用于電動(dòng)推動(dòng)10英尺皮劃艇的控制臺(tái)

頂板：2 ? 英寸 x 5 ? 英寸寬

前面板： 6 英寸（根據(jù)需要修剪以確保良好貼合）x 5 ? 英寸寬

底部前面板：1 ? x 5 ? 英寸寬

后面板：6 ? 英寸 x 5 ? 英寸寬

底板：5 ? x 5 ? 英寸寬

前面板安裝的角度是指前面板和頂部的90度直角必須分成4個(gè)方向。大致角度如下：頂面板和前面板之間的角度約為 55 度（每個(gè)面板的邊緣為 28 度）。底板和前面板之間的角度約為 35 度（每個(gè)面板的邊緣為 17 度）

前面板和組件的位置

?

上面顯示了前面板的草圖。它顯示了組件和控件的建議位置。3 個(gè)前面板的邊緣視圖也顯示了上面討論的角度。控制箱組件包括：一個(gè) 20 安培的電流表，在頂部面板下方安裝了一個(gè)分流器，以及一個(gè) 30 伏的電壓表。提供6個(gè)前進(jìn)速度和3個(gè)后退速度的速度控制開(kāi)關(guān)和帶指示燈的開(kāi)/關(guān)開(kāi)關(guān)也安裝在這個(gè)面板上。（這些儀表可在亞馬遜購(gòu)買(mǎi)，總價(jià)約為 20 美元）。

兩塊電路板（Cytron 和 Uno）盡可能向前地安裝在儀表下方的底板上。Uno 最靠近 USB 電纜的 1 英寸檢修孔所在的左側(cè)

5.控制箱接線

控制箱的接線用兩張圖表示。第一張圖是電源接線圖，即從電池組到 Cytron 驅(qū)動(dòng)板再到電機(jī)的接線圖。第二張圖（電子線路）顯示了控件如何連接到 Arduino Uno 微處理器和 Cytron 驅(qū)動(dòng)程序。正如接線圖所示，這兩個(gè)非?；厩乙子趯?shí)現(xiàn)。

功率圖

電動(dòng)皮劃艇電源接線圖

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從電池組的 + 端子開(kāi)始，接線圖顯示了到該端子的 3 個(gè)連接：a) 400 歐姆，? 瓦電阻，b) 電流表分流器和 c) 電壓表的 + 端子。a) 電阻連接在插入 Arduino Uno 的屏蔽板上進(jìn)行。其目的是為 Uno 提供電力。這模擬了 9 伏電池的使用。該電阻器用于將 18 伏電池電壓降低到 12 伏以下，以符合 Uno 規(guī)范。它被焊接到 9 伏電池連接器的 + 上。

b) 連接到與電流表一起提供的分流裝置的一側(cè)。分流器只是一個(gè)校準(zhǔn)電阻器，它與電流表的機(jī)制相匹配（實(shí)際上是一個(gè) 75 毫伏電壓表）。另一個(gè)分流連接到 Cytron 驅(qū)動(dòng)器的 +。Cytron 驅(qū)動(dòng)器沒(méi)有防止不正確的極性連接，因此觀察電源的極性很重要。請(qǐng)注意，電機(jī)沒(méi)有極性標(biāo)記。原因是當(dāng)電線反向時(shí)，電機(jī)只是以相反的方向運(yùn)行。兩根電線（22 號(hào)）從分流器連接到電流表。

c) 連接從電池 + 到電壓表的 +。另一根 22 號(hào)線從電池的負(fù)極連接到電壓表的負(fù)極。我們之前提到過(guò)，22 號(hào)線可以與藍(lán)色端子中的 14 號(hào)線一起壓接。在最后三個(gè)連接中，一個(gè)從電池連接到 Cytron，最后兩個(gè)從 Cytron 板連接到拖釣船電機(jī)。

這些說(shuō)明適用于兩種拖釣船馬達(dá)：

卸下固定蓋子的 6 顆螺釘。請(qǐng)注意，有 4 根電線沿著軸連接到電機(jī)：2 根大線，紅色 (+) 和黑色（它們連接到電機(jī)端子）和 2 根較小的線，白色和黃色（它們連接到電阻器）。使用 PWM 控制時(shí)不需要黑色速度控制開(kāi)關(guān)和電阻器，將按如下方式繞過(guò) - 將紅線和黑線剪離控制開(kāi)關(guān)約 2 英寸。使用對(duì)接連接器將大約 18 英寸的電線（電池線可用于此目的）添加到電機(jī)的紅線和黑線。您需要足夠的電線才能到達(dá)迷你橫梁上的端子。白線和黃線可以保持原樣連接。使用 4 個(gè)對(duì)接連接器，2 個(gè)用于電機(jī)線，2 個(gè)用于電池線，可以將接線恢復(fù)到其原始配置。

電子圖

電動(dòng)皮劃艇的電子圖

?

我們?cè)谏蠄D中提到了“盾牌”這個(gè)詞。許多 Arduino 計(jì)算機(jī)（例如 Uno）可以容納一個(gè)屏蔽，該屏蔽插入帶有預(yù)置電路的處理器板，用于特殊目的，例如連接到 Internet。也可以購(gòu)買(mǎi)原型屏蔽（3 美元）來(lái)實(shí)現(xiàn)定制電路。它看起來(lái)像一個(gè)帶有幾個(gè)連接器的裸面包板，通常是一個(gè)復(fù)位開(kāi)關(guān)。我們使用這些原型屏蔽之一來(lái)方便地安裝我們需要的電阻器。

控制箱中的電子連接顯示了速度控制器、5 伏開(kāi)關(guān)、Uno 屏蔽和 Cytron 驅(qū)動(dòng)器之間的互連。

速度控制器是一個(gè) 12 位旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)。中心位置為“關(guān)”。順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)撥盤(pán)，一次選擇一個(gè)速度 F1 到 F6。F1 是最慢的前進(jìn)速度，F(xiàn)6 是全速前進(jìn)。When a speed is selected the 5 volts from the center position is connected to the selected pin. 當(dāng)表盤(pán)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，一次選擇一個(gè)反向速度 R1 到 R3。如果旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)有擋塊，請(qǐng)小心選擇“關(guān)閉”位置，以確保擋塊不會(huì)干擾 6 個(gè)正向或 3 個(gè)反向速度的順序。

如果您能找到一小段顏色編碼的 9 芯 #26（或接近該尺寸）絞合線，那就太好了。如果不是，則制作三根 3 線電纜，分別標(biāo)識(shí)每一端 如圖所示，引腳 F1、F2 和 F3 連接到端口 4*、5* 和 6*。引腳 F4、F5 和 F6 連接到端口 7*、8* 和 9*。反向引腳 R1、R2 和 R3 連接到端口 10*、11* 和 12*。

星號(hào)表示 10、000 ohm、1/4 瓦電阻連接到 11 個(gè)端口中的每一個(gè)。這種接地是必要的，這樣 Uno 端口就不會(huì)“浮動(dòng)”，這是一種既不是 1 也不是 0 的不穩(wěn)定狀態(tài)。所有的屏蔽都不一樣，但我碰巧買(mǎi)的那個(gè)有一個(gè)接地條（和一個(gè)+5 條）可以焊接 11 個(gè)電阻的一端。我小心地從屏蔽連接器上滑下塑料外殼，露出內(nèi)部引腳，然后小心地將電阻器的一端焊接到它上面。然后我還將速度控制器的電線焊接到電阻器上。

Cytron 驅(qū)動(dòng)器與端口 3*、13* 和 Gnd 之間的連接需要另一條 3 線電纜。#23 和#26 之間的任何絞合線都可以使用。對(duì)于使用螺釘連接器的 Cytron 板上的連接，請(qǐng)將電線鍍錫，以便在擰緊螺釘時(shí)不會(huì)散開(kāi)。

電子接線的最后一點(diǎn)是與開(kāi)/關(guān)開(kāi)關(guān)和 LED 指示燈的 5 伏連接。上面使用的相同絞合線適用于這些連接。+5v 從 Uno 屏蔽層連接到開(kāi)關(guān)的一側(cè)，開(kāi)關(guān)的另一側(cè)連接到速度控制器的公共端和 500 歐姆 LED 限流電阻。電阻的另一端連接到 LED 的 + 側(cè)（必須觀察 LED 的極性）。LED 的另一條腿連接到 Gnd。

控制箱的電源接線和電子接線到此結(jié)束

6. 軟件 - Arduino Sketch

選擇 Arduino Uno 來(lái)控制 Cytron 驅(qū)動(dòng)程序是因?yàn)樗w積小但功能強(qiáng)大，足以執(zhí)行所需的任務(wù)。主要要求是為 6 個(gè)正向和 3 個(gè)反向速度提供足夠的端口或通道。它還必須能夠生成 PWM 信號(hào)以將 18 伏電池組電壓降低到 12 伏。

能夠完成這項(xiàng)工作的程序（在 Arduino 演講中稱為“草圖”）編寫(xiě)在 PC 上，并通過(guò) PC 的 USB 連接器上傳到 Uno 板。在上傳草圖之前，它會(huì)通過(guò)內(nèi)置編譯器進(jìn)行驗(yàn)證和編譯。“電動(dòng)皮劃艇”草圖是為您編寫(xiě)的，因此只需在您的 PC 上鍵入幾頁(yè)代碼即可。

要將 Arduino 草圖從您的 PC 寫(xiě)入并上傳到 Uno，您必須首先將 Arduino IDE（集成開(kāi)發(fā)環(huán)境）綜合軟件程序加載到您的 PC 中。在它的眾多功能中，一個(gè)草圖庫(kù)、一個(gè)用于輸入新草圖的編輯器（類(lèi)似于 Open Office 的編輯器）、一個(gè)還可以驗(yàn)證草圖的編譯器以及將草圖上傳到諸如 UNO 之類(lèi)的計(jì)算機(jī)板所需的軟件。要下載最新版本的 IDE，請(qǐng)?jiān)L問(wèn) Arduino.com 站點(diǎn)。IDE 是一個(gè)完全免費(fèi)的“開(kāi)源”程序。

您需要按照安裝說(shuō)明選擇 USB 驅(qū)動(dòng)程序。您還必須提供板的名稱 (Uno) 和端口的 COM 號(hào)（通常為 3）。當(dāng)您到達(dá)這一點(diǎn)時(shí)，從 Arduino 庫(kù)（文件/示例/基礎(chǔ)/閃爍）中選擇一個(gè)草圖，例如“閃爍”，并確保您可以上傳并運(yùn)行它。

您現(xiàn)在可以復(fù)制草圖“電動(dòng)皮劃艇”并將其上傳到 Uno，Uno 將使用 Cytron 驅(qū)動(dòng)程序來(lái)操作拖釣船馬達(dá)。一旦將草圖加載到 Uno 中，就可以反復(fù)使用它。斷開(kāi) Uno 板的電源不會(huì)影響存儲(chǔ)的程序。

素描“電動(dòng)皮劃艇”

如果這是您第一次使用 USB 電纜為 Uno 板供電，您將立即看到板上的 LED 閃爍。這告訴您，板子出廠時(shí)已經(jīng)加載了一個(gè)草圖。閃爍的 LED 是傳統(tǒng)的“Hello World”符號(hào)，用于介紹新程序。

通過(guò)將草圖“Blink”上傳到板上來(lái)測(cè)試上述安裝。此時(shí)一個(gè)很好的簡(jiǎn)短練習(xí)是將延遲（在“閃爍”中）從 1000（1 秒）修改為 200（1/5 秒）。上傳修改后的“閃爍”后，您會(huì)看到一個(gè)非?？焖匍W爍的 LED。本練習(xí)展示了更改草圖中的參數(shù)是多么容易。

接下來(lái)的工作是將下面顯示的草圖復(fù)制到 Arduino IDE 的程序列表中。程序如下。

打開(kāi) IDE

在“新建”下，您將找到以下基本草圖，它顯示了草圖的兩個(gè)基本部分：“設(shè)置”（僅運(yùn)行一次）和反復(fù)運(yùn)行的“循環(huán)”。當(dāng)草圖中有數(shù)字（整數(shù)）時(shí)，需要在設(shè)置部分之前定義它們。

在草圖“電動(dòng)皮劃艇”中，我們將有與端口對(duì)應(yīng)的數(shù)字（整數(shù)）。它們的定義如下例所示：“int KAYAK_PWM= 3;”。這意味著端口 3 將產(chǎn)生 PWM 輸出。

在設(shè)置部分，我們還將顯示端口是用作輸入端口還是輸出端口。例如：“pinMode(3, OUTPUT);”

在循環(huán)部分，示例顯示我們將根據(jù)選擇的速度和旋轉(zhuǎn)方向驅(qū)動(dòng)電機(jī)：“analogWrite(KAYAK_PMW, 100*val);”

一個(gè)基本的骨架草圖如下所示：

無(wú)效設(shè)置（）{

// 把你的設(shè)置代碼放在這里，運(yùn)行一次：

}

無(wú)效循環(huán)（）{

// 把你的主要代碼放在這里，重復(fù)運(yùn)行：

}

請(qǐng)注意標(biāo)點(diǎn)、大寫(xiě)字母、空格、下劃線和括號(hào)都必須符合 C++ 規(guī)則。編譯器將拾取任何錯(cuò)誤，并且進(jìn)度將停止，直到錯(cuò)誤得到糾正。很容易出現(xiàn)標(biāo)點(diǎn)錯(cuò)誤或省略標(biāo)點(diǎn)符號(hào)。小心輸入草圖！盡可能使用“復(fù)制”和“粘貼”編輯功能來(lái)復(fù)制通過(guò)編譯測(cè)試的代碼。

電動(dòng)皮劃艇草圖如下。雙斜杠 (//) 告訴編譯器忽略該行上的其余解釋性信息。（如果您需要對(duì)編譯器發(fā)現(xiàn)的錯(cuò)誤進(jìn)行故障排除，它也會(huì)派上用場(chǎng)）。

// 把你的設(shè)置代碼放在這里，運(yùn)行一次：

int KAYAK_PWM = 3;

詮釋 KAYAK_F1 = 4;

詮釋 KAYAK_F2 = 5;

詮釋 KAYAK_F3 = 6;

詮釋 KAYAK_F4 = 7;

詮釋 KAYAK_F5 = 8;

詮釋 KAYAK_F6 = 9;

詮釋 KAYAK_R1 = 10;

詮釋 KAYAK_R2 = 11;

詮釋 KAYAK_R3 = 12;

詮釋 KAYAK_DIR = 13;

整數(shù)值 = 0；

無(wú)效設(shè)置（）

{

pinMode（3，輸出）；

pinMode（4，輸入）；

pinMode（5，輸入）；

pinMode（6，輸入）；

pinMode（7，輸入）；

pinMode（8，輸入）；

pinMode（9，輸入）；

pinMode（10，輸入）；

pinMode（11，輸入）；

pinMode（12，輸入）；

pinMode（13，輸出）；

}

無(wú)效循環(huán)（）{

// 把你的主要代碼放在這里，重復(fù)運(yùn)行：

val=digitalRead(KAYAK_F1);

如果（val == 1）{

數(shù)字寫(xiě)入（KAYAK_DIR，val）；

模擬寫(xiě)入（KAYAK_PWM，60*val）；

延遲（1000）；

數(shù)字寫(xiě)入（KAYAK_DIR，低）；

數(shù)字寫(xiě)入（KAYAK_PWM，低）；}

val=digitalRead(KAYAK_F2);

如果（val == 1）{

數(shù)字寫(xiě)入（KAYAK_DIR，val）；

模擬寫(xiě)入（KAYAK_PWM，80*val）；

延遲（1000）；

數(shù)字寫(xiě)入（KAYAK_DIR，低）；

數(shù)字寫(xiě)入（KAYAK_PWM，低）；}

val=digitalRead(KAYAK_F3);

如果（val == 1）{

數(shù)字寫(xiě)入（KAYAK_DIR，val）；

模擬寫(xiě)入（KAYAK_PWM，100*val）；

延遲（1000）；

數(shù)字寫(xiě)入（KAYAK_DIR，低）；

數(shù)字寫(xiě)入（KAYAK_PWM，低）；}

val=digitalRead(KAYAK_F4);

如果（val == 1）{

數(shù)字寫(xiě)入（KAYAK_DIR，val）；

模擬寫(xiě)入（KAYAK_PWM，120*val）；

延遲（1000）；

數(shù)字寫(xiě)入（KAYAK_DIR，低）；

數(shù)字寫(xiě)入（KAYAK_PWM，低）；}

val=digitalRead(KAYAK_F5);

如果（val == 1）{

數(shù)字寫(xiě)入（KAYAK_DIR，val）；

模擬寫(xiě)入（KAYAK_PWM，140*val）；

延遲（1000）；

數(shù)字寫(xiě)入（KAYAK_DIR，低）；

數(shù)字寫(xiě)入（KAYAK_PWM，低）；}

val=digitalRead(KAYAK_F6);

如果（val == 1）{

數(shù)字寫(xiě)入（KAYAK_DIR，val）；

模擬寫(xiě)入（KAYAK_PWM，160*val）；

延遲（1000）；

數(shù)字寫(xiě)入（KAYAK_DIR，低）；

數(shù)字寫(xiě)入（KAYAK_PWM，低）；}

val=digitalRead(KAYAK_R1);

如果（val == 1）{

數(shù)字寫(xiě)入（KAYAK_DIR，低）；

模擬寫(xiě)入（KAYAK_PWM，60*val）；

延遲（1000）；

數(shù)字寫(xiě)入（KAYAK_DIR，低）；

數(shù)字寫(xiě)入（KAYAK_PWM，低）；}

val=digitalRead(KAYAK_R2);

如果（val == 1）{

數(shù)字寫(xiě)入（KAYAK_DIR，低）；

模擬寫(xiě)入（KAYAK_PWM，80*val）；

延遲（1000）；

數(shù)字寫(xiě)入（KAYAK_DIR，低）；

數(shù)字寫(xiě)入（KAYAK_PWM，低）；}

val=digitalRead(KAYAK_R3);

如果（val == 1）{

數(shù)字寫(xiě)入（KAYAK_DIR，低）；

模擬寫(xiě)入（KAYAK_PWM，120*val）；

延遲（1000）；

數(shù)字寫(xiě)入（KAYAK_DIR，低）；

數(shù)字寫(xiě)入（KAYAK_PWM，低）；}

//延遲（2000）；

}

在輸入草圖并檢查它是否編譯后，使用“另存為”（在“文件”下）以您選擇的文件名保存它。要檢索草圖，最簡(jiǎn)單的方法是使用位于所有草圖頂部的向上箭頭。

“電動(dòng)皮劃艇”代碼的操作。

設(shè)置代碼顯示我們有 2 個(gè)輸出端口（端口 3 和 13）。端口 3 為 PWM 端口，用于輸出 PWM 信號(hào)給 Cytron 驅(qū)動(dòng)器。端口 13 用于向 Cytron 驅(qū)動(dòng)器輸出電機(jī)方向信號(hào)。六速正向運(yùn)行，三速反向運(yùn)行電機(jī)。端口 4 到 9 是正向速度，而端口 10、11 和 12 是反向速度。“val”的二進(jìn)制值是一或零。當(dāng)旋轉(zhuǎn)速度控制開(kāi)關(guān)選擇特定的速度程序時(shí)，它變?yōu)?1。

循環(huán)部分由 9 個(gè)類(lèi)似的速度例程組成，用于 6 個(gè)前進(jìn)速度和 3 個(gè)倒退速度。根據(jù)速度控制開(kāi)關(guān)的設(shè)置，每個(gè)速度都有自己的 PWM 編號(hào)和旋轉(zhuǎn)方向。例如，當(dāng)開(kāi)關(guān)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)位置（從中心/關(guān)閉位置）時(shí)，電機(jī)將以最慢的速度（PWM 編號(hào) 60）在正向 (F1) 上運(yùn)行。下一個(gè)順時(shí)針位置將導(dǎo)致第二個(gè)例程變?yōu)榛顒?dòng)狀態(tài)。它將在前進(jìn)方向?qū)⑺俣仍黾拥?PWM 80。接下來(lái)的 4 個(gè)位置將在前進(jìn)方向上產(chǎn)生相同的效果。最后一個(gè)開(kāi)關(guān)位置以 PWM 為 160 的最大速度運(yùn)行電機(jī)。要激活 3 個(gè)反向程序，開(kāi)關(guān)返回到中心/關(guān)閉并逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。每一步都會(huì)以與正向增加速度相同的方式反向增加速度。反向例程是例程 7、8 和 9。

查看每個(gè)例程中的 7 行代碼，我們首先確定哪個(gè)例程處于活動(dòng)狀態(tài)（如果有）。第一個(gè)速度程序是速度 F1（前進(jìn) 1）。第一行代碼決定了“val”的值。它可以是 1 或 0，如果選擇了它的開(kāi)關(guān)位置，它只會(huì)是 1。中心/關(guān)閉將返回 0，任何其他速度也將返回 0，因?yàn)槿魏螘r(shí)候只能選擇一種速度。

如果 val 為 0，我們將繼續(xù)下一個(gè)速度例程。但是如果它是一個(gè)，意味著速度開(kāi)關(guān)在這個(gè)觸點(diǎn)上有一個(gè) +5 伏，我們將激活打開(kāi)大括號(hào)（“{”）之后的接下來(lái)的 5 行代碼，直到我們到達(dá)一個(gè)閉合大括號(hào)（“} ”）。

這些代碼的第一行是“digitalWrite(KAYAK_DIR, val). 這意味著我們將使用 +5 伏激活端口 13，以使電機(jī)正向轉(zhuǎn)動(dòng)。

第二行代碼是“analogWrite(KAYAK_PWM, 60* val). 這意味著我們將使用一個(gè)信號(hào)激活端口 3（一個(gè) PWM 端口），該信號(hào)會(huì)導(dǎo)致 Cytron 驅(qū)動(dòng)程序生成一個(gè)持續(xù)時(shí)間為 60/255 的脈沖。

第三行只是意味著我們?cè)谶@些操作條件下暫停 1 秒鐘。

第四行代碼“digitalWrite(KAYAK_DIR, LOW)”關(guān)閉端口 13，第五行代碼“digitalWrite(KAYAK_PWM, LOW)”關(guān)閉端口 3。

我們現(xiàn)在轉(zhuǎn)到循環(huán)中的下一個(gè)速度例程。最可能的情況是速度開(kāi)關(guān)沒(méi)有移動(dòng)，因此，在檢查了其他 8 個(gè)可能的速度之后，我們?cè)诘谝粋€(gè)速度例程中再次發(fā)現(xiàn) val = 1。這種情況將再次導(dǎo)致電機(jī)運(yùn)行一秒鐘，然后再檢查開(kāi)關(guān)位置是否發(fā)生變化。這可能會(huì)持續(xù)幾個(gè)小時(shí)。電機(jī)中沒(méi)有明顯的功率損耗，因?yàn)?Uno 速度如此之快，以至于繞循環(huán)一次（檢查其他 8 個(gè)速度例程）所需的時(shí)間不到 50 微秒，時(shí)間間隔太短以至于電機(jī)無(wú)法注意到。

最終，速度將被改變或速度開(kāi)關(guān)將返回到中心/關(guān)閉位置。在這種情況下，val 在任何速度程序中都不會(huì)為“1”，并且電機(jī)將關(guān)閉。此時(shí)，可以關(guān)閉電子設(shè)備的電源，并且可以從控制箱中取出電池組。

軟件部分總結(jié)

在這個(gè)非常有趣的部分中，我們看到了大腦（Uno 計(jì)算機(jī)）如何使用 Cytron 驅(qū)動(dòng)程序控制電池組肌肉，以正向和反向以各種速度運(yùn)行拖釣電機(jī)。Electric Kayak 草圖是控制大腦運(yùn)作的程序。我們首先設(shè)置所需的 11 個(gè)輸入和輸出端口。然后，使用 9 個(gè)類(lèi)似的“速度程序”，我們以速度控制開(kāi)關(guān)選擇的速度為拖釣船馬達(dá)通電。同時(shí)，電池組電壓從 18 伏降至 12 伏，以匹配拖釣船馬達(dá)的工作電壓。

7. 安裝組件

我們已經(jīng)看到，電動(dòng)皮劃艇是一款 10 英尺長(zhǎng)的皮劃艇，有 3 個(gè)主要附加功能：一個(gè)安裝電動(dòng)拖釣電機(jī)的微型橫梁、一個(gè)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和一個(gè)控制箱，該控制箱可以在兩個(gè)方向上以不同的速度運(yùn)行電機(jī)和房屋電池組。在本節(jié)中，我們將用照片描述這些添加物，并展示它們是如何安裝在皮劃艇上的。

控制箱

下圖顯示了一個(gè)帶有電流表、電壓表和速度控制器的控制箱。在右側(cè)，可以插入 Ryobi 4 或 6 安培小時(shí)電池組。在左側(cè)提供了一個(gè) 1 英寸的孔，以便可以將 USB 電纜從 PC 連接到控制箱。在盒子的后蓋上有 2 個(gè)端子，用于連接電機(jī)的兩條導(dǎo)線。

吊艙上的控制箱和轉(zhuǎn)向手柄的圖像

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控制箱安裝在一個(gè) 3 英寸高的吊艙上，以避免它被我們通常在皮劃艇底部發(fā)現(xiàn)的水弄濕。吊艙底部的輪廓類(lèi)似于皮劃艇的底部。它用兩個(gè) 1/4 英寸平頭不銹鋼螺釘擰到座椅前部前方約 12 英寸的底部，1? 英寸長(zhǎng)。控制箱通過(guò) 3/16 英寸黃銅（或不銹鋼）螺釘 1? 長(zhǎng)和 32 螺紋連接到吊艙。

我用膠合在一起的 2 塊 2 x 4 制作了豆莢。它的尺寸約為 3 x 3 英寸。3/16 英寸螺釘穿過(guò)吊艙頂部 1.5 英寸的一半。它們凹陷 3/4 英寸，因此它們突出 3/4 英寸。它們與位于 Cytron 板附近的控制箱中的孔相匹配，向前不要太遠(yuǎn)，以便在卸下后蓋時(shí)可以用套筒扳手?jǐn)Q緊鎖緊螺母。

轉(zhuǎn)向機(jī)制

轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)只是皮劃艇中間附近樞軸上的手臂。連接到手臂底部的是一根繩索，繞著船的兩側(cè)，從電動(dòng)機(jī)的控制臂伸出約 2 英尺。用轉(zhuǎn)向手柄拉動(dòng)控制臂，進(jìn)而拉動(dòng)電機(jī)控制臂的右側(cè)。它使船向右舷（右）方向轉(zhuǎn)動(dòng)。下面是轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的圖片。轉(zhuǎn)向控制臂顯示在第 2 節(jié)中的電機(jī)圖片中。

轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的構(gòu)造很簡(jiǎn)單。1/4 英寸厚的手臂由兩個(gè) 1/8 厚的鋁條制成，大約 1? 英寸寬（與手柄直徑相同）。兩個(gè) 1/8 英寸的部分分別長(zhǎng) 9 英寸和 10 英寸。它們用 4 個(gè)平頭、不銹鋼、#8、? 英寸長(zhǎng)的螺絲和鎖緊螺母用螺栓固定在一起，這樣桿的頂部彼此齊平。

樞軸孔是一個(gè) 3/8 英寸的孔，從最長(zhǎng)桿的底部鉆出 5.5 英寸。它可容納一個(gè) 3/8 英寸的螺栓，該螺栓在 ? 英寸的距離內(nèi)沒(méi)有螺紋（以提供光滑的旋轉(zhuǎn)表面）。然后螺栓的螺紋部分將與鎖緊螺母的末端齊平。

連接到轉(zhuǎn)向線末端的樞軸臂

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樞軸的另一半將機(jī)制錨定到船的一側(cè)。它由一根 1.5 英寸寬、1/4 英寸厚的鋁條（或兩個(gè) 1/8 英寸厚的條）組成。它（用 2 個(gè)合適的螺釘）連接到一個(gè)同樣長(zhǎng) 5 英寸、寬約 3 英寸、厚 2 英寸的木塊上。塊的背面必須與船側(cè)面的輪廓相匹配，并且其厚度必須允許樞軸臂穿過(guò)皮劃艇頂部的狹槽，如控制箱照片所示，并且手柄（上）。帶式砂光機(jī)可以很好地完成這種輪廓工作。

然后用兩個(gè) 3 英寸長(zhǎng)的 ? 英寸不銹鋼螺釘和鎖緊螺母將轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和異形墊片連接到船上。這些螺栓穿過(guò)墊片和 ? 英寸樞軸桿，如上圖所示的樞軸臂。

唯一剩下的轉(zhuǎn)向部分是連接到轉(zhuǎn)向臂的手柄。與墊片一樣，它由經(jīng)過(guò)壓力處理的 2 x 4 透明截面制成。截面為八角形，直徑約為 1 1/4 英寸。首先切割 7 英寸長(zhǎng)的 2 x 4 塊，然后將其制成 1? 英寸見(jiàn)方。然后，通過(guò)調(diào)整臺(tái)鋸上的柵欄和刀片的角度，很容易制作出具有專(zhuān)業(yè)外觀的八角形。在手柄的一端切出一個(gè) 1/4 英寸的槽，用于安裝轉(zhuǎn)向臂。用兩個(gè) 1 1/2 英寸 #6 螺釘和鎖緊螺母將臂鎖定到位。

迷你橫梁

將電動(dòng)機(jī)安裝在皮劃艇上需要等效的橫梁。有足夠的空間容納 7 到 10 英寸寬的定制迷你橫梁（取決于皮劃艇的寬度），以容納至少需要 6 英寸寬的電機(jī)夾。橫梁的良好高度為 3 ? 至 4 英寸，良好的厚度為 2 1/2 英寸。可以按照以下方式從我們的壓力處理的 2 x 4 組裝一塊這種尺寸的木頭。2 層 2 x 4 和一層 1 x 4 粘合在一起以獲得必要的高度。然后修剪塊的末端以匹配皮劃艇側(cè)面的線條。在臺(tái)鋸上切割 2 ? 英寸的厚度。然后，塊的底部的輪廓與皮劃艇的頂部相匹配，如下圖所示。

帶電機(jī)電源端子的迷你橫梁

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為了將橫梁連接到船，我使用了 ? 英寸不銹鋼螺紋桿，它通過(guò)將船內(nèi)部的電機(jī)動(dòng)力帶到橫梁表面來(lái)實(shí)現(xiàn)雙重功能。在左舷，我們有兩個(gè)螺紋桿，而在右舷，我們只有一個(gè)。注意帶電的拉桿盡量遠(yuǎn)離電機(jī)的安裝支架，以免電池線與電機(jī)的連接擰緊時(shí)造成短路。

8. 水測(cè)試結(jié)果

水中測(cè)試

使用兩艘皮劃艇和兩臺(tái)電機(jī)，我們有四種配置來(lái)比較四組不同的性能結(jié)果。要收集的最重要信息是每個(gè)配置的效率。它將由給定功率（以瓦特為單位）產(chǎn)生的運(yùn)行時(shí)間量決定。同樣重要的是在每個(gè)速度設(shè)置下達(dá)到的最大速度。

下面的四個(gè)圖表顯示了這些信息。對(duì)于每種配置的六個(gè)前進(jìn)速度設(shè)置中的每一個(gè)，都會(huì)測(cè)量以下數(shù)據(jù)：電池電壓和電流（相乘時(shí)確定以瓦特為單位的功率）和速度。通過(guò)單獨(dú)的測(cè)試（桶水測(cè)試）確定每個(gè)速度設(shè)置的運(yùn)行時(shí)間。四種配置如下：

A. 帶有 Minn-Kota (MK) 拖釣馬達(dá)的靜坐式（紅色）皮劃艇

B. 帶有 Newport Vessels (NV) 拖釣馬達(dá)的靜坐式皮劃艇

C. 帶 Minn-Kota 馬達(dá)的坐式（珊瑚）皮劃艇

D. 使用 Newport Vessels 電機(jī)的坐式皮劃艇

電壓和電流讀數(shù)取自控制臺(tái)上的儀表。計(jì)算以瓦特為單位的功率。速度是使用我 iPhone 上的衛(wèi)星應(yīng)用程序“MPH”獲得的。當(dāng)它在船上休息時(shí)，它工作得很好。我使用了杯架，它比試圖拿著手機(jī)好得多。

配置 A 的測(cè)試結(jié)果（帶 MK 的紅色皮劃艇）

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配置 B 的測(cè)試結(jié)果（帶 NV 的 Red Kayak）

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配置 C（帶 MK 的珊瑚皮劃艇）的測(cè)試結(jié)果

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配置 D（帶 NV 的 Coral Kayak）的測(cè)試結(jié)果

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運(yùn)行時(shí)間通過(guò)使用下面描述的桶水測(cè)試結(jié)果來(lái)確定。

桶裝水測(cè)試

確定運(yùn)行時(shí)間，即一個(gè)充滿電的 4AH 或 6AH 電池，電機(jī)可以連續(xù)運(yùn)行的時(shí)間，是一項(xiàng)耗時(shí)的任務(wù)。每臺(tái)電機(jī)必須以 6 種不同的速度設(shè)置運(yùn)行總計(jì)近 7 小時(shí)，在此期間，水面上的天氣條件可能會(huì)發(fā)生變化。通過(guò)在裝滿水的桶中在更受控的條件下運(yùn)行電機(jī)可以獲得更準(zhǔn)確的結(jié)果。槍管中有更多的湍流，但只要電池的消耗量與馬達(dá)為船提供動(dòng)力時(shí)的消耗量大致相同，結(jié)果就有效。運(yùn)行時(shí)間數(shù)字是從桶測(cè)試中獲得的。下面的曲線和兩個(gè)圖表顯示了每個(gè)電機(jī)的運(yùn)行時(shí)間。

請(qǐng)注意，位置 1a 已添加到桶測(cè)試的 6 個(gè)前沿位置。添加它是為了產(chǎn)生更低的速度和更少的電池消耗，當(dāng)電機(jī)用于在開(kāi)闊水域推動(dòng)船時(shí)，這與位置 1 更兼容。測(cè)試表明，在相同速度位置下，在開(kāi)闊水域中，電池消耗比在桶的湍流水中要少得多。為了運(yùn)行位置 1a 的桶測(cè)試，我們簡(jiǎn)單地將位置 1 的 PWM 數(shù)量從 60 減少到 55。

桶測(cè)試結(jié)果

下面兩個(gè)圖表顯示了每個(gè)電機(jī)在 7 個(gè)前進(jìn)位置（包括位置 1a）的運(yùn)行時(shí)間。該數(shù)據(jù)繪制在下圖所示的曲線上，用于確定水測(cè)試結(jié)果中每個(gè)位置的運(yùn)行時(shí)間。這些測(cè)試使用額定為 4 AH 的電池。如果使用 6 AH 電池，結(jié)果將增加 50%，即位置 1a 的運(yùn)行時(shí)間為 3 小時(shí)。請(qǐng)注意，使用任一電機(jī)的電池具有相同的特性。

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Minn-Kota 拖釣船馬達(dá)

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紐波特船舶拖釣船

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平均速度與運(yùn)行時(shí)間

現(xiàn)在我們已經(jīng)將運(yùn)行時(shí)間與船速（確定范圍）相關(guān)聯(lián)，我們可以對(duì)四種配置的值進(jìn)行平均，并顯示下面的結(jié)果圖表。對(duì)于每個(gè)速度設(shè)置，我們都有完全充電的 4 AH 電池產(chǎn)生的平均船速和平均運(yùn)行時(shí)間。

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總結(jié)和結(jié)論。

使用一個(gè)小型鋰離子 4 AH 電池組以 1.7 MPH 的拖釣速度為 10 英尺船供電兩小時(shí)或以 3.5 MPH 的船體速度為近半小時(shí)供電是一項(xiàng)了不起的壯舉。我是船操作員，體重 185 磅，所以如果操作員較輕，結(jié)果會(huì)更好。皮劃艇槳手的平均速度為 2.8 MPH。

獲得出色的低速結(jié)果的主要原因是我們使用了脈沖寬度調(diào)制技術(shù)。與電阻器相比，它通過(guò)將多余的功率轉(zhuǎn)化為熱量來(lái)浪費(fèi)能量，從而有效地降低了速度。PWM 技術(shù)的一個(gè)好處是該軟件同時(shí)將 18 伏電池組電壓轉(zhuǎn)換為拖釣電機(jī)所需的 12 伏電壓。

為了實(shí)現(xiàn) PWM 電機(jī)驅(qū)動(dòng)，我們構(gòu)建了兩個(gè)用于插入電池組的控制臺(tái)。控制臺(tái)中的另外兩個(gè)電子元件是 Arduino Uno，它在一個(gè)非常簡(jiǎn)單的軟件草圖的控制下產(chǎn)生 PWM 信號(hào)，以及一個(gè) 20 安培的 Cytron 驅(qū)動(dòng)器，用于運(yùn)行機(jī)器人電機(jī)。Cytron 只需要 3 根來(lái)自 Arduino Uno 的信號(hào)線。由于它們的簡(jiǎn)單性，兩個(gè)控制臺(tái)在項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、施工和測(cè)試過(guò)程中都能完美運(yùn)行。

Ryobi 電池組也可以完美運(yùn)行。我以 100 美元的價(jià)格購(gòu)買(mǎi)了兩個(gè) 4 AH 單位。6 AH 單元也很容易買(mǎi)到，但每個(gè)單元的價(jià)格超過(guò) 100 美元。請(qǐng)務(wù)必購(gòu)買(mǎi)正品 Ryobi 產(chǎn)品。市場(chǎng)上有許多不符合所聲稱的 AH 規(guī)格的“仿制品”。一位產(chǎn)品評(píng)論員指出，這些仿冒品的重量遠(yuǎn)低于正品。

與鉛酸電池不同，鋰離子電池更小更輕，在從 2 安培到 12 安培的所有放電速率下都滿足 4 AH 額定值。內(nèi)置指示燈可用于監(jiān)控電池的充電水平。充電器同樣工作良好。您可以在大約兩個(gè)小時(shí)內(nèi)充滿電。

這種設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)了電力推進(jìn)的快速設(shè)置。只需將兩根電線連接到電機(jī)上。電機(jī)通過(guò)兩個(gè)大蝶形螺母連接到迷你橫梁上。通過(guò)向前傾斜電機(jī)，無(wú)需進(jìn)一步調(diào)整，轉(zhuǎn)向電纜即可輕松卡在轉(zhuǎn)向桿上。

桶水測(cè)試提供了一種可重復(fù)的方法來(lái)構(gòu)建確定六種速度設(shè)置的運(yùn)行時(shí)間所需的曲線。整個(gè)電池充電的連續(xù)運(yùn)行預(yù)示著電子設(shè)備的可靠性，尤其是 Cytron 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的可靠性，該模塊在檢查時(shí)從未超過(guò)溫暖。

水測(cè)試表明，6 個(gè)位置的速度正確響應(yīng)為每個(gè)位置選擇的 PWM 編號(hào)。位置 3 的平均速度為 2.6 MPH，接近槳手的平均速度 2.8 MPH。在這個(gè)速度下，產(chǎn)生約 1/8 馬力的 4 AH 電池組將驅(qū)動(dòng) 10 英尺的皮劃艇行駛 57 分鐘，距離約 2.5 英里。

水測(cè)試還表明，傳統(tǒng)的坐式皮劃艇排水型船體比坐式皮劃艇的扁平船體快一點(diǎn)。紅色（坐式）皮劃艇的吃水線長(zhǎng)度為 9 英尺，船體速度為 3 x 1.34，等于 4 節(jié)或 4.6 MPH。使用大約 200 瓦功率（大約 1/4 馬力）的任一電機(jī)，我們都接近達(dá)到這個(gè)速度

有什么可以改進(jìn)的？如果我再做一次，我會(huì)更多地考慮讓控制臺(tái)防水。在水測(cè)試期間我沒(méi)有遇到水問(wèn)題，但我可以看到這可能是一個(gè)長(zhǎng)期的問(wèn)題。另一個(gè)可以改進(jìn)設(shè)計(jì)的領(lǐng)域是轉(zhuǎn)向。應(yīng)該對(duì)其進(jìn)行修改，以便能夠進(jìn)行更急轉(zhuǎn)彎。可能縱橫交錯(cuò)的電纜會(huì)有所幫助。

9. 運(yùn)輸和啟動(dòng)皮劃艇

運(yùn)輸皮劃艇

在水上度過(guò)一天的部分樂(lè)趣在于能夠處理讓船準(zhǔn)備好下水的瑣事。很少有人在他們的后院有一個(gè)碼頭，讓他們可以隨時(shí)跳上船。順便說(shuō)一句，即使是那些船也很少使用。下一個(gè)最好的事情是在離家很短的車(chē)程內(nèi)的碼頭或水上某處的停泊處有一艘船。對(duì)于我們大多數(shù)人來(lái)說(shuō)，所涉費(fèi)用的現(xiàn)實(shí)迫使我們用拖車(chē)或?qū)⒋\(yùn)到海灘或汽車(chē)或卡車(chē)的發(fā)射區(qū)。

對(duì)我來(lái)說(shuō)行不通的是將一艘帆船拖到下水點(diǎn)，然后花很長(zhǎng)時(shí)間讓船準(zhǔn)備好下水。我見(jiàn)過(guò)人們到達(dá)發(fā)射區(qū)，即使有兩個(gè)人在做這項(xiàng)工作，也要花一個(gè)小時(shí)踩桅桿、調(diào)整支柱、展開(kāi)和連接帆、安裝舷外機(jī)和發(fā)射船。然后，他們?nèi)匀恍枰业揭粋€(gè)?？繀^(qū)和一個(gè)停放汽車(chē)和拖車(chē)的地方。

我也試過(guò)充氣路線。即使使用最好的泵，手動(dòng)或電動(dòng)，也需要付出很多努力才能讓船準(zhǔn)備好，當(dāng)你完成后，你最終可能會(huì)得到一艘不那么適合航海或令人愉快的船。

因此，在嘗試了許多劃船選擇之后，我很高興選擇一艘我可以自己處理并在幾分鐘內(nèi)準(zhǔn)備好下水的皮劃艇。上面討論的 10 英尺皮劃艇僅重 40 磅，它們很容易裝載在汽車(chē)或卡車(chē)中或放在屋頂上。我曾經(jīng)以這種方式攜帶獨(dú)木舟和鋁制船，但我從來(lái)沒(méi)有在高速公路上駕駛過(guò)我的屋頂上有大東西的舒適。另一種方法是將船放在 SUV 的后部（離地面只有 30 英寸），并讓后艙口部分打開(kāi)。但這會(huì)導(dǎo)致兩個(gè)問(wèn)題：內(nèi)部變臟，打開(kāi)的艙口在高速行駛時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的風(fēng)和噪音。污垢問(wèn)題只能通過(guò)讓皮劃艇干燥半小時(shí)并用毛巾刷好或擦去沙子來(lái)緩解。

但是用擋板可以大大降低噪音。然后將噪音水平降低到更像是打開(kāi)后窗而不是打開(kāi)艙口。下圖顯示了我為降噪和防風(fēng)以及將皮劃艇保持在適當(dāng)位置而建造的擋板。擋板由 2 x 4 英尺的 3/8 膠合板制成。為了提高汽車(chē)和擋板之間的密封性，頂部 8 英寸部分由 2 英寸厚的泡沫制成，可適應(yīng)后窗的輪廓。家得寶以大約 5 美元的價(jià)格出售 22 X 22 英寸的 2 英寸正方形泡沫。在我的車(chē)?yán)?，擋板可以用兩個(gè)小桶螺栓閂鎖（4 美元）連接，這些閂鎖滑入通常用于架子的現(xiàn)有孔中。

擋板的繪圖

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兩塊大約 8 x 21 英寸的泡沫以下列方式連接到面板上。用電刀或電動(dòng)曲線鋸在泡沫中間切出一個(gè) 1.5 深的槽，以便泡沫可以滑過(guò)膠合板的頂部。在每塊泡沫中鉆四個(gè) 3/16 孔，穿過(guò)前后 3/4 英寸的木條，并穿過(guò)膠合板的頂部。必須沖出穿過(guò)泡沫的孔。我使用了帶有 2 英寸長(zhǎng)的鎖緊螺母的 #8 螺釘，但 2 ? 長(zhǎng)的螺釘會(huì)使組裝更加容易。

面板底部用兩個(gè) 1/8 英寸的鋁板固定，尺寸為 1 ? x 2 ? 英寸。它們安裝在地毯和汽車(chē)裝飾之間，如下圖所示。

擋板的圖片

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皮劃艇伸出艙口約 18 英寸，艙口下來(lái)停在船上。艙口和船之間的墊子可以避免劃傷和嘎嘎聲。需要兩個(gè)強(qiáng)大的沖擊弦來(lái)保持艙口向下。在我的車(chē)?yán)铮?dāng)艙門(mén)打開(kāi)時(shí)會(huì)響起警報(bào)。這個(gè)問(wèn)題很容易解決。通過(guò)使用一字螺絲刀將鎖定機(jī)構(gòu)觸發(fā)到關(guān)閉位置，可以誘騙警報(bào)器認(rèn)為艙口已鎖定。確保在關(guān)閉艙口之前解鎖它（使用答題器）。

啟動(dòng)皮劃艇

啟動(dòng)皮劃艇很容易。將其拖到水中，并用大旋鈕將拖釣馬達(dá)固定在橫梁上。電機(jī)的電源由從橫梁突出的 2 個(gè)端子提供（紅色為 +，它連接到前螺栓）。然后電機(jī)向前傾斜，兩條轉(zhuǎn)向線的末端卡在轉(zhuǎn)向桿上。將電機(jī)返回到鎖定位置以拉緊線。然后將電池組卡入控制箱中，您很快就可以在水上度過(guò)愉快的一天。