EBike Power Meter: 6 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:01

Muutin äskettäin maastopyörän sähköpyöräksi. Muuntaminen sujui suhteellisen sujuvasti, joten projektin päätyttyä hyppäsin ja lähdin risteilylle. Pidin silmällä akun varauksen ilmaisinta, enkä tiennyt kuinka pitkälle odotan pyörän toimivan akkuvirralla. Noin siihen aikaan, kun tehomittari näytti 80%, ja minusta tuntui melko hyvältä, koska olin kulkenut pitkän matkan, pysähdyin tyhjällä akulla. Onneton puhelu valmistajalle johti sanoihin "Voi, akun ilmaisin ei todellakaan ole hyvä paljoa - tekniikka ei vain ole vielä olemassa". Tarvitsin parempaa.

Halusin tietää, mikä vaihde antoi minulle parhaan hyötysuhteen, kuinka paljon vastatuuli maksoi akun kapasiteetista, mikä tehotaso tuottaa eniten kilometrejä, auttaako se todella polkemista, jos on, kuinka paljon? Lyhyesti sanottuna halusin tietää, saako akku minut kotiin. Jotenkin ratkaisevaa, luuletko?

Tämä projekti on seurausta pitkästä polkimella toimivasta kotimatkastani. Pohjimmiltaan tämä pieni moduuli sijaitsee akun ja sähköpyörän virtalähteen välillä valvoakseen akun virtaa ja jännitettä. Lisäksi pyörän nopeusanturi antaa nopeustietoja. Tämän anturitietojoukon avulla lasketaan ja näytetään seuraavat arvot:

• Hetkellinen tehokkuus - mitattu kilometreinä per ampeeritunti akun kulutusta
• Keskimääräinen hyötysuhde - matkan alkamisen jälkeen km/AH
• Edellisen latauksen jälkeen käytettyjen AmpHours -kokonaismäärä
• Akun virta
• Akun jännite

Vaihe 1: Tärkeitä tietoja

Hetkellinen tehokkuus vastaa kaikkiin kysymyksiini akun kulutuksen minimoimisesta. Näen polkemisen vaikutuksen, lisäämällä sähkötehoa, vaihtamalla vaihteita tai taistelemalla vastatuulta vastaan. Nykyisen matkan keskimääräinen hyötysuhde (käynnistyksen jälkeen) voi auttaa minua arvioimaan likimääräisen tehon, joka kuluu kotiin palaamiseen.

Viimeisen latauksen jälkeen käytettyjen AmpHours -lukujen kokonaismäärä on ratkaiseva kotiin pääsyn kannalta. Tiedän, että akuni on (oletettavasti) 10 AH, joten minun tarvitsee vain vähentää näytöllä näkyvä luku 10: stä tietääkseni jäljellä olevan kapasiteettini. (En tehnyt tätä ohjelmistossa näyttääkseni AH: n jäljellä olevan niin, että järjestelmä toimii minkä tahansa kokoisella akulla, enkä todellakaan usko, että akuni on 10 AH.)

Akun virrankulutus on mielenkiintoista, koska se voi osoittaa, kuinka kovasti moottori toimii. Joskus lyhyt jyrkkä nousu tai hiekkaranta voivat heikentää akkua nopeasti. Huomaat, että joskus on parempi nousta ylös ja työntää pyöräsi jyrkkää tasoa kuin tavoittaa tuo houkutteleva kaasuvipu.

Akun jännite on vara -akun varaindikaattori. 14 -kennoinen akuni on lähes tyhjä, kun jännite saavuttaa 44 volttia. Alle 42 volttia vaarannan kennot.

Kuvassa on myös kuva näytöstäni, joka on asennettu BBSHD -moottorijärjestelmän mukana tulevan Bafang C961 -näytön alle. Huomaa, että C961 vakuuttaa minua iloisesti siitä, että minulla on täysi akku, vaikka itse asiassa akku on tyhjentynyt 41% (4,1 AH 10 AH: n akusta).

Vaihe 2: Lohkokaavio ja kaavio

Järjestelmän lohkokaavio osoittaa, että eBike -virtamittaria voidaan käyttää minkä tahansa akun / eBike -virtalähteen kanssa. Polkupyörän vakionopeusanturi on lisättävä.

Yksityiskohtaisempi lohkokaavio havainnollistaa eBike -virtamittarin muodostamia avainpiirilohkoja. 2x16 merkin 1602 nestekidenäytössä on PCF8574 I2C -liitäntäkortti.

Piiri on hyvin suoraviivainen. Useimmat vastukset ja kondensaattorit ovat 0805 käsittelyn ja juottamisen helpottamiseksi. DC-DC-buck-muunnin on valittava kestämään 60 voltin akun teho. Lähtö 6,5 volttia valitaan ylittämään Arduino Pro Micron sisäisen 5 voltin säätimen katkaisujännite. LMV321: ssä on kiskosta toiseen ulostulo. Virta -anturipiirin (16.7) vahvistus valitaan siten, että 30 ampeeria 0,01 ohmin virtatunnistusvastuksen kautta tuottaa 5 volttia. Nykyisen tuntovastuksen tulisi olla enintään 9 wattia 30 ampeerilla, mutta ajattelin, etten käytä niin paljon tehoa (1,5 kilowattia), valitsin 2 watin vastuksen, joka on mitoitettu noin 14 ampeerille (750 watin moottorin teho)).

Vaihe 3: PCB

Piirilevyasettelu tehtiin projektin koon minimoimiseksi. DC-DC-kytkentäsyöttö on kortin yläpuolella. Analoginen virranvahvistin on pohjassa. Asennuksen jälkeen valmis levy liitetään Arduino Pro Micro -laitteeseen, jossa on viisi (RAW, VCC, GND, A2, A3) kiinteää johdinta, jotka on leikattu reikävastuksista. Magneettinen pyöräanturi on kytketty suoraan Arduino -nastaan "7" (merkitty näin) ja maadoitettu. Liitä lyhyt letti ja 2 -nastainen liitin nopeusanturiin liittämistä varten. Lisää toinen letti LCD -näytön 4 -nastaiseen liittimeen.

LCD- ja I2C -liitäntäkortti on asennettu muovikoteloon ja kiinnitetty ohjaustankoon (käytin kuumasulateliimaa).

Taulu on saatavana osoitteesta OshPark.com - itse asiassa saat 3 lautaa alle 4 dollarilla, sisältäen postikulut. Nämä kaverit ovat parhaita!

Lyhyet sivukuvat - Käytin DipTracea kaavamaiseen sieppaukseen ja asetteluun. Useita vuosia sitten kokeilin kaikkia saatavilla olevia ilmaisia kaavamaisia sieppaus- / piirilevyasettelupaketteja ja asettuin DipTraceen. Viime vuonna tein samanlaisen kyselyn ja päädyin siihen, että minulle DipTrace voitti kädet alas.

Toiseksi pyöräanturin asennussuunta on tärkeä. Anturin akselin on oltava kohtisuorassa magneetin kulkuun sen kulkiessa anturin ohi, muuten saat kaksinkertaisen pulssin. Vaihtoehto on asentaa anturi siten, että pää osoittaa magneettia kohti.

Lopuksi, koska mekaaninen kytkin, anturi soi yli 100 uS.

Vaihe 4: Ohjelmisto

Projektissa käytetään Arduino Pro Microa ATmega32U4 -prosessorilla. Tällä mikro -ohjaimella on muutama enemmän resursseja kuin yleisemmällä Arduino ATmega328P -suorittimella. Arduino IDE (Integrated Development System) on asennettava. Aseta IDE TOOLS | HALLITUS | LEONARDO. Jos et tunne Arduinon ympäristöä, älä anna sen lannistaa sinua. Arduinon insinöörit ja maailmanlaajuinen avustajaperhe ovat luoneet todella helppokäyttöisen mikrokontrollerin kehitysjärjestelmän. Saatavilla on valtava määrä valmiiksi testattua koodia minkä tahansa projektin nopeuttamiseksi. Tämä projekti käyttää useita kirjoittajia, jotka ovat kirjoittaneet kirjoittajat; EEPROM -yhteys, I2C -tietoliikenne ja LCD -ohjaus ja tulostus.

Sinun on luultavasti muokattava koodia esimerkiksi pyörän halkaisijan muuttamiseksi. Hyppää kyytiin!

Koodi on suhteellisen yksinkertainen, mutta ei yksinkertainen. Lähestymistapani ymmärtäminen vie todennäköisesti jonkin aikaa. Pyöräanturia käytetään keskeytyksellä. Pyöräanturin kytkin käyttää toista ajastimen keskeytystä. Kolmas jaksollinen keskeytys muodostaa tehtävien ajoituksen perustan.

Penkitestaus on helppoa. Simuloin nopeusanturia 24 voltin virtalähteellä ja signaaligeneraattorilla.

Koodi sisältää kriittisen alhaisen akun varoituksen (vilkkuva näyttö), kuvaavia kommentteja ja runsaasti virheenkorjausraportteja.

Vaihe 5: Kääriminen kaikki ylös

Tyyny "MTR" menee positiiviseen liitokseen moottorin ohjauspiiriin. "BAT" -tyyny siirtyy akun positiiviselle puolelle. Paluujohdot ovat yleisiä ja vastakkaisella puolella PWB: tä.

Kun kaikki on testattu, sulje kokoonpano kutistekääreeseen ja asenna se akun ja moottorinohjaimen väliin.

Huomaa, että Arduino Pro Micron USB -liitin on edelleen käytettävissä. Tämä liitin on melko hauras, joten vahvistin sitä runsaalla sulateliimalla.

Jos päätät rakentaa sen, ota yhteyttä uusimpaan ohjelmistoon.

Lopuksi on valitettavaa, että Bafang -moottorinohjaimen ja näyttökonsolin välinen tiedonsiirtoprotokolla ei ole käytettävissä, koska ohjain "tietää" kaikki tämän laitteistopiirin keräämät tiedot. Protokollan perusteella projekti olisi paljon yksinkertaisempi ja puhtaampi.

Vaihe 6: Lähteet

DipTrace Files - sinun on ladattava ja asennettava DipTrace -ohjelmiston ilmainen versio ja tuotava sitten kaavio ja ulkoasu.asc -tiedostoista. Gerber -tiedostot sisältyvät erilliseen kansioon -

Arduino - Lataa ja asenna sopiva IDE -versio -

Kotelo, "DIY Plastic Electronics Project Box -kotelokotelo 3,34" L x 1,96 "W x 0,83" H " -

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

LMV321 -

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

LCD -

I2C -käyttöliittymä -

Arduino Pro Micro -