Gjenerator Turbo Trainer: 6 hapa

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:10

Gjenerimi i energjisë elektrike me fuqi pedale më ka magjepsur gjithmonë. Këtu është mendimi im për të.

Hapi 1: Pika Unike e Shitjes

Unë jam duke përdorur një kontrollues motorik VESC6 dhe një dalës 192KV që punon si një frenë rigjeneruese. Kjo është mjaft unike pasi shkojnë gjeneratorët e pedaleve, por ka një pjesë tjetër të këtij projekti që mendoj se është i ri.

Kur ecni me biçikletë në rrugë keni inerci dhe kjo e mban rrotullimin e pedaleve shumë konstant gjatë një revolucioni. Trajnerët turbo kanë shumë pak inerci, kështu që kur shtyni mbi pedale rrota shpejtohet/ngadalësohet shpejt dhe kjo ndihet e panatyrshme. Rrotullat janë përdorur në përpjekje për të zbutur këto luhatje të shpejtësisë. Trajnerët stacionarë të biçikletave peshojnë një ton për këtë arsye.

Kam gjetur një zgjidhje alternative për këtë problem. Kontrolluesi i motorit është i konfiguruar që të rrotullojë përparësin në "modalitetin e shpejtësisë konstante". Arduino lidhet me VESC6 përmes UART dhe lexon rrymën e motorit (e cila është drejtpërdrejt proporcionale me çift rrotullues të rrotave). Arduino rregullon pikën e caktuar të RPM të motorit gradualisht për të simuluar inercinë dhe tërheqjen që do të kishit përjetuar duke ecur me biçikletë në një rrugë. Ai madje mund të simulojë lëvizjen e lirë poshtë një kodre duke vepruar si motor për të mbajtur rrotën të rrotullohet.

Punon shkëlqyeshëm siç dëshmohet nga grafiku i mësipërm që tregon RPM të motorit. Ndalova çiklizmin pak para 2105 sekondave. Ju mund të shihni gjatë 8 sekondave të ardhshme, shpejtësia e rrotës gradualisht do të bjerë ashtu siç do të bënte nëse ndalonit pedalimin në një pjerrësi të lehtë.

Ende ka ndryshime shumë të vogla të shpejtësisë me goditjet e pedalit. Por kjo është gjithashtu e vërtetë për jetën dhe e simuluar saktë.

Hapi 2: Testimi i daljes së energjisë

Çiklizmi është mënyra më efektive për të bërë punë mekanike. Kam përdorur mjetin VESC për të matur fuqinë në kohë reale. I zeroja leximet para se të ecja me biçikletë për saktësisht 2 minuta. Unë pedalova me një intensitet që mendoj se mund ta kisha mbajtur për rreth 30 minuta.

Pas 2 minutash mund të shihni që kam prodhuar 6.15 Wh. E cila korrespondon me një fuqi mesatare të prodhimit prej 185 W. Unë mendoj se kjo është mjaft e mirë duke pasur parasysh humbjet e përfshira.

Ju mund t'i shihni rrymat e motorit në grafikun e mësipërm. Ato rregullohen me shpejtësi nga VESC6 për të mbajtur një RPM konstante motorike pavarësisht çift rrotullues të luhatshëm të ushtruar nga pedalimi.

Kur pedalimi ndalon motori fillon të konsumojë pak energji për të mbajtur rrotullimin. Të paktën derisa Arduino të vërejë se nuk po pedaloni dhe ndalon motorin fare. Rryma e baterisë duket të jetë pothuajse zero pak para mbylljes, kështu që fuqia duhet të jetë së paku disa vat për të rrotulluar në mënyrë aktive timonin.

Hapi 3: Duke parë efikasitetin

Përdorimi i VESC6 përmirëson efikasitetin jashtëzakonisht. Ai konverton fuqinë AC të motorit në fuqi DC në mënyrë të konsiderueshme më mirë sesa një ndreqës i plotë i urës. Unë mendoj se është mbi 95% efikas.

Nxitja e fërkimit është ndoshta pika e dobët për sa i përket efikasitetit. Pas biçikletës për 5 minuta mora disa imazhe termike.

Motori arriti në rreth 45 gradë celsius në një dhomë 10 gradë. Goma e biçikletës gjithashtu do të kishte shpërndarë nxehtësinë. Sistemet e drejtuara nga rripi do të tejkalojnë këtë gjenerator turbo në këtë drejtim.

Bëra një test të dytë 10 minutësh që ishte mesatarisht 180 W. Pas kësaj motori ishte shumë i nxehtë për ta prekur për një kohë të gjatë. Ndoshta rreth 60 gradë. Dhe disa prej bulonave përmes plastikës së printuar 3D u liruan! Kishte gjithashtu një film të hollë me pluhur gome të kuq në dyshemenë përreth. Sistemet e drejtimit të fërkimit thithin!

Hapi 4: Simulimi i inercisë dhe tërheqjes

Softueri është mjaft i thjeshtë dhe është këtu në GitHub. Funksioni i përgjithshëm përcaktohet nga kjo linjë:

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

Kjo në mënyrë graduale rregullon pikën e caktuar të RPM -së (dmth. Shpejtësinë tonë) bazuar në forcën e simuluar të ushtruar. Meqenëse kjo shkon 25 herë/sekondë është duke integruar efektivisht forcën me kalimin e kohës. Forca e përgjithshme simulohet si kjo:

Forca = Forca Pedale - Laminar_Drag - Turbulent_Drag - Gradient_Force

Rezistenca e rrotullimit përfshihet në thelb në termin e gradientit.

Hapi 5: Disa pika të tjera të mërzitshme

Më duhej të rregulloja parametrat e kontrollit të shpejtësisë PID të VESC për të marrë mbajtje më të mira të RPM. Ishte mjaft e lehtë.

Hapi 6: Ajo që kam mësuar

Kam mësuar se mekanizmat e drejtimit të fërkimit thithin. Pas vetëm 20 minutash biçikletë mund të shoh veshin e dukshëm të gomave dhe pluhurin e gomës. Ato janë gjithashtu joefikase. Pjesa tjetër e sistemit funksionon si një ëndërr. Unë mendoj se një gjenerator i drejtuar nga rripi mund të marrë një efikasitet shtesë 10-20%, veçanërisht me RPM më të larta. RPM -të më të larta do të zvogëlonin rrymat e motorit dhe do të prodhonin tensione më të larta të cilat mendoj se do të përmirësonin efikasitetin në këtë rast.

Nuk kam hapësirë të mjaftueshme në shtëpinë time për të vendosur një sistem atmosferik të drejtuar nga rripi.