Generator Turbo Trainer: 6 korakov

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:02

Ustvarjanje električne energije s pomočjo pedala me je vedno fasciniralo. Tukaj je moj pogled na to.

1. korak: edinstveno prodajno mesto

Uporabljam krmilnik motorja VESC6 in prehitevalnik 192KV, ki deluje kot regenerativna zavora. To je precej edinstveno, saj gredo generatorji na pedala, vendar je po mojem mnenju nov del tega projekta.

Ko kolesarite po cesti, imate vztrajnost in to ohranja rotacijo pedalov zelo konstantno skozi celoten obrat. Turbo trenerji imajo zelo malo vztrajnosti, zato se kolo ob pritisku na pedala hitro pospeši/upočasni in to se zdi nenaravno. Vztrajniki se uporabljajo za pospešitev teh nihanj hitrosti. Iz tega razloga stacionarni trenerji za kolo tehtajo tono.

Izmislil sem alternativno rešitev tega problema. Krmilnik motorja je konfiguriran za vrtenje prehitevalca v "načinu s konstantno hitrostjo". Arduino se poveže z VESC6 prek UART in odčita tok motorja (ki je neposredno sorazmeren z navorom kolesa). Arduino postopoma prilagaja nastavljeno vrednost vrtljajev motorja, da simulira vztrajnost in vlečenje, ki bi ga doživeli s kolesom po cesti. Lahko celo simulira prosto gibanje po klancu navzdol tako, da deluje kot motor, da se kolo vrti.

Deluje odlično, kar dokazuje zgornji graf, ki prikazuje število vrtljajev motorja. Kolesaril sem tik pred 2105 sekundami. V naslednjih 8 sekundah lahko vidite, da se hitrost kolesa postopoma zmanjšuje, tako kot bi, če bi nehali pedalirati v rahlem naklonu.

Še vedno obstajajo zelo majhne spremembe hitrosti s potezami pedala. Toda to je tudi resnično in pravilno simulirano.

2. korak: Preizkusite izhodno moč

Kolesarjenje je najučinkovitejši način opravljanja mehanskega dela. Za merjenje izhodne moči v realnem času sem uporabil orodje VESC. Odčitke sem nastavil pred kolesarjenjem točno 2 minuti. Hodil sem s hitrostjo, za katero mislim, da bi jo lahko vzdrževal približno 30 minut.

Po 2 minutah lahko vidite, da sem proizvedel 6,15 Wh. Kar ustreza povprečni izhodni moči 185 W. Mislim, da je to glede na nastale izgube precej dobro.

Na zgornjem grafu si lahko ogledate tokove motorja. VESC6 jih hitro prilagodi, da ohranijo konstantne vrtljaje motorja kljub nihajočemu navoru, ki ga povzroča pedaliranje.

Ko se pedaliranje ustavi, motor začne porabljati malo energije, da se kolo vrti. Vsaj dokler Arduino ne opazi, da ne voziš pedala in motor popolnoma ustavi. Zdi se, da je tok akumulatorja skoraj nič pred izklopom, zato mora biti moč največ nekaj vatov, da se kolo dejansko dejansko vrti.

3. korak: Pogled na učinkovitost

Uporaba VESC6 močno poveča učinkovitost. Napajalni tok motorja pretvarja v enosmerno moč precej bolje kot polni mostični usmernik. Mislim, da je učinkovit več kot 95%.

Pogon trenja je verjetno šibka točka glede učinkovitosti. Po 5 minutah kolesarjenja sem naredil nekaj toplotnih posnetkov.

Motor je v 10 -stopinjski sobi dosegel približno 45 stopinj Celzija. Tudi kolesarska pnevmatika bi odvajala toploto. Sistemi s jermenskim pogonom bi bili v tem pogledu boljši od tega turbo generatorja.

Naredil sem drugi 10 -minutni test, ki je v povprečju znašal 180 W. Po tem se je motor dolgo segreval, da bi se ga lahko dotaknil. Verjetno okoli 60 stopinj. In nekateri vijaki skozi 3D tiskano plastiko so bili popuščeni! Na okoliških tleh je bil tudi tanek film rdečega gumijastega prahu. Sistemi trenja so zanič!

4. korak: Simulacija vztrajnosti in vlečenja

Programska oprema je dokaj preprosta in je na GitHubu. Celotna funkcija je določena s to vrstico:

RPM = RPM + (a*Tok_motorja - b*RPM - c*RPM*RPM - GRADIENT);

S tem se postopoma prilagodi naslednja nastavljena vrednost vrtljajev (tj. Naša hitrost) glede na simulirano silo. Ker teče 25 -krat na sekundo, sčasoma učinkovito vključi silo. Celotna sila se simulira na naslednji način:

Force = Pedal_Force - Laminar_Drag - Turbulent_Drag - Gradient_Force

Kotalni upor je v bistvu vključen v nagib.

5. korak: Nekaj drugih dolgočasnih točk

Za boljše držanje vrtljajev sem moral prilagoditi parametre nadzora hitrosti PID VESC. To je bilo dovolj enostavno.

Korak 6: Kaj sem se naučil

Naučil sem se, da so mehanizmi za trenje zanič. Že po 20 minutah kolesarjenja vidim vidno obrabo pnevmatik in gumijast prah. Prav tako so neučinkoviti. Preostali del sistema deluje sanjsko. Mislim, da bi generator s jermenskim pogonom lahko dosegel dodatnih 10-20% izkoristka, zlasti pri večjih vrtljajih. Višji vrtljaji bi zmanjšali tokove motorja in ustvarili višje napetosti, kar bi po mojem mnenju v tem primeru izboljšalo učinkovitost.

Nimam dovolj prostora v hiši za namestitev bankomata s jermenskim pogonom.