Merilnik moči EBike: 6 korakov

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:04

Pred kratkim sem gorsko kolo spremenil v električno kolo. Pretvorba je potekala razmeroma gladko, zato sem po zaključku projekta skočil in se odpravil na križarjenje. Pazil sem na indikator napolnjenosti baterije, ne da bi vedel, kako daleč lahko pričakujem, da bo kolo delovalo na baterijo. Približno v tistem času, ko je merilnik porabe pokazal 80%, se mi je zdelo precej dobro, ker sem šel daleč, sem se ustavil z izpraznjeno baterijo. Nezadovoljen klic proizvajalcu je povzročil besede, kot je "Oh, indikator baterije res ni dober - tehnologije preprosto še ni". Potreboval sem boljše od tega.

Zanimalo me je, katera prestava mi daje najboljši izkoristek, koliko stane naletni veter v kapaciteti akumulatorja, kakšna raven moči prinese največ kilometrov, ali res pomaga pri pedaliranju, če da, koliko? Skratka, želel sem vedeti, ali me bo baterija pripeljala domov. Nekako ključno, se ti zdi?

Ta projekt je rezultat moje dolge vožnje domov s pedali. V bistvu ta majhen modul stoji med baterijo in vhodom za napajanje e-kolesa za spremljanje toka in napetosti baterije. Poleg tega senzor hitrosti kolesa zagotavlja informacije o hitrosti. S tem nizom senzorskih podatkov se izračunajo in prikažejo naslednje vrednosti:

• Trenutna učinkovitost - merjeno v kilometrih na AmpHour porabe baterije
• Povprečna učinkovitost - od začetka tega potovanja, km/AH
• Skupno število AmpHourov, uporabljenih od zadnjega polnjenja
• Tok baterije
• Napetost akumulatorja

1. korak: Pomembni podatki

Trenutna učinkovitost rešuje vsa moja vprašanja o tem, kako zmanjšati porabo baterije. Vidim učinek močnejšega pedaliranja, dodajanja več e-moči, menjave prestav ali boja proti vetrovnemu vetru. Povprečna učinkovitost trenutnega potovanja (od vklopa) mi lahko pomaga oceniti približno moč, ki jo bo porabila za vrnitev domov.

Skupno število AmpHours, uporabljenih od zadnjega polnjenja, je ključnega pomena za prihod domov. Vem, da je moja baterija (naj bi bila) 10 AH, zato moram le miselno odšteti prikazano številko od 10, da vem preostalo zmogljivost. (Tega nisem naredil v programski opremi, da bi prikazal preostali AH, da bo sistem deloval z baterijo katere koli velikosti, in res ne verjamem, da je moja baterija 10 AH.)

Poraba toka baterije je zanimiva, saj lahko pokaže, kako močno motor deluje. Včasih lahko kratek strm vzpon ali peščeni odsek hitro zmanjšata baterijo. Odkrili boste, da je včasih bolje sestopiti in potisniti kolo navzgor, kot pa poseči po tisti mamljivi ročici za plin.

Napetost akumulatorja je rezervni indikator stanja baterije. Moja 14 -celična baterija se bo skoraj popolnoma izpraznila, ko napetost doseže 44 voltov. Pod 42 volti tvegam poškodbe celic.

Prikazana je tudi slika mojega zaslona, nameščenega pod standardnim zaslonom Bafang C961, ki je priložen motornemu sistemu BBSHD. Upoštevajte, da me C961 z veseljem pomirja, da imam polno baterijo, medtem ko je bila v resnici baterija izpraznjena za 41% (4,1 AH iz baterije 10 AH).

2. korak: Blokovni diagram in shema

Blok diagram sistema kaže, da se merilnik moči eBike lahko uporablja s katero koli baterijo / sistemom napajanja eBike. Potreben je dodatek standardnega senzorja hitrosti kolesa.

Podrobnejši blokovni diagram prikazuje bloke ključnih vezij, ki sestavljajo merilnik moči e -kolesa. 2x16 znakovni 1602 LCD ima pritrjeno vmesniško ploščo PCF8574 I2C.

Vezje je zelo preprosto. Večina uporov in kondenzatorjev je 0805 za lažje rokovanje in spajkanje. Pretvornik enosmernega toka DC-DC je treba izbrati tako, da prenese 60-voltno moč akumulatorja. Izhodna napetost 6,5 voltov je izbrana tako, da preseže izpadno napetost vgrajenega 5 voltnega regulatorja na Arduino Pro Micro. LMV321 ima izhod na železnico. Dobiček tokokroga senzorja toka (16.7) je izbran tako, da bo 30 amperov skozi upor tokovnega senzorja 0,01 ohma oddalo 5 voltov. Trenutni čutni upor bi moral biti ocenjen na največ 9 vatov pri 30 amperov, vendar sem mislil, da ne bom porabil toliko moči (1,5 kilovata), sem izbral upor 2 vata, ki je ocenjen na približno 14 amperov (moč motorja 750 vatov)).

Korak: PCB

Postavitev tiskane plošče je bila narejena za zmanjšanje velikosti projekta. Stikalno napajanje DC-DC je na zgornji strani plošče. Na spodnji strani je analogni ojačevalnik toka. Po montaži se bo dokončana plošča priključila na Arduino Pro Micro s petimi (RAW, VCC, GND, A2, A3) trdnimi vodi, izrezanimi iz uporovnih uporov. Senzor magnetnega kolesa je priključen neposredno na Arduino pin "7" (označen tako) in ozemljen. Spajite kratek rep in 2 -polni konektor za povezavo s senzorjem hitrosti. 4 -pinskemu priključku za LCD zaslon dodajte še eno pigtail.

Vmesniška plošča LCD in I2C sta nameščeni v plastičnem ohišju in pritrjeni na krmilo (uporabil sem vroče lepilo).

Plošča je na voljo na spletnem mestu OshPark.com - dejansko dobite 3 plošče za manj kot 4 USD, vključno z poštnino. Ti fantje so največji!

Kratke opombe - DipTrace sem uporabil za shematsko zajemanje in postavitev. Pred nekaj leti sem preizkusil vse brezplačne pakete shematskega zajemanja / postavitve PCB, ki so na voljo, in se odločil za DipTrace. Lani sem naredil podobno raziskavo in ugotovil, da je zame zame DipTrace zmagovalec.

Drugič, pomembna je montažna usmerjenost senzorja kolesa. Os senzorja mora biti pravokotna na pot magneta, ko prehaja mimo senzorja, sicer dobite dvojni impulz. Druga možnost je, da senzor namestite tako, da bo njegov konec usmerjen proti magnetu.

Nazadnje, kot mehansko stikalo, senzor zvoni za več kot 100 uS.

4. korak: Programska oprema

Projekt uporablja Arduino Pro Micro s procesorjem ATmega32U4. Ta mikrokrmilnik ima nekaj več virov kot običajni procesor Arduino ATmega328P. Arduino IDE (integriran razvojni sistem) mora biti nameščen. Nastavite IDE za ORODJA | TABLA | LEONARDO. Če niste seznanjeni z okoljem Arduino, naj vas to ne odvrne. Inženirji v podjetju Arduino in družina sodelavcev po vsem svetu so ustvarili resnično enostaven razvojni sistem za mikrokrmilnike. Za pospešitev vsakega projekta je na voljo ogromno vnaprej preizkušenih kod. Ta projekt uporablja več knjižnic, ki so jih napisali sodelavci; Dostop do EEPROM -a, komunikacije I2C ter nadzor in tiskanje LCD.

Verjetno boste morali spremeniti kodo, na primer spremeniti premer kolesa. Skoči v!

Koda je razmeroma preprosta, vendar ni enostavna. Za razumevanje mojega pristopa bo verjetno trajalo nekaj časa. Senzor kolesa je v prekinjenem pogonu. Odstranjevalec senzorja kolesa uporablja še eno prekinitev iz časovnika. Tretji občasni prekinitev je osnova za načrtovalnik opravil.

Preizkus klopi je enostaven. Za simulacijo senzorja hitrosti sem uporabil 24 -voltno napajanje in generator signala.

Koda vključuje kritično opozorilo o nizki bateriji (utripajoči zaslon), opisne komentarje in velikodušna poročila o odpravljanju napak.

5. korak: Zaključite vse

Blazinica z oznako "MTR" gre na pozitivno povezavo na krmilno vezje motorja. Blazinica z oznako "BAT" gre na pozitivno stran baterije. Povratni vodi so pogosti in na nasprotni strani PWB.

Ko je vse preizkušeno, sklop zaprite v skrčljivo folijo in ga namestite med baterijo in krmilnik motorja.

Upoštevajte, da je priključek USB na Arduino Pro Micro še vedno dostopen. Ta priključek je precej krhek, zato sem ga okrepil z obilnim nanosom vročega lepila.

Če se odločite za njegovo izdelavo, stopite v stik z najnovejšo programsko opremo.

Kot zadnji komentar je žal, da komunikacijski protokol med krmilnikom motorja Bafang in konzolo zaslona ni na voljo, ker krmilnik "pozna" vse podatke, ki jih zbira to vezje strojne opreme. Glede na protokol bi bil projekt veliko enostavnejši in čistejši.

6. korak: Viri

Datoteke DipTrace - morate prenesti in namestiti brezplačno različico programa DipTrace, nato pa uvoziti shemo in postavitev iz datotek.asc. Datoteke Gerber so vključene v ločeno mapo -

Arduino - Prenesite in namestite ustrezno različico IDE -

Ohišje, "DIY Plastic Electronics Project Box Ohišje ohišja 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 vmesnik -

Arduino Pro Micro -