Elektrisches Einrad

1. Wie funktioniert ein elektrisches Einrad

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Die Fähigkeit, selbständig das Gleichgewicht zu halten, ist die faszinierendste Eigenschaft beim elektrischen Einrad und der Schlüssel zu seiner Bedienung. Um zu verstehen, wie dieses System funktioniert, ist es hilfreich, Kamens Modell für das Gerät zu betrachten – den menschlichen Körper.

Wenn man aufsteht und sich so weit nach vorne lehnt, dass man das Gleichgewicht verliert, fällt man in der Regel trotzdem nicht auf die Nase. Das Gehirn weiß, dass man nicht im Gleichgewicht ist, weil sich die Flüssigkeit im Innenohr bewegt hat. Also veranlasst es einen, seinen Fuß vorwärts zu bewegen, um einen Sturz zu vermeiden. So lange man sich nach vorne lehnt, wird das Gehirn Fußbewegungen nach vorne auslösen. Statt zu fallen, geht man vorwärts, einen Schritt nach dem anderen.

Das elektrische Einrad macht ziemlich genau dasselbe, mit dem Unterschied, dass er statt Füßen ein Rad hat, statt Muskeln einen Motor, eine Ansammlung von Mikroprozessoren statt einem Gehirn und eine Gruppe von ausgeklügelten Gleichgewichtssensoren anstelle des Gleichgewichtssinnes im Innenohr. Wie unser Gehirn, weiß das Einrad/Doppelrad, wann man sich nach vorne lehnt. Um das Gleichgewicht zu erhalten, bewegt er das Rad genau in der richtigen Geschwindigkeit und man bewegt sich vorwärts.

2. Die Fahrzeugsteuerung

Der elektrische Einrad besteht aus einem intelligenten Netzwerk aus Sensoren, mechanischen Komponenten, einem Antriebssystem und Kontrollsystemen. In dem Moment, in dem Sie auf das Gerät steigen, beginnen fünf Gyroskopsensoren und zwei Beschleunigungssensoren 100mal pro Sekunde das Gelände und Ihre Körperposition zu analysieren.

Verwendet werden spezielle Festkörper- Winkelsensoren. Diese Art von Gyroskopsensor beurteilt die Rotation eines Objektes unter Berücksichtigung des Coriolis-Effektes auf einer sehr kleinen Skala.

Mit der Corioliskraft bezeichnet man den Effekt, dass bewegte Körper in einem rotierenden Bezugssystem aus Sicht eines mitrotierenden Beobachters abgelenkt werden. Beobachtet man zum Beispiel ein Flugzeug, das scheinbar in gerader Linie fliegt, erscheint diese Linie gekrümmt, weil sich die Erde darunter bewegt.

Die meissten elektrischen Einräder verfügen über fünf Gyroskopsensoren, obwohl er eigentlich nur drei benötigen würde, um die Gewichtsverlagerung nach vorne und hinten zu steuern. Die zusätzlichen Sensoren dienen der Redundanz, um das Produkt noch zuverlässiger zu machen. Die Informationen über die Gewichtsverlagerung des Fahrers und seine Steuerbewegungen werden zusammen mit den Informationen zusätzlicher Neigungswinkel-Sensoren zum “Gehirn” des Monowheels weitergeleitet.

Das Gehirn besteht aus zwei redundanten elektronischen Schaltplatinen die jeweils mit einer Gruppe von Mikroprozessoren ausgestattet sind. Auch die Batterien und Motorwicklungen sind doppelt ausgeführt. Diese arbeiten zusammen und teilen sich die zum Antrieb notwendige Arbeitslast. Das elektrische Einrad verfügt darüber hinaus auch noch über einige zusätzliche Mikroprozessoren. Der Balance Scooter benötigt soviel Rechenkapaziät, weil es in kürzester Zeit präzise Berechnungen anstellen muss, um ein Kippen zu verhindern. Wenn eine Schaltplatine während der Fahrt ausfällt.