EBike mjerač snage: 6 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:06

Nedavno sam planinski bicikl pretvorio u električni. Pretvorba je protekla relativno glatko, pa sam po završetku projekta skočio i krenuo na krstarenje. Pazio sam na indikator napunjenosti baterije, ne znajući koliko daleko mogu očekivati da će bicikl raditi na bateriji. Otprilike u vrijeme kada je mjerač snage pokazao 80%, osjećao sam se prilično dobro, jer sam otišao daleko, pa sam se zaustavio s istrošenom baterijom. Nezadovoljan poziv proizvođaču rezultirao je riječima poput "Oh, indikator baterije zaista nije dobar - tehnologija jednostavno još ne postoji". Trebalo mi je bolje od toga.

Htio sam znati koja brzina mi daje najbolju efikasnost, koliko je prednji vjetar koštao kapacitet baterije, koji nivo snage donosi najviše kilometara, da li zaista pomaže pedalirati, ako da, koliko? Ukratko, htio sam znati hoće li me baterija odvesti kući. Nekako ključno, mislite li?

Ovaj projekt je rezultat moje duge vožnje kući pedalima. U osnovi, ovaj mali modul nalazi se između baterije i ulaza za napajanje e-bicikla kako bi pratio struju i napon baterije. Osim toga, senzor brzine kotača pruža informacije o brzini. S ovim skupom podataka senzora izračunavaju se i prikazuju sljedeće vrijednosti:

• Trenutna efikasnost - mjeri se u kilometrima po AmpHour potrošnje baterije
• Prosječna efikasnost - od početka ovog putovanja, km/AH
• Ukupan broj AmpHours korištenih od zadnjeg punjenja
• Struja baterije
• Napon baterije

Korak 1: Važni podaci

Trenutna efikasnost rješava sva moja pitanja o tome kako smanjiti potrošnju baterije. Vidim učinak jačeg okretanja pedala, dodavanja više e-snage, mijenjanja stupnjeva prijenosa ili borbe s vjetrovima. Prosječna efikasnost trenutnog putovanja (od uključivanja) može mi pomoći da procijenim približnu snagu koja će biti potrebna za povratak kući.

Ukupan broj AmpHours korištenih od posljednje napunjenosti ključan je za povratak kući. Znam da je moja baterija (trebala bi biti) 10 AH, pa sve što moram učiniti je mentalno oduzeti prikazanu brojku od 10 da znam preostali kapacitet. (Nisam to uradio u softveru da bih pokazao preostali AH kako bi sistem radio sa baterijom bilo koje veličine i ne vjerujem da je moja baterija 10 AH.)

Potrošnja struje baterije je zanimljiva jer može pokazati koliko motor radi. Ponekad kratki strmi uspon ili pješčani dio mogu brzo smanjiti bateriju. Otkrit ćete da je ponekad bolje sići i gurnuti bicikl za strmu klasu nego posegnuti za tom primamljivom ručicom gasa.

Napon baterije je rezervni pokazatelj stanja baterije. Moja 14 -ćelijska baterija će se gotovo potpuno isprazniti kada napon dosegne 44 Volta. Ispod 42 Volta, riskiram oštećenje ćelija.

Takođe je prikazana slika mog ekrana montiranog ispod standardnog Bafang C961 ekrana koji dolazi sa BBSHD sistemom motora. Imajte na umu da me C961 sretno uvjerava da imam punu bateriju, dok je u stvari baterija ispražnjena za 41% (4,1 AH iz baterije od 10 AH).

Korak 2: Blok dijagram i shema

Blok dijagram sistema pokazuje da se eBike mjerač snage može koristiti sa bilo kojim sistemom napajanja baterija / eBike. Potrebno je dodati standardni senzor brzine bicikla.

Detaljniji blok dijagram ilustrira ključne blokove koji sadrže eBike mjerač snage. 2x16 karaktera 1602 LCD ima priključenu PCF8574 I2C interfejs ploču.

Krug je vrlo jednostavan. Većina otpornika i kondenzatora je 0805 radi lakšeg rukovanja i lemljenja. Pretvarač istosmjerne struje u DC mora biti izabran da izdrži izlaz baterije od 60 volti. Izlaz od 6,5 V odabran je tako da premaši napon ispadanja ugrađenog regulatora od 5 V na Arduinu Pro Micro. LMV321 ima izlaz između pruga. Pojačanje strujnog kruga osjetnika (16.7) odabrano je tako da 30 ampera kroz otpornik osjetnika struje.01 Ohma daje 5 volti. Trenutni osjetnički otpornik trebao bi biti ocijenjen na najviše 9 vati pri 30 ampera, međutim, misleći da neću koristiti toliko snage (1,5 kilovata), odabrao sam otpornik od 2 vata koji je ocijenjen za oko 14 ampera (snaga motora 750 vata)).

Korak 3: PCB

Raspored PCB -a napravljen je kako bi se smanjila veličina projekta. DC-DC preklopno napajanje nalazi se na gornjoj strani ploče. Pojačalo analogne struje nalazi se na dnu. Nakon montaže, završena ploča će se uključiti u Arduino Pro Micro sa pet (RAW, VCC, GND, A2, A3) čvrstih vodiča isječenih sa otpornika kroz otvore. Senzor magnetskog kotača spojen je izravno na Arduino pin "7" (tako označen) i uzemljen. Lemite kratki pigtail i 2 -pinski konektor za povezivanje sa senzorom brzine. Dodajte još jedan pigtail u 4 -pinski konektor za LCD.

LCD i I2C interfejs ploča su montirane u plastično kućište i pričvršćene za upravljač (koristio sam ljepilo za topljenje).

Ploča je dostupna na OshPark.com - zapravo dobivate 3 ploče za manje od 4 USD uključujući dostavu. Ovi momci su najveći!

Kratke napomene - Koristio sam DipTrace za shematsko snimanje i raspored. Prije nekoliko godina sam isprobao sve dostupne besplatne pakete shematskog snimanja / rasporeda PCB -a i smjestio se na DipTrace. Prošle godine sam napravio slično istraživanje i zaključio da je za mene DipTrace, ruku na srce, pobjednik.

Drugo, važna je orijentacija ugradnje senzora kotača. Os senzora mora biti okomita na putanju magneta dok prolazi pored senzora, inače ćete dobiti dvostruki impuls. Alternativa je montiranje senzora tako da kraj bude usmjeren prema magnetu.

Konačno, budući da je mehanički prekidač, senzor zvoni preko 100 uS.

Korak 4: Softver

Projekt koristi Arduino Pro Micro sa procesorom ATmega32U4. Ovaj mikrokontroler ima nekoliko više resursa od uobičajenijeg Arduino ATmega328P procesora. Arduino IDE (Integrirani razvojni sistem) mora biti instaliran. Postavite IDE za TOOLS | DASKA | LEONARDO. Ako niste upoznati s okruženjem Arduino, nemojte dopustiti da vas to obeshrabri. Inženjeri u Arduinu i svjetska porodica saradnika stvorili su zaista jednostavan razvojni sistem mikrokontrolera za upotrebu. Dostupna je velika količina prethodno testiranog koda za ubrzanje svakog projekta. Ovaj projekat koristi nekoliko biblioteka koje su napisali saradnici; Pristup EEPROM -u, I2C komunikacija i LCD kontrola i ispis.

Vjerovatno ćete morati urediti kôd da biste promijenili, na primjer, promjer kotača. Skočiti u!

Kôd je relativno jasan, ali nije jednostavan. Vjerovatno će trebati neko vrijeme da shvatite moj pristup. Senzor kotača ima prekidni pogon. Otklanjač senzora kotača koristi još jedan prekid pomoću mjerača vremena. Treći periodični prekid čini osnovu za raspoređivač zadataka.

Bench testiranje je jednostavno. Koristio sam 24 -voltno napajanje i generator signala za simulaciju senzora brzine.

Kôd uključuje upozorenje o kritičnoj niskoj napunjenosti baterije (trepćući ekran), opisne komentare i velikodušne izvještaje o otklanjanju grešaka.

Korak 5: Završite sve

Jastučić s oznakom "MTR" ide na pozitivnu vezu s upravljačkim krugom motora. Podloga s oznakom "BAT" ide na pozitivnu stranu baterije. Povratni vodići su uobičajeni i nalaze se na suprotnoj strani PWB -a.

Nakon što je sve testirano, sklopite sklop u skupljajuću foliju i instalirajte između baterije i upravljača motora.

Imajte na umu da USB konektor na Arduino Pro Micro ostaje dostupan. Taj konektor je prilično krhak, stoga sam ga ojačao izdašnom primjenom ljepila za topljenje.

Ako se odlučite za njegovu izradu, obratite se za najnoviji softver.

Na kraju, žalosno je što komunikacijski protokol između kontrolera motora Bafang i konzole za prikaz nije dostupan jer kontroler "zna" sve podatke koje ovaj hardverski krug prikuplja. S obzirom na protokol, projekt bi bio mnogo jednostavniji i čišći.

Korak 6: Izvori

DipTrace datoteke - morat ćete preuzeti i instalirati besplatnu verziju DipTrace -a, a zatim uvesti shemu i izgled iz.asc datoteka. Gerber datoteke su uključene u zasebnu mapu -

Arduino - Preuzmite i instalirajte odgovarajuću verziju IDE -a -

Kućište, "Uradi sam" Plastična elektronika, kutija za kućište, kućište 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 sučelje -

Arduino Pro Micro -