Matës i energjisë EBike: 6 hapa

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:18

Kohët e fundit kam konvertuar një biçikletë malore në një biçikletë elektrike. Konvertimi shkoi relativisht pa probleme, kështu që me përfundimin e projektit, unë hipa dhe u nisa për një dalje në det. Unë e mbaja syrin tek treguesi i ngarkimit të baterisë, duke mos ditur se sa larg të prisja që biçikleta të punonte me energji baterie. Rreth kohës kur njehsori i energjisë tregoi 80% me mua që ndihesha mjaft mirë, sepse kisha bërë një rrugë të gjatë, u ndala me një bateri të mbaruar. Një telefonatë e pakënaqur ndaj prodhuesit rezultoi në fjalë si "Oh, treguesi i baterisë me të vërtetë nuk është i mirë për shumë - teknologjia thjesht nuk është ende atje". Më duhej më mirë se kaq.

Doja të dija se cila veshje më dha efikasitetin më të mirë, sa kushtonte era e përparme në kapacitetin e baterisë, cili nivel i fuqisë jep më shumë kilometra, a ndihmon vërtet pedalimi, nëse po, sa? Me pak fjalë, doja të dija nëse bateria ime do të më kthente në shtëpi. Duket thelbësore, a mendoni?

Ky projekt është rezultat i udhëtimit tim të gjatë me pedale në shtëpi. Në thelb ky modul i vogël gjendet midis baterisë dhe hyrjes së furnizimit me energji të biçikletës elektronike për të monitoruar rrymën dhe tensionin e baterisë. Për më tepër, një sensor i shpejtësisë së rrotave siguron informacion mbi shpejtësinë. Me këtë grup të dhënash të sensorit, vlerat e mëposhtme llogariten dhe shfaqen:

• Efikasiteti i menjëhershëm - matet në kilometra për AmpHor të konsumit të baterisë
• Efikasiteti mesatar - që kur filloi ky udhëtim, km/AH
• Numri i përgjithshëm i AmpHours i përdorur që nga ngarkimi i fundit
• Rryma e baterisë
• Tensioni i baterisë

Hapi 1: Të dhëna të rëndësishme

Efikasiteti i menjëhershëm i adreson të gjitha pyetjet e mia se si të minimizoj konsumin e baterisë. Unë mund të shoh efektin e pedalimit më të fortë, duke shtuar më shumë energji elektronike, duke ndryshuar ingranazhet ose duke luftuar me një erë të kundërt. Efikasiteti mesatar për udhëtimin aktual (që nga ndezja) mund të më ndihmojë të vlerësoj fuqinë e përafërt që do të marrë për t'u kthyer në shtëpi.

Numri i përgjithshëm i AmpHours i përdorur që nga shifra e fundit e ngarkimit është vendimtar për të arritur në shtëpi. Unë e di që bateria ime është (supozohet të jetë) 10 AH, kështu që gjithçka që duhet të bëj është të zbres mendërisht shifrën e shfaqur nga 10 për të ditur kapacitetin tim të mbetur. (Unë nuk e bëra këtë në softuer për të treguar AH të mbetur në mënyrë që sistemi të funksionojë me çdo madhësi të baterisë dhe nuk besoj se bateria ime është 10 AH.)

Konsumi aktual i baterisë është interesant pasi mund të tregojë se sa shumë punon motori. Ndonjëherë një ngjitje e shkurtër e pjerrët ose një shtrirje ranore mund të zvogëlojë shpejt baterinë. Ju do të zbuloni se nganjëherë është më mirë të zbresësh dhe ta shtysh biçikletën në një shkallë të pjerrët sesa të arrish atë levë joshëse të mbytjes.

Tensioni i baterisë është një tregues rezervë i gjendjes së baterisë. Bateria ime me 14 qeliza do të jetë plotësisht e varfëruar kur voltazhi të arrijë 44 Volt. Nën 42 Volt, rrezikoj të dëmtoj qelizat.

Gjithashtu tregohet një fotografi e ekranit tim të montuar nën ekranin standard Bafang C961 që vjen me sistemin motorik BBSHD. Vini re se C961 po më siguron me kënaqësi se kam një bateri të plotë ndërsa, në fakt, bateria është varfëruar me 41% (4.1 AH nga një bateri 10 AH).

Hapi 2: Blloku Diagrami dhe Skematika

Një diagram bllok i sistemit tregon se eBike Power Meter mund të përdoret me çdo sistem baterie / eBike. Kërkohet shtimi i një sensori standard të shpejtësisë së biçikletës.

Një bllok diagram më i detajuar ilustron blloqet kryesore të qarkut që përbëjnë njehsorin e energjisë eBike. LCD 2x16 me karakter 1602 ka një bord të ndërfaqes PCF8574 I2C të bashkangjitur.

Qarku është shumë i drejtpërdrejtë. Shumica e rezistorëve dhe kondensatorëve janë 0805 për lehtësinë e trajtimit dhe bashkimit. Konvertuesi i dollapit DC-DC duhet të zgjidhet për t'i bërë ballë daljes së baterisë 60 Volt. Prodhimi prej 6.5 Volt është zgjedhur për të tejkaluar tensionin e braktisjes së rregullatorit 5 Volt në bord në Arduino Pro Micro. LMV321 ka dalje nga hekurudha në hekurudhë. Fitimi i qarkut të sensorit aktual (16.7) zgjidhet i tillë që 30 Amps përmes rezistencës shqisore aktuale 0,01 Ohm të dalin 5 Volt. Rezistori i sensit aktual duhet të vlerësohet për një maksimum prej 9 Watt në 30 Amps, megjithatë, duke menduar se nuk do të përdor aq shumë fuqi (1.5 kilovat), zgjodha një rezistencë 2 Watt e cila vlerësohet për rreth 14 Amper (fuqi motorike 750 Watt)

Hapi 3: PCB

Paraqitja e PCB -së është bërë për të minimizuar madhësinë e projektit. Furnizimi i komutimit DC-DC është në pjesën e sipërme të bordit. Përforcuesi analog aktual është në pjesën e poshtme. Pas montimit, bordi i kompletuar do të futet në Arduino Pro Micro me pesë priza të forta (RAW, VCC, GND, A2, A3) të prera nga rezistorët e vrimave. Sensori magnetik i rrotave lidhet drejtpërdrejt me kunjin Arduino "7" (i etiketuar kështu) dhe tokëzohet. Bashkoni një bisht të shkurtër dhe lidhës me 2 kunja për t'u lidhur me sensorin e shpejtësisë. Shtoni një bisht tjetër në një lidhës 4 pin për LCD.

Bordi i ndërfaqes LCD dhe I2C janë montuar në rrethimin plastik dhe janë bashkangjitur në timon (kam përdorur zam të shkrirë të nxehtë).

Bordi është në dispozicion nga OshPark.com - në fakt ju merrni 3 dërrasa për më pak se 4 dollarë, përfshirë transportin. Këta djem janë më të mëdhenjtë!

Anësore të shkurtra - kam përdorur DipTrace për kapjen dhe paraqitjen skematike. Disa vjet më parë kam provuar të gjitha paketat skematike freeware të kapjes / paraqitjes së PCB në dispozicion dhe u vendosa në DipTrace. Vitin e kaluar bëra një sondazh të ngjashëm dhe arrita në përfundimin se, për mua, DipTrace ishte, me duart poshtë, fituesi.

Së dyti, orientimi i montimit të sensorit të rrotave është i rëndësishëm. Aksi i sensorit duhet të jetë pingul me rrugën e magnetit ndërsa kalon pranë sensorit, përndryshe do të merrni një puls të dyfishtë. Një alternativë është montimi i sensorit në mënyrë që fundi të drejtohet drejt magnetit.

Së fundmi, duke qenë një ndërprerës mekanik, sensori bie për mbi 100 uS.

Hapi 4: Softuer

Projekti përdor një Arduino Pro Micro me një procesor ATmega32U4. Ky mikrokontrollues ka disa burime më shumë sesa procesori më i zakonshëm Arduino ATmega328P. Arduino IDE (Sistemi i Zhvillimit të Integruar) duhet të instalohet. Vendosni IDE për MJETET | BORDI | LEONARDO. Nëse nuk jeni të njohur me mjedisin Arduino, ju lutemi mos lejoni që kjo t'ju dekurajojë. Inxhinierët në Arduino dhe familja e kontribuesve në mbarë botën kanë krijuar një sistem të zhvillimit të mikrokontrolluesve me përdorim të lehtë. Një sasi e madhe e kodit të para-testuar është në dispozicion për të shpejtuar çdo projekt. Ky projekt përdor disa biblioteka të shkruara nga kontribuesit; Qasja në EEPROM, komunikimet I2C dhe kontrolli dhe printimi LCD.

Ju ndoshta do të duhet të redaktoni kodin për të ndryshuar, për shembull, diametrin e rrotës. Hidhem brenda!

Kodi është relativisht i drejtpërdrejtë, por jo i thjeshtë. Ndoshta do të duhet pak kohë për të kuptuar qasjen time. Sensori i rrotave drejtohet me ndërprerje. Shpikësi i sensorit të rrotave përdor një ndërprerje tjetër nga një kohëmatës. Një ndërprerje e tretë periodike formon bazën për një programues të detyrave.

Testimi i stolit është i lehtë. Kam përdorur një furnizim me energji 24 volt dhe një gjenerator sinjali për të simuluar sensorin e shpejtësisë.

Kodi përfshin një paralajmërim kritik për baterinë e ulët (ekrani i ndezur), komente përshkruese dhe raporte bujare të korrigjimit.

Hapi 5: Përfundoni gjithçka

Pllaka e etiketuar "MTR" shkon në lidhjen pozitive me qarkun e kontrollit të motorit. Mbulesa e etiketuar "BAT" shkon në anën pozitive të baterisë. Rrjedhat e kthimit janë të zakonshme dhe në anën e kundërt të PWB.

Pasi të jetë testuar gjithçka, mbyllni montimin në tkurrës dhe instaloni midis baterisë dhe kontrolluesit tuaj motorik.

Vini re se lidhësi USB në Arduino Pro Micro mbetet i arritshëm. Ky lidhës është mjaft i brishtë, rrjedhimisht e përforcova me një aplikim bujar të ngjitësit të shkrirë të nxehtë.

Nëse vendosni ta ndërtoni atë, kontaktoni për programin më të fundit.

Si koment i fundit është për të ardhur keq që protokolli i komunikimit midis kontrolluesit të motorit Bafang dhe tastierës së ekranit nuk është i disponueshëm sepse kontrolluesi "i di" të gjitha të dhënat që grumbullon ky qark harduerik. Duke pasur parasysh protokollin, projekti do të ishte shumë më i thjeshtë dhe më i pastër.

Hapi 6: Burimet

Skedarët DipTrace - do t'ju duhet të shkarkoni dhe instaloni versionin falas të DipTrace, pastaj të importoni skemën dhe paraqitjen nga skedarët.asc. Dosjet Gerber përfshihen në një dosje të veçantë -

Arduino - Shkarkoni dhe instaloni versionin e duhur të IDE -

Mbështjellës, "Kutia e Kutisë së Projektit të Kutisë së Projektit të Elektronikës Plastike 3.34" L x 1.96 "W x 0.83" H " -

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

LMV321 -

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

LCD -

Ndërfaqja I2C -

Arduino Pro Micro -