Измервател на мощност на EBike: 6 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:51

Наскоро превърнах планински велосипед в електрически. Преобразуването мина сравнително гладко, така че след приключване на проекта, аз скочих и се отправих към круиз за разтърсване. Държах под око индикатора за зареждане на батерията, без да знам докъде да очаквам моторът да работи на батерия. Приблизително времето, когато електромерът показваше 80%, при мен се чувствах доста добре, тъй като бях изминал дълги пътища, спрях със изтощена батерия. Нерадостно обаждане до производителя доведе до думи като „О, индикаторът на батерията наистина не е добър за много - технологията просто все още не е налице“. Имах нужда от по -добро от това.

Исках да знам коя предавка ми даде най -добра ефективност, колко струваше челният вятър в капацитета на батерията, какво ниво на мощност доставя най -много мили, наистина ли помага да се въртят педалите, ако да, колко? Накратко, исках да знам дали батерията ще ме върне у дома. Доста решаващо, мислиш ли?

Този проект е резултат от дългото ми пътуване с педали до вкъщи. По принцип този малък модул се намира между батерията и входа за захранване на електронния велосипед, за да следи тока и напрежението на батерията. Освен това сензор за скорост на колелото предоставя информация за скоростта. С този набор от сензорни данни се изчисляват и показват следните стойности:

• Моментална ефективност - измерва се в километри на AmpHour консумация на батерията
• Средна ефективност - от началото на това пътуване, km/AH
• Общ брой използвани AmpHours от последното зареждане
• Ток на батерията
• Напрежение на батерията

Стъпка 1: Важни данни

Моменталната ефективност отговаря на всичките ми въпроси за това как да минимизирам консумацията на батерията си. Виждам ефекта от по-трудно педалиране, добавяне на повече електронна мощност, смяна на предавките или борба с челен вятър. Средната ефективност за текущото пътуване (след включване) може да ми помогне да преценя приблизителната мощност, необходима за връщане у дома.

Общият брой на използваните AmpHours след последното зареждане е от решаващо значение за прибиране вкъщи. Знам, че батерията ми е (предполага се) 10 AH, така че всичко, което трябва да направя, е да извадя мислено показаната цифра от 10, за да знам оставащия си капацитет. (Не направих това в софтуера, за да покажа остатъка от AH, така че системата да работи с батерия с всякакъв размер и наистина не вярвам, че батерията ми е 10 AH.)

Консумацията на ток на батерията е интересна, тъй като може да покаже колко усилено работи моторът. Понякога кратко стръмно изкачване или пясъчен участък може бързо да намали батерията. Ще откриете, че понякога е по -добре да слезете и да избутате мотора си стръмно, отколкото да посегнете към този примамлив лост за газ.

Напрежението на батерията е резервен индикатор за състоянието на батерията. Моята 14 -клетъчна батерия ще бъде почти напълно изтощена, когато напрежението достигне 44 волта. Под 42 волта рискувам повреда на клетките.

Показана е и снимка на моя дисплей, монтиран под стандартния дисплей Bafang C961, който се доставя с моторната система BBSHD. Обърнете внимание, че C961 с радост ме успокоява, че имам пълна батерия, докато всъщност батерията е изтощена с 41% (4.1 AH от батерия с 10 AH).

Стъпка 2: Блокова диаграма и схема

Блокова диаграма на системата показва, че измервателят на мощност на eBike може да се използва с всяка система за захранване на батерията / eBike. Изисква се добавяне на стандартен сензор за скорост на велосипеда.

По -подробна блокова диаграма илюстрира ключовите блокове, които включват измервателя на мощността на eBike. 2x16 -символен 1602 LCD има прикрепена интерфейсна платка PCF8574 I2C.

Веригата е много проста. Повечето резистори и кондензатори са 0805 за по -лесно боравене и запояване. Конверторът DC-DC трябва да бъде избран да издържа на изхода на батерията от 60 волта. Изходът от 6,5 волта е избран да надвишава напрежението на отпадане на бордовия 5 -волтов регулатор на Arduino Pro Micro. LMV321 има железопътен изход. Усилването на веригата на токовия сензор (16.7) е избрано така, че 30 ампера през резистора за ток 0,01 ома да извеждат 5 волта. Сегашният сензорен резистор трябва да бъде оценен за максимум 9 вата при 30 ампера, но мислейки, че няма да използвам толкова мощност (1,5 киловата), избрах резистор от 2 вата, който е предназначен за около 14 ампера (мощност на двигателя 750 вата)).

Стъпка 3: ПХБ

Оформлението на печатната платка беше направено, за да се сведе до минимум размерът на проекта. Превключващото захранване DC-DC е от горната страна на платката. Аналоговият усилвател на ток е отдолу. След сглобяването завършената платка ще се включи в Arduino Pro Micro с пет (RAW, VCC, GND, A2, A3) твърди проводника, отрязани от резистори през отвори. Магнитният сензор за колело е свързан директно към щифта на Arduino "7" (обозначен по този начин) и заземен. Запоявайте къса опашка и 2 -пинов конектор за свързване към сензора за скорост. Добавете още една опашка към 4 -пинов конектор за LCD.

Интерфейсната платка LCD и I2C са монтирани в пластмасовия корпус и са прикрепени към кормилото (използвах горещо лепило).

Платката се предлага от OshPark.com - всъщност получавате 3 дъски за по -малко от $ 4, включително доставка. Тези момчета са най -великите!

Кратки странични бележки - Използвах DipTrace за схематично улавяне и оформление. Преди няколко години опитах всички налични безплатни схематични пакети за улавяне / оформление на печатни платки и се спрях на DipTrace. Миналата година направих подобно проучване и стигнах до извода, че за мен DipTrace е, ръцете надолу, победител.

Второ, ориентацията на монтиране на сензора на колелото е важна. Оста на сензора трябва да е перпендикулярна на пътя на магнита, докато минава покрай сензора, в противен случай ще получите двоен импулс. Алтернатива е да монтирате сензора така, че краят да сочи към магнита.

И накрая, като механичен превключвател, сензорът звъни за над 100 uS.

Стъпка 4: Софтуер

Проектът използва Arduino Pro Micro с процесор ATmega32U4. Този микроконтролер има няколко повече ресурси от по -често срещания процесор Arduino ATmega328P. Arduino IDE (интегрирана система за разработка) трябва да бъде инсталирана. Задайте IDE за ИНСТРУМЕНТИ | ДОСКА | ЛЕОНАРДО. Ако не сте запознати със средата Arduino, моля, не позволявайте това да ви обезкуражи. Инженерите от Arduino и световното семейство сътрудници са създали наистина лесна за използване система за разработка на микроконтролер. Налично е огромно количество предварително тестван код за ускоряване на всеки проект. Този проект използва няколко библиотеки, написани от сътрудници; Достъп до EEPROM, I2C комуникации и LCD контрол и печат.

Вероятно ще трябва да редактирате кода, за да промените например диаметъра на колелото. Скочи в!

Кодът е сравнително ясен, но не е прост. Вероятно ще отнеме известно време, за да разберете моя подход. Сензорът на колелото се задвижва с прекъсване. Деблокиращият датчик на колелото използва друго прекъсване от таймер. Трето периодично прекъсване формира основата за планировчик на задачи.

Тестването на пейка е лесно. Използвах 24 -волтово захранване и генератор на сигнали, за да симулирам сензора за скорост.

Кодът включва критично предупреждение за изтощена батерия (мигащ дисплей), описателни коментари и щедри отчети за отстраняване на грешки.

Стъпка 5: Завършете всичко

Подложката с надпис "MTR" отива към положителната връзка към веригата за управление на двигателя. Подложката с надпис „BAT“отива към положителната страна на батерията. Обратните проводници са общи и от противоположната страна на PWB.

След като всичко е тествано, затворете монтажа в термоусадочна обвивка и инсталирайте между батерията и вашия контролер на двигателя.

Обърнете внимание, че USB конекторът на Arduino Pro Micro остава достъпен. Този конектор е доста крехък и следователно го подсилих с щедро нанасяне на топло лепило.

Ако решите да го изградите, свържете се за най -новия софтуер.

Като последен коментар е жалко, че комуникационният протокол между контролера на двигателя Bafang и конзолата на дисплея не е наличен, тъй като контролерът "знае" всички данни, които тази хардуерна верига събира. Предвид протокола, проектът би бил много по -прост и по -чист.

Стъпка 6: Източници

DipTrace файлове - ще трябва да изтеглите и инсталирате безплатната версия на DipTrace, след което да импортирате схемата и оформлението от.asc файловете. Файловете Gerber са включени в отделна папка -

Arduino - Изтеглете и инсталирайте подходящата версия на IDE -

Корпус, „Направи си сам пластмасова електроника, кутия за кутии 3.34" L x 1.96 "W x 0.83" H " -

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

LMV321 -

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

LCD -

I2C интерфейс -

Arduino Pro Micro -