EBike jaudas mērītājs: 6 soļi

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:54

Nesen kalnu velosipēdu pārveidoju par elektrisko. Pārvēršana noritēja samērā gludi, tāpēc, pabeidzot projektu, es lēcu uz priekšu un devos kruīzā. Es turpināju skatīties uz akumulatora uzlādes indikatoru, nezinot, cik tālu gaidāms, ka velosipēds darbosies ar akumulatora enerģiju. Aptuveni laikā, kad jaudas mērītājs uzrādīja 80%, es jutos diezgan labi, jo biju gājusi garu ceļu, es apstājos ar izlādējušos akumulatoru. Neapmierināts zvans ražotājam izraisīja tādus vārdus kā: "Ak, akumulatora indikators patiešām nav labs - tehnoloģijas vienkārši vēl nav". Man vajadzēja labāku par to.

Es gribēju zināt, kurš pārnesums man deva vislabāko efektivitāti, cik maksāja pretvējš akumulatora jaudā, kāds jaudas līmenis nodrošina visvairāk jūdzes, vai tas tiešām palīdz pedāļiem, ja jā, tad cik? Īsāk sakot, es gribēju zināt, vai akumulators mani nogādās mājās. Kaut kas izšķirošs, nedomājiet?

Šis projekts ir rezultāts manam ilgajam braucienam ar pedāli. Būtībā šis mazais modulis atrodas starp akumulatoru un e-bike barošanas avota ieeju, lai uzraudzītu akumulatora strāvu un spriegumu. Turklāt riteņu ātruma sensors sniedz informāciju par ātrumu. Izmantojot šo sensoru datu kopu, tiek aprēķinātas un parādītas šādas vērtības:

• Tūlītēja efektivitāte - mēra kilometros uz vienu akumulatora enerģijas patēriņu
• Vidējā efektivitāte - kopš šī brauciena sākuma km/AH
• Kopējais izmantoto AmpHours skaits kopš pēdējās maksas
• Akumulatora strāva
• Akumulatora spriegums

1. darbība. Svarīgi dati

Tūlītējā efektivitāte risina visus manus jautājumus par to, kā samazināt akumulatora patēriņu. Es redzu efektīvākus pedāļus, palielinot e-jaudu, pārslēdzot pārnesumus vai cīnoties ar pretvēju. Pašreizējā brauciena vidējā efektivitāte (kopš ieslēgšanas) var palīdzēt man noteikt aptuveno jaudu, kas nepieciešama, lai atgrieztos mājās.

Kopējais pēdējās uzlādes laikā izmantoto AmpHours skaits ir izšķirošs, lai nokļūtu mājās. Es zinu, ka mana akumulatora jauda ir 10 AH, tāpēc man atliek tikai garīgi atņemt parādīto skaitli no 10, lai uzzinātu atlikušo jaudu. (Es to nedarīju programmatūrā, lai parādītu atlikušo AH, lai sistēma darbotos ar jebkura izmēra akumulatoru, un es īsti neticu, ka mana akumulatora jauda ir 10 AH.)

Akumulatora strāvas patēriņš ir interesants, jo tas var parādīt, cik smagi darbojas motors. Dažreiz īss stāvs kāpiens vai smilšains posms var ātri samazināt akumulatora uzlādes līmeni. Jūs atklāsit, ka reizēm labāk ir izkāpt un pacelt velosipēdu stāvā slīpumā, nekā ķerties pie šīs vilinošās droseļvārsta sviras.

Akumulatora spriegums ir akumulatora stāvokļa rezerves indikators. Mans 14 šūnu akumulators būs gandrīz pilnībā izlādējies, kad spriegums sasniegs 44 voltus. Zem 42 voltiem es riskēju sabojāt šūnas.

Parādīts arī mana displeja attēls, kas uzstādīts zem standarta Bafang C961 displeja, kas tiek piegādāts kopā ar BBSHD motoru sistēmu. Ņemiet vērā, ka C961 mani priecīgi pārliecina, ka man ir pilns akumulators, bet patiesībā akumulators ir izlādējies par 41% (4,1 AH no 10 AH akumulatora).

2. darbība: bloka diagramma un shēma

Sistēmas blokshēma parāda, ka eBike jaudas mērītāju var izmantot ar jebkuru akumulatora / eBike barošanas sistēmu. Nepieciešams pievienot standarta velosipēda ātruma sensoru.

Detalizētāka blokshēma parāda galvenos ķēdes blokus, kas ietver eBike jaudas mērītāju. 2x16 rakstzīmju 1602 LCD ir pievienots PCF8574 I2C interfeisa panelis.

Ķēde ir ļoti vienkārša. Lielākā daļa rezistoru un kondensatoru ir 0805, lai atvieglotu apstrādi un lodēšanu. Līdzstrāvas līdzstrāvas pārveidotājs jāizvēlas tā, lai izturētu 60 voltu akumulatora jaudu. Jauda 6,5 volti tiek izvēlēta tā, lai pārsniegtu Arduino Pro Micro iebūvētā 5 voltu regulatora izslēgšanas spriegumu. LMV321 ir izeja no sliedes līdz sliedei. Strāvas sensora ķēdes pastiprinājums (16.7) ir izvēlēts tā, lai 30 ampēri caur 0,01 omu strāvas jutības rezistoru izvadītu 5 voltus. Pašreizējais jutības rezistors ir jānovērtē ne vairāk kā 9 vati pie 30 ampēriem, tomēr, domājot, ka es neizmantošu tik daudz jaudas (1,5 kilovatus), es izvēlējos 2 vatu rezistoru, kas ir paredzēts aptuveni 14 ampēriem (750 vatu motora jauda)).

3. solis: PCB

PCB izkārtojums tika veikts, lai samazinātu projekta apjomu. DC-DC komutācijas padeve atrodas plāksnes augšpusē. Analogās strāvas pastiprinātājs atrodas apakšā. Pēc montāžas pabeigtā plāksne tiks pievienota Arduino Pro Micro ar pieciem (RAW, VCC, GND, A2, A3) cietiem vadiem, kas izgriezti no caurumu rezistoriem. Magnētiskā riteņa sensors ir tieši savienots ar Arduino tapu "7" (marķēts šādi) un ir iezemēts. Lodējiet īsu bize un 2 kontaktu savienotāju, lai izveidotu savienojumu ar ātruma sensoru. Pievienojiet vēl vienu bize 4 kontaktu savienotājam LCD.

LCD un I2C interfeisa plāksne ir uzstādīta plastmasas korpusā un piestiprināta pie stūres (es izmantoju karsta kausējuma līmi).

Dēlis ir pieejams vietnē OshPark.com - faktiski jūs saņemat 3 dēļus par mazāk nekā 4 USD, ieskaitot piegādi. Šie puiši ir vislielākie!

Īsi papildinājumi - shematiskai uztveršanai un izkārtošanai izmantoju DipTrace. Pirms vairākiem gadiem es izmēģināju visas pieejamās shematiskās uztveršanas / PCB izkārtojuma paketes un nokārtoju DipTrace. Pagājušajā gadā es veicu līdzīgu aptauju un secināju, ka, manuprāt, DipTrace bija uzvarētājs.

Otrkārt, svarīga ir riteņa sensora uzstādīšanas orientācija. Sensora asij jābūt perpendikulārai magnēta ceļam, kad tas iet gar sensoru, pretējā gadījumā jūs saņemsiet dubultu impulsu. Alternatīva ir sensora uzstādīšana tā, lai gals būtu vērsts pret magnētu.

Visbeidzot, būdams mehānisks slēdzis, sensors zvana vairāk nekā 100 us.

4. solis: programmatūra

Projektā tiek izmantots Arduino Pro Micro ar ATmega32U4 procesoru. Šim mikrokontrolleram ir nedaudz vairāk resursu nekā izplatītākajam Arduino ATmega328P procesoram. Jāinstalē Arduino IDE (integrētā izstrādes sistēma). Iestatiet IDE TOOLS | VALDE | LEONARDO. Ja jūs neesat pazīstams ar Arduino vidi, lūdzu, neļaujiet tam sevi atturēt. Arduino inženieri un pasaules līdzstrādnieku saime ir izveidojuši patiesi viegli lietojamu mikrokontrolleru izstrādes sistēmu. Jebkura projekta paātrināšanai ir pieejams milzīgs daudzums iepriekš pārbaudītu kodu. Šajā projektā tiek izmantotas vairākas bibliotēkas, kuras raksta autori; EEPROM piekļuve, I2C sakari un LCD vadība un drukāšana.

Jums, iespējams, būs jārediģē kods, lai mainītu, piemēram, riteņa diametru. Ielec!

Kods ir samērā vienkāršs, bet ne vienkāršs. Iespējams, paies kāds laiks, lai saprastu manu pieeju. Riteņa sensora darbība tiek pārtraukta. Riteņu sensora atvienotājs izmanto citu taimera pārtraukumu. Trešais periodiskais pārtraukums veido pamatu uzdevumu plānotājam.

Testēšana uz stenda ir vienkārša. Ātruma sensora simulēšanai es izmantoju 24 voltu barošanas avotu un signālu ģeneratoru.

Kods ietver kritisku brīdinājumu par zemu akumulatora uzlādes līmeni (mirgojošs displejs), aprakstošus komentārus un bagātīgus atkļūdošanas ziņojumus.

5. darbība: visu iesaiņojiet

Spilventiņš ar apzīmējumu "MTR" iet uz pozitīvo savienojumu ar motora vadības shēmu. Spilventiņš ar apzīmējumu "BAT" iet uz akumulatora pozitīvo pusi. Atgriešanās vadi ir izplatīti un atrodas PWB pretējā pusē.

Pēc tam, kad viss ir pārbaudīts, ievietojiet bloku saraušanās apvalkā un uzstādiet starp akumulatoru un motora kontrolieri.

Ņemiet vērā, ka Arduino Pro Micro USB savienotājs joprojām ir pieejams. Šis savienotājs ir diezgan trausls, tāpēc es to pastiprināju, bagātīgi uzklājot karsta kausējuma līmi.

Ja jūs nolemjat to izveidot, sazinieties ar jaunāko programmatūru.

Visbeidzot, žēl, ka komunikācijas protokols starp Bafang motora kontrolieri un displeja konsoli nav pieejams, jo kontrolieris "zina" visus datus, ko šī aparatūras shēma apkopo. Ņemot vērā protokolu, projekts būtu daudz vienkāršāks un tīrāks.

6. darbība. Avoti

DipTrace faili - jums būs jālejupielādē un jāinstalē DipTrace bezmaksas programmatūras versija, pēc tam jāimportē shēma un izkārtojums no.asc failiem. Gerber faili ir iekļauti atsevišķā mapē -

Arduino - lejupielādējiet un instalējiet atbilstošo IDE versiju -

Korpuss, "DIY Plastic Electronics Project Box Enclosure Case 3,34" L x 1,96 "W x 0,83" H " -

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

LMV321 -

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

LCD -

I2C saskarne -

Arduino Pro Micro -