EBike Güç Ölçer: 6 Adım

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:18

Geçenlerde bir dağ bisikletini elektrikli bisiklete dönüştürdüm. Dönüşüm nispeten sorunsuz geçti, bu yüzden projeyi tamamladıktan sonra atladım ve sarsılmış bir seyir için yola çıktım. Bisikletin pil gücüyle ne kadar çalışacağını bilmeden gözüm pil şarj göstergesindeydi. Güç ölçerin %80 gösterdiği sırada kendimi oldukça iyi hissettim, çünkü uzun bir yol kat etmiştim, bitmiş bir pille durdum. Üreticiye yapılan mutsuz bir çağrı, "Ah, pil göstergesi gerçekten pek iyi değil - teknoloji henüz orada değil" gibi kelimelerle sonuçlandı. Bundan daha iyisine ihtiyacım vardı.

Hangi vitesin bana en iyi verimi verdiğini, karşı rüzgarın pil kapasitesinde ne kadara mal olduğunu, hangi güç seviyesinin en fazla kilometreyi sağladığını, pedal çevirmenin gerçekten yardımcı olup olmadığını, eğer öyleyse, ne kadar olduğunu bilmek istiyordum. Kısacası, pilimin beni eve götürüp götürmeyeceğini bilmek istedim. Çok önemli, doncha mı düşünüyorsun?

Bu proje, eve pedallı uzun yolculuğumun bir sonucu. Temel olarak bu küçük modül, pil akımını ve voltajını izlemek için pil ve e-bisiklet güç kaynağı girişi arasında oturur. Ek olarak, bir tekerlek hız sensörü hız bilgisi sağlar. Bu sensör verileri seti ile aşağıdaki değerler hesaplanır ve görüntülenir:

• Anlık verimlilik – pil tüketiminin AmpHour başına kilometre olarak ölçülür
• Ortalama verimlilik – bu yolculuk başladığından beri, km/AH
• Son şarjdan bu yana kullanılan toplam AmpHour sayısı
• pil akımı
• Batarya voltajı

Adım 1: Önemli Veriler

Anlık verimlilik, pil tüketimimi nasıl en aza indireceğimle ilgili tüm sorularımı ele alıyor. Daha sert pedal çevirmenin, daha fazla e-güç eklemenin, vites değiştirmenin veya rüzgara karşı savaşmanın etkisini görebiliyorum. Mevcut yolculuk için ortalama verimlilik (güç açıldığından beri), eve dönmek için alacağı yaklaşık gücü ölçmeme yardımcı olabilir.

Son şarj rakamından bu yana kullanılan toplam AmpHour sayısı eve gitmek için çok önemlidir. Pilimin (olması gereken) 10 AH olduğunu biliyorum, bu yüzden kalan kapasitemi bilmek için tek yapmam gereken görüntülenen rakamı 10'dan zihinsel olarak çıkarmak. (Bunu yazılımda kalan AH'yi göstermek için yapmadım, böylece sistem her boyutta pille çalışır ve pilimin 10 AH olduğuna gerçekten inanmıyorum.)

Akü akım tüketimi, motorun ne kadar sıkı çalıştığını gösterebileceğinden ilginçtir. Bazen kısa bir dik tırmanış veya kumlu bir yol, pili hızla azaltabilir. Bazen inip bisikletinizi dik bir yokuş yukarı itmenin o cazip gaz koluna uzanmaktan daha iyi olduğunu keşfedeceksiniz.

Pil voltajı, pil durumunun yedek bir göstergesidir. Voltaj 44 Volt'a ulaştığında 14 hücreli pilim neredeyse tamamen bitecek. 42 Volt'un altında hücrelere zarar verme riskim var.

Ayrıca, BBSHD motor sistemiyle birlikte gelen standart Bafang C961 ekranının altına monte edilmiş ekranımın bir resmi de gösterilmektedir. C961'in tam dolu bir pile sahip olduğum konusunda beni mutlu bir şekilde rahatlattığını ve aslında pilin %41 azaldığını (10 AH pilden 4,1 AH) not edin.

Adım 2: Blok Şeması ve Şeması

Sistemin blok şeması, eBike Güç Ölçerin herhangi bir pil / eBike güç sistemi ile kullanılabileceğini göstermektedir. Standart bir bisiklet hız sensörünün eklenmesi gereklidir.

Daha ayrıntılı bir blok şeması, eBike Güç Ölçer'i oluşturan anahtar devre bloklarını gösterir. 2x16 karakterli 1602 LCD'de bir PCF8574 I2C arayüz kartı takılıdır.

Devre çok basittir. Çoğu direnç ve kapasitör, kullanım ve lehimleme kolaylığı için 0805'tir. DC-DC dönüştürücü, 60 Volt akü çıkışına dayanacak şekilde seçilmelidir. 6,5 Volt çıkış, Arduino Pro Micro üzerindeki yerleşik 5 Volt regülatörün bırakma voltajını aşacak şekilde seçilmiştir. LMV321, raydan raya çıkışa sahiptir. Akım sensörü devresinin (16.7) kazancı,.01 Ohm akım algılama direnci üzerinden 30 Amper 5 Volt verecek şekilde seçilir. Akım algılama direnci 30 Amper'de maksimum 9 Watt olarak derecelendirilmelidir, ancak bu kadar güç kullanmayacağımı düşünerek (1,5 kilovat), yaklaşık 14 Amper (750 Watt motor gücü) için derecelendirilmiş 2 Watt'lık bir direnç seçtim).

Adım 3: PCB

Projenin boyutunu en aza indirmek için pcb yerleşimi yapıldı. DC-DC anahtarlama kaynağı, kartın üst tarafındadır. Analog akım amplifikatörü altta. Montajdan sonra, tamamlanan kart, açık delik dirençlerinden kırpılan beş (RAW, VCC, GND, A2, A3) katı uç ile Arduino Pro Micro'ya takılacaktır. Manyetik tekerlek sensörü, doğrudan Arduino pimi "7"ye (bu şekilde etiketlenir) bağlanır ve toprağa bağlanır. Hız sensörüne bağlanmak için kısa bir örgü ve 2 pinli konektörü lehimleyin. LCD için 4 pinli konektöre başka bir örgü ekleyin.

LCD ve I2C arayüz kartı plastik muhafazaya monte edilmiştir ve gidona bağlanmıştır (sıcak eriyik yapıştırıcı kullandım).

Pano OshPark.com'da mevcuttur - aslında nakliye dahil 4 dolardan daha düşük bir fiyata 3 pano alırsınız. Bu adamlar en büyük!

Kısa yan notlar - Şematik yakalama ve yerleşim için DipTrace kullandım. Birkaç yıl önce mevcut tüm ücretsiz şematik yakalama / PCB yerleşim paketlerini denedim ve DipTrace'e yerleştim. Geçen yıl benzer bir anket yaptım ve benim için DipTrace'in kesinlikle kazanan olduğu sonucuna vardım.

İkinci olarak, tekerlek sensörünün montaj yönü önemlidir. Sensörün ekseni, sensörden geçerken mıknatısın yoluna dik olmalıdır, aksi takdirde çift darbe alırsınız. Bir alternatif, sensörü, uç mıknatısa doğru bakacak şekilde monte etmektir.

Son olarak, mekanik bir anahtar olan sensör, 100 uS'nin üzerinde çalar.

4. Adım: Yazılım

Proje, ATmega32U4 işlemcili bir Arduino Pro Micro kullanıyor. Bu mikrodenetleyici, daha yaygın Arduino ATmega328P işlemcisinden birkaç kaynağa sahiptir. Arduino IDE (Entegre Geliştirme Sistemi) kurulu olmalıdır. TOOLS için IDE'yi ayarlayın | KURUL | LEONARDO. Arduino ortamına aşina değilseniz, lütfen bunun cesaretinizi kırmasına izin vermeyin. Arduino'daki mühendisler ve dünya çapındaki katkıda bulunanlar ailesi, kullanımı gerçekten kolay bir mikrodenetleyici geliştirme sistemi yarattı. Herhangi bir projeyi hızlandırmak için çok sayıda önceden test edilmiş kod mevcuttur. Bu proje, katkıda bulunanlar tarafından yazılmış birkaç kitaplık kullanır; EEPROM erişimi, I2C iletişimi ve LCD kontrol ve baskı.

Muhtemelen, örneğin tekerlek çapını değiştirmek için kodu düzenlemeniz gerekecektir. Atlamak!

Kod nispeten basittir, ancak basit değildir. Yaklaşımımı anlamak muhtemelen biraz zaman alacak. Tekerlek sensörü kesintili tahriklidir. Tekerlek sensörü geri tepme önleyicisi, bir zamanlayıcıdan gelen başka bir kesintiyi kullanır. Üçüncü bir periyodik kesinti, bir görev zamanlayıcının temelini oluşturur.

Bench testi kolaydır. Hız sensörünü simüle etmek için 24 Volt güç kaynağı ve sinyal üreteci kullandım.

Kod, kritik düzeyde düşük pil uyarısı (yanıp sönen ekran), açıklayıcı yorumlar ve kapsamlı hata ayıklama raporları içerir.

Adım 5: Her Şeyi Sarmak

"MTR" etiketli ped, motor kontrol devresine pozitif bağlantıya gider. "BAT" etiketli ped, pilin pozitif tarafına gider. Dönüş kabloları yaygındır ve PWB'nin karşı tarafındadır.

Her şey test edildikten sonra, tertibatı streç filmle sarın ve pil ile motor kontrol cihazınız arasına takın.

Arduino Pro Micro üzerindeki USB konektörünün erişilebilir durumda olduğunu unutmayın. Bu konektör oldukça kırılgandır, dolayısıyla onu cömert bir sıcak eriyik yapıştırıcı uygulamasıyla güçlendirdim.

Oluşturmaya karar verirseniz, en son yazılım için iletişime geçin.

Son bir yorum olarak, Bafang motor kontrolörü ile ekran konsolu arasındaki iletişim protokolünün mevcut olmaması talihsiz bir durumdur çünkü kontrolör bu donanım devresinin topladığı tüm verileri "bilir". Protokol göz önüne alındığında, proje çok daha basit ve temiz olurdu.

Adım 6: Kaynaklar

DipTrace Dosyaları - DipTrace'in ücretsiz sürümünü indirip kurmanız, ardından şemayı ve düzeni.asc dosyalarından içe aktarmanız gerekecektir. Gerber dosyaları ayrı bir klasörde bulunur -

Arduino - IDE'nin uygun sürümünü indirin ve kurun -

Muhafaza, "Kendin Yap Plastik Elektronik Proje Kutusu Muhafaza Kasası 3.34"U x 1.96"G x 0.83"Yı" -

LM5018 -

LMV321 -

İndüktör -

LCD -

I2C arayüzü -

Arduino Pro Mikro -