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Elektisches Skateboard Projekt

08 September 2018

Da elektrische Skateboards aktuell anscheinend der ultimative Trend sind, und ich soetwas natürlich schon immer cool fand musste ich mir auch eines beschaffen.

Dieses Projekt began als ich in St. Pölten zu studieren begann und jeden Tag 12 Minuten von Bahnhof zu FH zurücklegen musste. Der Weg ist zwar nich allzulange und sehr gemütlich allerdings ist es oft praktisch ihn schneller zurücklegen zu können um seinen Zug nicht zu verpassen. Oft sehe ich Leute mit elektrischen Balancescootern ("Hoverboards") unterwegs. Diese sind leider übermäßig schwer und püersönlich fiunde ich sie auch ein wenig unelegant für den "daily commute". Deshalb wollte ich ein (viel eleganteres) elektrisches Skateboard. Und meine Suche began...

Der Tesla unter den elektrischen Skateboards ist ganz klar das Boosted Board, allerdings ist das ziemlich teuer und zusätzlich ganz schön schwer. Das war nicht wirklich was ich wollte, ich wollte eher ein kleines, leichtes und wendiges Board, das ich jeden Tag im Zug mitnehmen könnte. Nach einigem Suchen fand ich dann ein Board auf Ali-Express das einigermaßen die richtige Größe hatte, ein sogennantes "Nickl" board mit einem einseitigen Hubmotor. Also wurde bestellt und für einige Zeit war dieses Board mein täglicher Begleiter.

Das Board hatte eine kleine Fernbedienung dabei, jedoch konnte man damit das Tempo nie wirklich regulieren. Das kann ziemlich unpraktisch sein wenn man zb versucht mit einer gehenden Person das gleiche Tempo zu halten. Außerdem war das Board auch alles andere als schnell, und der Moter schaltete sich schon bei der minimalsten Steigung ab.

Trotzdem fuhr ich oft mit dem Board und langsam daher wollte ich es verbessern. Zusätzlich wollte ich die Frage Hast du das selbst gebaut? endlich mit einem klaren Ja beantworten können
Nach meinem Semester in Valencia bekam ich eine motorisierte Skateboardachse mit 2 Hub motoren für nicht allzuviel Geld von einem Freund. Das war mein Startschuss um endlich loszulegen. Ich bestellte noch zwei günstige RC Motorregler und verwendete anfangs eine alte Modellautofernsteuerung. Zu Experimentierzwecken kaufte ich auch ein richtiges Pennyboard um herauszufinden wie sich das Fahren auf einem noch kleineren Board anfühlen würde. Die komplette Elektronik inclusive Batterie montierte ich in einer Jausenbox unten am Board.

Nach den ersten Tests wurde mir jedoch schnell klar, dass das kleine Board um einiges zu gefährlich war, deswegen wurde sogleich alles auf das größere ummontiert.

Die nächste Challenge war eine neue Fernbedienung. Anfangs reichte die RC remote, allerdings war die unnötig groß und zu unpraktisch um sie den ganzen Tag im Rucksack herumzuschleppen.

Mit ein paar alten Fernbedienungsteilen begann ich mir eine neue zu bauen. Ich fand schnell ein paar nette Designs auf thingiverse. Als Prozessoren verwendete ich 2 ESP32

Mein erster Versuch war dieses Design

Die Pläne von Thingiverse waren eigentlich für ein Setup mit einem Arduino Nano und dem NRF24 Funkmodul gedacht. Allerdings wollte ich das ganze simpler gestalten und ESPNOW verwenden, ein Protokoll das von Espressif entwickelt wurde und daher sehr einfach auf den ESP32 zu implementieren ist. Nach ein paar tests hatte ich schnell eine funktionierende Übertragung.

Das Gehäuse machte jedoch immernoch Schwierigkeiten... Nach einigem weiteren Suchen fand ich dieses design, die Firefly Remote, das Design von SolidGeek, den Entwickler der Firmware für das NRF24/Nano Setup. Es verwendet einen HALL Sensor und zwei Magneten um den Geschwindigkeits-Regler zu lesen. Hallsensoren hatte ich noch herumliegen und Neodym-Magenten waren auf Amazon schnell gefunden.

Dann begann ich meine eigene Firmware für die Fernbedienung zu schreiben. Mir gefiel das Display setup von SolidGeek, also übernahm ich es teilweise. Zusätzlich begann ich es mit diversen Features zu erweitern wie zum Beispiel einem Tempomaten. Nach einiger Zeit bekam das Board auch noch zwei WS2812 Programmierbare LED Streifen

Hier ist eine Gallerie des finalen Skateboards:

Batteries

I still had these 4S batteries from my old hexacopter, so I decided to use them

The Motor Controllers

Just some very small regular 4S controllers form hobbyking

The on/off switch

Glued in with some epoxy

Motor axis

Frontside

I cut a handle in the side, this makes it especially easy to carry the board around. The handle sits right in the center of gravity

Backside

Zusatzfeatures der Fernbedienung:

Lüftersteuerung

Auf den beiden Motorreglern befindet sich jeweils ein Lüfter. Diese waren allerdings so laut, dass ich sie steuerbar gemacht habe. Jetzt schalten sie sich erst bei einer Temperatur von 40 grad in der Box ein und können mit der Fernbedienung gesteuert werden. Das die Bog geschlossen ist sind sie die meiste Zeit über eigentlich ziemlich nutzlos, allerdings hatte ich auch noch nie wirkliche Temperaturprobleme.

LED Steuerung

Die beiden LED Streifen können mit gesteuert werden und verschiedene Animationen ausgewählt werden, je nach Einstellung auf der Fernbedienung.

Tempomat

In diesem Modus kann das Board seine aktuelle Motorleistung halten ohne, dass man das Rad auf der Fernbedienung in der richtigen Position halten muss. Trotzdem muss aus Sicherheitsgründen der Totmannsschalter gedrückt bleiben

Steuer Modus

Der Steuer Modus ist immernoch ein wenig experimentell. Er sollte eine Lösung für das Problem sein wenn man gerne hätte dass das Skateboard wie ein Hund vor einem herfährt während man selbst gehen kann um mit Leuten zu plaudern. Um das zu erreichen war mein Plan die beiden Motoren unterschiedlich stark anzusteuern, um auf diesem Weg die Richtung des Boards zu kontrollieren. Dabei dient ein Lagesensor in der Fernbedienung als Steuereingabe. Meine bisherigen Tests haben ergeben, dass das ganze um einigen besser auf Schotter funktioniert als auf Asphalt.

Limit Modus

Der Limitmodus kann aktiviert werden wenn man zum Beispiel kurz einen Nicht-Skateboarder fahren lassen möchte

Volle Telemetry

Auf der Fernbedienung kann man die aktuelle Geschwindigkeit, den Batterielevel der Fernbedienung und des Boards und die aktuelle Temperatur der Elektronikbox ablesen.

Demo Video:

(Der Shutter war leider ein bisschen schneller als die OLED refreshrate...)

Meine Firmware findet sich aktuell hier
Bei Fragen schreib mir einfach ein Email :-]