„EBike“galios matuoklis: 6 žingsniai

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:46

Neseniai kalnų dviratį pavertiau elektriniu. Konvertavimas vyko gana sklandžiai, todėl, baigęs projektą, šokinėjau ir išsiruošiau į kruizą. Stebėjau akumuliatoriaus įkrovos indikatorių, nežinodamas, kiek toli tikėtis, kad dviratis veiks su baterija. Maždaug tuo metu, kai galios matuoklis parodė 80%, jaučiausi gana gerai, nes nuėjau ilgą kelią, sustojau su išsikrovusia baterija. Nelaimingas skambutis gamintojui lėmė tokius žodžius kaip „Oi, akumuliatoriaus indikatorius tikrai nėra daug naudingas - technologijos dar nėra“. Man reikėjo geresnio už tai.

Norėjau sužinoti, kuri pavara suteikė man didžiausią efektyvumą, kiek kainavo priešvėjinis akumuliatoriaus talpa, koks galios lygis atneša daugiausiai kilometrų, ar tikrai padeda pedalus, jei taip, kiek? Trumpai tariant, norėjau sužinoti, ar mano baterija parves mane namo. Kažkaip labai svarbu, ar ne?

Šis projektas yra mano ilgo pedalo varomo važiavimo namo rezultatas. Iš esmės šis mažas modulis yra tarp akumuliatoriaus ir „e-bike“maitinimo šaltinio, kad būtų galima stebėti akumuliatoriaus srovę ir įtampą. Be to, rato greičio jutiklis pateikia informaciją apie greitį. Naudojant šį jutiklių duomenų rinkinį, apskaičiuojamos ir rodomos šios vertės:

• Momentinis efektyvumas - matuojamas kilometrais per AmpHour akumuliatoriaus sąnaudas
• Vidutinis efektyvumas - nuo šios kelionės pradžios km/AH
• Bendras „AmpHours“, sunaudoto nuo paskutinio įkrovimo, skaičius
• Akumuliatoriaus srovė
• Akumuliatoriaus įtampa

1 žingsnis: svarbūs duomenys

Momentinis efektyvumas sprendžia visus mano klausimus, kaip sumažinti akumuliatoriaus energijos suvartojimą. Matau stipresnio pedalo pedalavimo, papildomos elektros energijos, pavarų perjungimo ar kovos su priešiniu poveikiu efektą. Vidutinis dabartinės kelionės efektyvumas (nuo įjungimo) gali padėti įvertinti apytikslę galią, kurios prireiks norint grįžti namo.

Bendras sunaudotų „AmpHours“skaičius nuo paskutinio įkrovimo skaičiaus yra labai svarbus norint grįžti namo. Žinau, kad mano akumuliatorius yra (turėtų būti) 10 AH, todėl man tereikia mintimis atimti rodomą skaičių iš 10, kad žinotumėte likusią talpą. (Aš to nepadariau programinėje įrangoje, norėdamas parodyti AH likučius, kad sistema veiktų su bet kokio dydžio baterijomis, ir aš tikrai netikiu, kad mano baterija yra 10 AH.)

Akumuliatoriaus srovės sunaudojimas yra įdomus, nes gali parodyti, kaip sunkiai veikia variklis. Kartais trumpas stačias pakilimas ar smėlio ruožas gali greitai sumažinti akumuliatoriaus energiją. Atrasite, kad kartais geriau išlipti ir pastumti dviratį aukštyn, nei pasiekti tą viliojančią droselio svirtį.

Akumuliatoriaus įtampa yra atsarginis akumuliatoriaus būsenos indikatorius. Mano 14 ląstelių baterija bus beveik visiškai išeikvota, kai įtampa pasieks 44 voltus. Žemiau 42 voltų rizikuoju pažeisti ląsteles.

Taip pat parodyta mano ekrano nuotrauka, sumontuota po standartiniu „Bafang C961“ekranu, kuris pateikiamas kartu su BBSHD variklio sistema. Atkreipkite dėmesį, kad C961 mane džiugina, kai turiu pilną akumuliatorių, o iš tikrųjų baterija išsikrovė 41% (4,1 AH nuo 10 AH baterijos).

2 žingsnis: blokinė schema ir schema

Sistemos blokinė schema rodo, kad „eBike“galios matuoklį galima naudoti su bet kokia akumuliatoriaus / „eBike“maitinimo sistema. Privalomas standartinis dviračio greičio jutiklis.

Išsamesnė blokinė schema iliustruoja pagrindinius grandinės blokus, kuriuos sudaro „eBike“galios matuoklis. 2x16 simbolių 1602 LCD yra prijungta PCF8574 I2C sąsajos plokštė.

Grandinė yra labai paprasta. Dauguma rezistorių ir kondensatorių yra 0805, kad būtų lengviau valdyti ir lituoti. DC-DC keitiklis turi būti pasirinktas taip, kad atlaikytų 60 voltų akumuliatoriaus išėjimą. 6,5 volto išėjimas yra pasirinktas taip, kad viršytų „Arduino Pro Micro“įmontuoto 5 voltų reguliatoriaus iškritimo įtampą. LMV321 turi išvestį nuo bėgio iki bėgio. Srovės jutiklio grandinės stiprinimas (16.7) pasirenkamas taip, kad 30 amperų per 0,01 omo srovės jutiklio rezistorių išvestų 5 voltai. Dabartinis jutimo rezistorius turėtų būti įvertintas ne daugiau kaip 9 vatais esant 30 amperų, tačiau, manydamas, kad nenaudosiu tiek daug galios (1,5 kilovatų), pasirinkau 2 vatų rezistorių, kurio galia yra apie 14 amperų (750 vatų variklio galia)).

3 žingsnis: PCB

PCB išdėstymas buvo atliktas siekiant sumažinti projekto dydį. DC-DC perjungimo šaltinis yra plokštės viršuje. Analoginis srovės stiprintuvas yra apačioje. Po surinkimo užpildyta plokštė bus prijungta prie „Arduino Pro Micro“su penkiais (RAW, VCC, GND, A2, A3) kietais laidais, nukirptais iš skylių rezistorių. Magnetinio rato jutiklis yra tiesiogiai prijungtas prie „Arduino“kaiščio „7“(pažymėtas taip) ir įžemintas. Lituokite trumpą kojelę ir 2 kontaktų jungtį, kad prijungtumėte prie greičio jutiklio. Prie 4 kontaktų skystųjų kristalų ekrano jungties pridėkite kitą košelę.

LCD ir I2C sąsajos plokštė yra sumontuota plastikiniame korpuse ir pritvirtinta prie vairo (aš naudojau karšto lydalo klijus).

Lentą galima įsigyti iš „OshPark.com“- iš tikrųjų jūs gaunate 3 lentas už mažiau nei 4 USD, įskaitant pristatymą. Šie vaikinai yra didžiausi!

Trumpos nuorodos - scheminiam fiksavimui ir išdėstymui naudojau „DipTrace“. Prieš keletą metų išbandžiau visus nemokamus scheminius fiksavimo / PCB išdėstymo paketus ir apsigyvenau „DipTrace“. Praėjusiais metais aš padariau panašią apklausą ir padariau išvadą, kad man „DipTrace“buvo nugalėtojas.

Antra, svarbu rato jutiklio montavimo kryptis. Jutiklio ašis turi būti statmena magneto keliui, kai jis praeina pro jutiklį, kitaip gausite dvigubą impulsą. Alternatyva yra montuoti jutiklį taip, kad jo galas būtų nukreiptas į magnetą.

Galiausiai, būdamas mechaninis jungiklis, jutiklis skamba daugiau nei 100 uS.

4 žingsnis: programinė įranga

Projekte naudojamas „Arduino Pro Micro“su ATmega32U4 procesoriumi. Šis mikrovaldiklis turi keletą išteklių daugiau nei įprastas „Arduino ATmega328P“procesorius. Turi būti įdiegta „Arduino IDE“(integruota kūrimo sistema). Nustatykite IDE TOOLS | LENDA | LEONARDO. Jei nesate susipažinę su „Arduino“aplinka, neleiskite tai atgrasyti. „Arduino“inžinieriai ir pasaulinė bendraautorių šeima sukūrė tikrai paprastą naudoti mikrovaldiklių kūrimo sistemą. Norint pagreitinti bet kokį projektą, yra daugybė iš anksto išbandytų kodų. Šiame projekte naudojamos kelios bibliotekos, kurias parašė bendraautoriai; EEPROM prieiga, I2C ryšiai ir LCD valdymas bei spausdinimas.

Tikriausiai turėsite redaguoti kodą, kad pakeistumėte, pavyzdžiui, rato skersmenį. Įšokti!

Kodas yra gana paprastas, bet ne paprastas. Tikriausiai užtruks šiek tiek laiko, kol suprasite mano požiūrį. Rato jutiklis yra pertraukiamas. Rato jutiklio perjungiklis naudoja kitą laikmačio pertrauką. Trečias periodinis pertraukimas sudaro pagrindą užduočių planuokliui.

Bandymas suole yra lengvas. Greičio jutikliui imituoti naudojau 24 voltų maitinimo šaltinį ir signalų generatorių.

Į kodą įeina kritinis akumuliatoriaus įkrovos įspėjimas (mirksi ekranas), aprašomieji komentarai ir dosnios derinimo ataskaitos.

5 žingsnis: viską apvyniokite

Plokštelė, pažymėta "MTR", eina į teigiamą jungtį prie variklio valdymo grandinės. Padas, pažymėtas „BAT“, eina į teigiamą akumuliatoriaus pusę. Grįžimo laidai yra įprasti ir priešingoje PWB pusėje.

Po to, kai viskas buvo išbandyta, uždėkite mazgą į susitraukiančią plėvelę ir įdėkite tarp akumuliatoriaus ir variklio valdiklio.

Atminkite, kad „Arduino Pro Micro“USB jungtis lieka prieinama. Ši jungtis yra gana trapi, todėl sustiprinau ją gausiai tepdama karšto lydalo klijus.

Jei nuspręsite jį sukurti, susisiekite su naujausia programine įranga.

Galiausiai, gaila, kad nėra ryšio protokolo tarp „Bafang“variklio valdiklio ir ekrano pulto, nes valdiklis „žino“visus duomenis, kuriuos renka ši aparatūros grandinė. Atsižvelgiant į protokolą, projektas būtų daug paprastesnis ir švaresnis.

6 žingsnis: šaltiniai

„DipTrace“failai - turėsite atsisiųsti ir įdiegti nemokamą „DipTrace“versiją, tada importuoti schemą ir išdėstymą iš.asc failų. „Gerber“failai yra įtraukti į atskirą aplanką -

„Arduino“- atsisiųskite ir įdiekite atitinkamą IDE versiją -

Korpusas, „pasidaryk pats“plastikinės elektronikos projektų dėžės korpuso dėklas 3.34 "L x 1.96" W x 0.83 "H" -

LM5018-https://www.digikey.com/product-detail/en/texas-in…

LMV321 -

Induktorius-https://www.digikey.com/product-detail/en/wurth-el…

LCD -

„I2C“sąsaja -

„Arduino Pro Micro“-