью приложений, разработанных для iOS и Android. Здесь доступны такие функции:

  1. Скоростной режим поездки;
  2. Расстояние (как общее, так и с момента последнего подключения);
  3. Информационные данные по модели моноколеса;
  4. Степень заряда и емкость аккумулятора;
  5. Диагностика аппарата;
  6. Предупреждения о повреждениях;
  7. Противоугонный контроль;
  8. Общение и обмен информацией в социальных сетях.

Работать с приложением несложно. Скачанная на телефон, программа при открывании быстро синхронизируется с унициклом и выдает регистрационные данные, марку и модель выбранного моноколеса. Вся остальная работа ведется через смартфон – задаются режимы поездки, регулируется освещение, подается звуковой сигнал.

Приложения для моноколеса

Как работает моноколесо (+гироскоп)

Уницикл оборудован множеством разнообразных датчиков, основными из них являются гироскопы. Именно они удерживают моноколесо в вертикальном состоянии и реагируют на положение тела водителя. Если ездок слишком сильно отклоняется назад или вперед, то система гироскопов возвращает наклон колеса в противоположную сторону.

При наклоне туловища вперед водитель придает больше усилий передней части педалей, и уницикл набирает скорость. Откинувшись назад и усилив давление на заднюю часть подножки, водитель замедляет ход моноколеса. Таким образом, гироскопы фиксируют изменение центра тяжести, запускают электромагнитное поле, совмещая полюса магнитов (одинаковые полюса – движение вперед, разные – назад). Поворачивают колесо наклонами корпуса в сторону. Чем резче и сильнее будет наклон, тем более резко будет осуществлен поворот.

При контролируемом гироскопами движении вперед-назад водителю остается держать равновесие при боковом заваливании. Такое же умение и навык требуется при езде на велосипеде.

Начинать обучение и почувствовать работу гироскопической системы следует не спеша, постепенно прощупывая приложение усилия на педали сначала одной ногой, запоминая движения и степень нажатия, потом двумя. Становясь на колесо обеими ногами, лучше иметь рядом поддержку или делать это возле стены, за которую можно придерживаться.

Уникальность этого средства передвижения заключается в конструктивных особенностях, призванных обеспечить безопасность водителя. При слишком опасном уровне наклона тела гироскопы мгновенно фиксируют ситуацию, давая команду электромотору колеса ускорить ход, подъезжая под человека и не давая ему упасть. В любом случае, во время обучения лучше приобретать навыки удержания равновесия на небольших скоростях и не пренебрегать защитными накладками и шлемом.

Как управлять моноколесом

Будущее – за индивидуальным электротранспортом

Электровелоиспеды, унициклы и гироскутеры давно не считаются диковинкой и все чаще появляются на улицах и в парковых зонах. Это не удивительно – они не только безопасны для экологии, но и заменяют общественный транспорт, дарят мобильность и комфорт передвижения. Несколько дней обучения на моноколесе – и можно ехать по городу, слушая музыку и наслаждаясь свободой.

Главное – правильно подобрать устройство, изучить при покупке ключевые характеристики и параметры уницикла. Посмотреть показатели описанной модели можно в таблице ниже:

Моноколесо. История, принцип работы

Моноколесо – это электрическое транспортное средство, оборудованное датчиками самобалансировки, имеющее единственное колесо с подножками по бокам. В Российских правилах дорожного движения оно не рассматривается, а человек, передвигающийся на нём, сопоставляется пешеходу.

Из истории

моноцикл

Первые разработки подобной конструкции датируются 1884 годом. Тогда революционное устройство не заинтересовало инвесторов, и автор проекта был вынужден свернуть его.

На протяжении всего XX века профессиональные конструкторы и любители трудились над созданием прототипов современных моноколёс. Некоторые изобретения патентовались, но оптимальным вариант так и не был найден.

Ситуация в корни переменилась в 2010 году. Когда на выставке современной техники в Америке компания Inventist представила модель Solowheel, которая произвела фурор и распространилась по всему миру.

В наши дни моноколёса широко используются в Америке и Китае, там же и расположены крупнейшие производства. Эти устройства эксплуатируются ежедневно в качестве личного транспорта, которое можно взять с собой на работу, благодаря компактности и малому весу.

Принцип работы моноколеса

При включении гироскопы выравнивают положение колеса относительно горизонтальной и вертикальной оси, устанавливая баланс. Человек способен интуитивно управлять моноциклом при помощи наклонов собственного тела.

принцип работы моноколеса

При перемещении центра тяжести вперед колесо стремиться выровнять положение в пространстве за счёт движения в соответствующем направлении. Если немного отклониться назад, то скорость езды уменьшится или изменится траектория.

Для того чтобы остановиться, человек должен выставить одну ногу и опереться на неё.

Устройство моноколеса

Из-за полной симметрии конструкции, стороны моноколеса не подразделяются на переднюю и заднюю. Корпус изготавливается в основной из ударопрочного пластика с ручкой для переноса.

устройство моноколеса

В нём находятся:

  • Мощный электродвигатель (до 2000 Вт);
  • Аккумуляторные батареи с разъемом для подзарядки;
  • Гироскопы, реагирующие на изменение углов наклона конструкции и обеспечивающие баланс;

На верхнем основании размещены индикатор заряда батареи и кнопка включения. С обеих сторон установлены складывающиеся подножки, на которые встаёт пользователь.

Рабочие характеристики

  1. Максимальная скорость 14-35 км/ч;
  2. Мощность аккумулятора 100-1000 кВт*ч;
  3. Вес 10-20 кг
  4. Диаметр до 16 дюймов
  5. Максимальное расстояние поездки на одной зарядке 15-120 км;
  6. Дополнительные функции: обучающие дополнительные колёсики, фонарь для езды в тёмное время суток, радио, Bluetooth-колонка.

Классификация моноколёс

По типу передачи крутящего момента от двигателя к колесу различают следующие виды:

  • Прямой (более простая система передачи, меньшая вероятность поломок при низком уровне вибрации и шума);
  • Редукторный (уменьшенный размер двигателя, возможность передвигаться на дальние расстояния).

В зависимости от массы пользователя подбирается нужный диаметр колеса:

  • 12-14 дюймов при весе меньше 60 кг;
  • 14-16 дюймов при весе от 60 до 100 кг;
  • 16 дюймов подойдёт при весе свыше 100 кг.

Преимущества и недостатки

Как и любой вид транспорта, моноколесо имеет свои характерные особенности. Некоторые из них положительно сказываются на использовании, а другие заставляют задуматься о приобретении.

Минусы:

  • Сложности при освоении. Не каждый человек с первого раза способен встать и поехать. Обучение, в зависимости от навыков, может занимать до нескольких дней;
  • Невозможность эксплуатации при температуре воздуха ниже -10 градусов Цельсия;
  • Неподвижность в отключённом режиме. Если аккумулятор полностью разрядится, то придётся переносить устройство в руках, т.к. колесо автоматически блокируется.

Плюсы:

  • Мобильность и компактность. Каждая модель не требует много места для хранения, её можно брать с собой в магазин, кафе или на работу. Особенно удобно переносить благодаря ручке;
  • Проходимость. Отсутствие дорожного просвета позволяет передвигаться по любому рельефу местности. В Китае даже организованы экскурсионные туры по горам на моноскутере;
  • Маневренность. В сравнении с велосипедом, при передвижении на моноколесе не нужно выбирать удобного маршрута. Оно проедет по самым узким пешеходным дорожкам. Достаточно высокая скорость до 30 км/час ;
  • Доступный способ зарядки. Каждая сеть переменного тока напряжением 220В позволит наполнить аккумуляторную батарею;
  • Отсутствие вредных выбросов в атмосферу.

Принцип работы моноколеса

До того как мы начнем рассматривать принцип работы моноколеса, разберемся как оно устроено . Рассмотрим по отдельности его основные составляющие элементы.

1) Внешняя часть

1.1) Корпус

Корпус моноколеса изготовлен из высокопрочного пластика, устойчивого к ударам и деформациям.

1.2) Раскладные педали

В нижней части корпуса расположены раскладные педали (подножки) для ног. Некоторые модели моноколес снабжены магнитной фиксацией подножек. При подъёме подножки моноколеса, она автоматически примагничиваются к корпусу.

1.3) Удобные накладки на корпус

Во время поездки на моноколесе, корпус устройства фиксируется ногами (голенная часть) пользователя.
Для создания комфортной поездки, на боковых плоскостях корпуса, установлены специальные накладки, изготовленные из силикона, резины или другого мягкого материала.

1.4) Ручка и панель управления моноколесом

В верхней части корпуса расположена удобная ручка для транспортировки моноколеса. Под ручкой, на верхней плоскости корпуса, расположен разъем для подключения зарядного устройства, кнопка для включения и выключения моноколеса, а также индикаторное табло заряда аккумулятора.

2) Внутренняя часть

Внутри корпуса заключено одно единственно колесо, состоящие из покрышки (давление в покрышке лучше поддерживать на уровне 2,4 до 3.1 атмосферы), обода, оси и спиц. Верхняя часть колеса расположена внутри корпуса.

Также внутри корпуса расположены: аккумуляторные батареи, электромотор, гироскоп, и материнская плата (компьютер) управляющая гироскопами.

2.1) Аккумуляторная батарея

Аккумуляторная батарея моноколеса представляет собой туго изолированный блок аккумуляторов подключенных к компьютеру. При помощи компьютера происходит управление процессом разряда и заряда аккумулятора.

Чаще всего используются литий-ионные аккумуляторы фирм: Samsung, Panasonic, Sony.

Дальность хода моноколеса варьируется в зависимости от модели. От 15 км до 65 км на одном заряде. Моноколесо способно развивать скорость до 25 км/ч. Заряжается моноколесо очень быстро, для накопления полного заряда требуется всего 50 — 100 мин.
К примеру, Вы проехали на моноколесе 50 км, что уже не мало (диаметр Москвы ~40 км), решили отдохнуть и заодно подзарядили моноколесо. Подкрепились и снова в путь! Ресурс аккумуляторной батареи моноколеса также очень высок: 1500 — 2000 перезарядов.

Немало важным достоинством моноколес является устойчивость аккумуляторной батареи к низким температурам. Моноколесо почти не теряет заряд при поездке на холоде.

Многие модели моноколес оснащены рекуперативной тормозной системой, это позволяет значительно экономить заряд батареи. При торможении, спуске со склона или замедлении моноколеса будет происходить подзарядка аккумулятора.

2.2) Электромотор и гироскоп

В движение моноколесо приводится за счет электромотора с магнитным подшипником. Во внутреннем периметре колеса расположен массив катушек (электромагниты). На внешнем периметре закреплены магниты. При помощи электромагнитной индукции ротор приходит в движение.

Внутри моноколесо установлены датчики балансировки, поддерживающие нужно положение моноколеса в пространстве. Схожая технология используется в Сигвеях, но в отличие от двух колесных Сегвеев здесь колесо всего одно. Поэтому моноколеса снабжены дополнительными датчиками, контролирующими боковые перемещения и позволяющими моноколесу не падать на бок.

Принцип работы моноколеса

Управлять моноколесом очень просто. Большая часть работы Вашего тела выполняется на уровне интуиции. При наклоне корпуса тела вперед моноколесо ускоряется, при наклоне назад замедляется. Это происходит благодаря действию гироскопических датчиков, которые улавливают перемещение центра тяжести Вашего тела и, подавая сигнал на двигатель, удерживают колесо в вертикальном положении.

Сначала гироскопические датчики определяют положение моноколеса в пространстве. Затем компьютер считывает сигналы с датчиков и подает команду направить ток с аккумулятора на катушку (электромагниты) ротора. Вследствие чего возникает электромагнитное поле, воздействующее на магниты, закрепленные на внешнем контуре колеса.

У каждого магнита есть свои полюса: северный и южный. При взаимодействии одинаковых полюсов (юг-юг, север-север) магниты отталкиваются, если же взаимодействуют разные полюса (север-юг и юг-север), магниты притягиваются друг к другу.

Моноколесо начинает движение вперед, если магниты находятся в положении север-север, юг-юг. При наклоне корпуса пользователя назад, происходит смещение центра тяжести тела. Гироскопические датчики улавливают это изменение и подают сигнал на компьютер. Компьютер в свою очередь передает команду на изменение направления тока проходящего через электромагниты. Это влечет за собой смену полюсов на электромагнитах, создавая пары север-юг, юг-север. И моноколесо начинает ехать назад.
Подробнее о том, как научиться кататься.

Вывод

Благодаря своему строению моноколесо обладает рядом преимуществ по сравнению с обычным транспортом. Компактность это главное его достоинство. Моноколесо можно взять с собой в метро или автобус, поместить в рюкзак или багажник машины, принести в торговый центр или офис.

К тому же моноколесо экологичный, быстрый и тихий персональный транспорт. А в отличие от Сегвея, путешествуя на моноколесе, Ваши руки всегда остаются свободными. Удобно говорить по телефону, выгуливать собаку или укрываться зонтом от дождя!
Посмотреть преимущества компании Sunwheel.

Моноколесо это транспорт будущего!

Моноколесо: устройство моноколеса и принцип работы

Моноколесо – инновационное средство передвижения с системой гироскопической стабилизации (самобалансировки), выполненное в виде мотор-колеса, защищенного внешним корпусом. Его популярность постоянно растет благодаря экологичности, компактности, экономичности, маневренности и мобильности.

Устройство моноколеса

Устройство моноколеса

Моноколесо, устройство которого достаточно простое, может иметь одно или два колеса. Корпус изготавливается из устойчивого к ударам, прочного пластика. Для удобства пользователя сбоку имеются мягкие накладки. Переносить моноцикл можно за удобную ручку. Вес и размеры позволяют сделать это без особых проблем. Вверху корпуса находится индикатор уровня батареи, разъем для зарядного устройства и кнопка включения и выключения. При катании ноги райдера стоят на раскладных подножках, в некоторых моделях они с магнитной фиксацией.

Как устроено моноколесо внутри? «Начинка» уницикла состоит из аккумулятора (в большинстве случаев это литий-ионный элемент), электрического мотора, датчиков балансировки (гироскопов) и контроллера или материнской платы для управления моноциклом.

Полного заряда аккумуляторной батареи хватает на 15-65 км пути, для каждой модели этот показатель свой. Скорость может достигать 25 км/ч.

Принцип работы моноколеса

Разберемся, как работает моноколесо. После включения аппарата гироскопы фиксируют положение устройства в пространстве относительно вертикальной и горизонтальной плоскости, передавая соответствующие сигналы на контроллер. Для осуществления начала движения пользователь должен сделать небольшой наклон тела вперёд, за счёт чего изменяется общее положение гироскутера в пространстве. Данное изменение фиксируется датчиками, информация принимается и обрабатывается материнской платой, после чего она направляет команду АКБ послать ток на катушку ротора. Появляется электромагнитное поле, которое воздействует на находящиеся на внешнем контуре агрегата магниты. Это осуществляется для того, чтобы выровнять положение моноцикла за счёт движения в соответствующем направлении. Таким образом начинается движение. Все эти операции выполняются за доли секунды.

Принцип управления моноколесом заключается в наклонах тела в нужную сторону и надавливании ступни на подножку. То есть, чтобы ехать прямо нужно наклониться вперед; чтобы ехать задним ходом или остановиться – назад. Скорость езды зависит от величины наклона и силы надавливания.

Принцип работы моноколеса

Итак, моноколесо, принцип действия которого базируется на функционировании гироскопических датчиков, избавит от необходимости долго стоять в пробках и позволит быстро добраться до нужного места. Кроме того его можно взять в общественный транспорт или перевозить в багажнике автомобиля. Отсутствие ручки, как у сигвеев, дает возможность разговаривать по телефону или, к примеру, выгуливать собаку. Моноколесо — транспорт будущего, который доступен уже сегодня!

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *