EBike mjerač snage: 6 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:35

Nedavno sam brdski bicikl pretvorio u električni. Pretvorba je prošla relativno glatko, pa sam po završetku projekta uskočio i krenuo na shakedown krstarenje. Pazio sam na indikator napunjenosti baterije, ne znajući koliko daleko mogu očekivati da će bicikl raditi na bateriju. Otprilike u vrijeme kada je mjerač snage pokazao 80%, osjećao sam se prilično dobro, jer sam otišao daleko, pa sam se zaustavio s istrošenom baterijom. Nesretan poziv proizvođaču rezultirao je riječima poput "Oh, pokazatelj baterije stvarno nije dobar - tehnologija jednostavno još nije dostupna". Trebalo mi je bolje od toga.

Htio sam znati koja brzina mi daje najbolju učinkovitost, koliko je vjetar koštao kapacitet baterije, koja razina snage donosi najviše kilometara, pomaže li doista pedalirati, ako da, koliko? Ukratko, htio sam znati hoće li me baterija odvesti kući. Nekako ključno, mislite li?

Ovaj projekt je rezultat moje duge vožnje kući pedalima. U osnovi, ovaj mali modul nalazi se između baterije i ulaza napajanja e-bicikla kako bi pratio struju i napon baterije. Osim toga, osjetnik brzine kotača pruža informacije o brzini. S ovim skupom podataka senzora izračunavaju se i prikazuju sljedeće vrijednosti:

• Trenutna učinkovitost - mjeri se u kilometrima po AmpHour potrošnje baterije
• Prosječna učinkovitost - od početka ovog putovanja, km/AH
• Ukupan broj AmpHours korištenih od zadnjeg punjenja
• Struja baterije
• Napon baterije

Korak 1: Važni podaci

Trenutna učinkovitost rješava sva moja pitanja o tome kako smanjiti potrošnju baterije. Vidim učinak jačeg okretanja pedala, dodavanja više e-snage, mijenjanja stupnjeva prijenosa ili borbe s vjetrovima. Prosječna učinkovitost za trenutni izlet (od uključivanja) može mi pomoći u procjeni približne snage koja će biti potrebna za povratak kući.

Ukupan broj AmpHours korištenih od posljednje napunjenosti ključan je za povratak kući. Znam da je moja baterija (trebala bi biti) 10 AH, pa sve što moram učiniti je mentalno oduzeti prikazanu brojku od 10 da znam preostali kapacitet. (Nisam to učinio u softveru da bih pokazao preostali AH kako bi sustav radio s baterijom bilo koje veličine i ne vjerujem da je moja baterija 10 AH.)

Potrošnja struje baterije je zanimljiva jer može pokazati koliko motor radi. Ponekad kratki strmi uspon ili pješčana dionica mogu brzo smanjiti bateriju. Otkrit ćete da je ponekad bolje sići i gurnuti bicikl za strmu klasu nego posegnuti za tom primamljivom ručicom gasa.

Napon baterije je rezervni pokazatelj stanja baterije. Moja 14 -ćelijska baterija bit će gotovo potpuno ispražnjena kada napon dosegne 44 Volta. Ispod 42 Volta, riskiram oštećenje stanica.

Prikazana je i slika mog zaslona montiranog ispod standardnog zaslona Bafang C961 koji dolazi s BBSHD sustavom motora. Imajte na umu da me C961 sretno uvjerava da imam punu bateriju, dok je, zapravo, baterija ispražnjena za 41% (4,1 AH iz baterije od 10 AH).

Korak 2: Blok dijagram i shema

Blok dijagram sustava pokazuje da se eBike mjerač snage može koristiti sa bilo kojim sustavom napajanja baterija / eBike. Potrebno je dodati standardni senzor brzine bicikla.

Detaljniji blok dijagram prikazuje ključne krugove koji sadrže eBike mjerač snage. 2x16 karaktera 1602 LCD ima priključenu ploču sučelja PCF8574 I2C.

Krug je vrlo jednostavan. Većina otpornika i kondenzatora je 0805 radi lakšeg rukovanja i lemljenja. Pretvarač istosmjernog i istosmjernog napona mora biti izabran da izdrži izlaz baterije od 60 volti. Izlaz od 6,5 V odabran je tako da premaši napon ispadanja ugrađenog regulatora od 5 V na Arduinu Pro Micro. LMV321 ima izlaz između tračnica. Pojačanje strujnog kruga osjetnika (16.7) odabrano je tako da 30 ampera kroz otpornik osjetnika struje.01 Ohma daje 5 volti. Trenutni osjetnik otpornosti trebao bi biti ocijenjen na maksimalno 9 vata pri 30 ampera, međutim, misleći da neću koristiti toliko snage (1,5 kilovata), odabrao sam otpornik od 2 vata koji je ocijenjen za oko 14 ampera (snaga motora 750 vata)).

Korak 3: PCB

Raspored PCB -a napravljen je kako bi se smanjila veličina projekta. DC-DC sklopno napajanje nalazi se na gornjoj strani ploče. Pojačalo analogne struje nalazi se na dnu. Nakon montaže, dovršena ploča priključit će se u Arduino Pro Micro s pet (RAW, VCC, GND, A2, A3) čvrstih vodiča isječenih iz otpornika kroz otvore. Senzor magnetskog kotača spojen je izravno na Arduino pin "7" (tako označen) i uzemljen. Lemite kratki pigtail i 2 -pinski konektor za spajanje na senzor brzine. Dodajte još jedan pigtail u 4 -pinski konektor za LCD.

LCD i I2C ploča za sučelje montirana su u plastično kućište i pričvršćena na upravljač (koristila sam ljepilo za topljenje).

Ploča je dostupna na OshPark.com - zapravo dobivate 3 ploče za manje od 4 USD uključujući dostavu. Ovi momci su najveći!

Kratke napomene - Koristio sam DipTrace za shematsko snimanje i izgled. Prije nekoliko godina isprobao sam sve dostupne besplatne pakete shematskog snimanja / rasporeda PCB -a i smjestio se na DipTrace. Prošle sam godine napravio slično istraživanje i zaključio da je za mene DipTrace, ruku na srce, pobjednik.

Drugo, važna je orijentacija ugradnje osjetnika kotača. Os senzora mora biti okomita na putanju magneta dok prolazi pored senzora, inače ćete dobiti dvostruki impuls. Alternativa je montiranje senzora tako da kraj pokazuje prema magnetu.

Na kraju, budući da je mehanički prekidač, senzor zvoni za više od 100 uS.

Korak 4: Softver

Projekt koristi Arduino Pro Micro s procesorom ATmega32U4. Ovaj mikrokontroler ima nekoliko više resursa od uobičajenijeg Arduino ATmega328P procesora. Arduino IDE (Integrirani razvojni sustav) mora biti instaliran. Postavite IDE za ALATE | ODBOR | LEONARDO. Ako niste upoznati s okruženjem Arduino, nemojte dopustiti da vas to obeshrabri. Inženjeri u Arduinu i svjetska obitelj suradnika stvorili su uistinu jednostavan za korištenje razvojni sustav mikrokontrolera. Dostupna je velika količina unaprijed testiranog koda za ubrzanje svakog projekta. Ovaj projekt koristi nekoliko knjižnica koje su napisali suradnici; Pristup EEPROM -u, I2C komunikacija te upravljanje i ispis LCD -a.

Vjerojatno ćete morati urediti kôd da biste promijenili, na primjer, promjer kotača. Uskoči!

Kôd je relativno jednostavan, ali nije jednostavan. Vjerojatno će trebati neko vrijeme da shvatite moj pristup. Senzor kotača ima prekidni pogon. Otklanjač osjetnika kotača koristi još jedan prekid pomoću mjerača vremena. Treći povremeni prekid čini osnovu za raspoređivanje zadataka.

Bench testiranje je jednostavno. Koristio sam 24 -voltno napajanje i generator signala za simulaciju senzora brzine.

Kôd uključuje upozorenje o kritičnoj niskoj napunjenosti baterije (trepćući zaslon), opisne komentare i velikodušna izvješća o otklanjanju pogrešaka.

Korak 5: Završite sve

Jastučić s oznakom "MTR" ide na pozitivnu vezu s upravljačkim krugom motora. Jastučić s oznakom "BAT" ide na pozitivnu stranu baterije. Povratni vodići su uobičajeni i nalaze se na suprotnoj strani PWB -a.

Nakon što je sve testirano, sklopite sklop u skupljajuću foliju i instalirajte između baterije i upravljača motora.

Imajte na umu da USB priključak na Arduino Pro Micro ostaje dostupan. Taj je priključak prilično krhak, stoga sam ga ojačao izdašnom primjenom ljepila za topljenje.

Ako se odlučite za njegovu izradu, obratite se za najnoviji softver.

Kao posljednji komentar, žalosno je što komunikacijski protokol između upravljačkog sklopa motora Bafang i konzole zaslona nije dostupan jer kontroler "zna" sve podatke koje ovaj hardverski krug prikuplja. S obzirom na protokol, projekt bi bio mnogo jednostavniji i čišći.

Korak 6: Izvori

DipTrace datoteke - morat ćete preuzeti i instalirati besplatnu verziju DipTracea, a zatim uvesti shemu i izgled iz.asc datoteka. Gerberove datoteke nalaze se u zasebnoj mapi -

Arduino - Preuzmite i instalirajte odgovarajuću verziju IDE -a -

Kućište, "Uradi sam" Plastična elektronika, kutija za kućište kućišta 3,34 "D x 1,96" Š x 0,83 "V" -

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

LMV321 -

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

LCD -

I2C sučelje -

Arduino Pro Micro -