EBike teljesítménymérő: 6 lépés

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:41

Nemrég átalakítottam egy hegyi kerékpárt elektromos kerékpárrá. Az átalakítás viszonylag gördülékenyen ment, így a projekt befejezésekor felpattantam, és elindultam egy shakedown körutazásra. Tartottam a szemem az akkumulátor töltöttség jelzőjén, nem tudtam, meddig számíthat arra, hogy a kerékpár akkumulátorról működik. Körülbelül akkor, amikor a teljesítménymérő 80% -ot mutatott, és nagyon jól éreztem magam, mivel hosszú utat tettem meg, lemerült akkumulátorral leálltam. Egy boldogtalan felhívás a gyártóhoz olyan szavakat eredményezett, hogy „Ó, az akkumulátor jelző valóban nem sokra jó - a technológia csak még nincs meg”. Kellett ennél jobb.

Tudni akartam, hogy melyik sebességváltó adta a legjobb hatékonyságot, mennyibe került az ellenszél akkumulátor kapacitása, milyen teljesítményszint szállítja a legtöbb mérföldet, valóban segít a pedálozás, ha igen, mennyit? Röviden, tudni akartam, hogy az akkumulátorom hazahoz -e. Kicsit döntő, nem gondolod?

Ez a projekt a hosszú pedállal hajtott hazaút eredménye. Alapvetően ez a kis modul az akkumulátor és az e-bike tápegység bemenete között helyezkedik el, hogy figyelje az akkumulátor áramát és feszültségét. Ezenkívül a kerékfordulatszám -érzékelő sebességinformációkat biztosít. Ezzel az érzékelőadat -készlettel a következő értékek kerülnek kiszámításra és megjelenítésre:

• Pillanatnyi hatékonyság - kilométer per amper óra akkumulátor -fogyasztás
• Átlagos hatékonyság - az utazás kezdete óta km/AH
• Az utolsó töltés óta felhasznált AmpHours teljes száma
• Akkumulátor áram
• Akkumulátor feszültsége

1. lépés: Fontos adatok

A pillanatnyi hatékonyság megválaszolja az összes kérdésemet, hogy hogyan minimalizálhatom az akkumulátor -fogyasztásomat. Látom a hatást, ha keményebben pedálozok, több e-power-t adok hozzá, sebességváltást vagy ellenszéllel küzdök. Az aktuális utazás átlagos hatékonysága (a bekapcsolás óta) segíthet felmérni a hozzávetőleges teljesítményt, amellyel hazatérhet.

A legutóbbi töltés óta felhasznált AmpHours összesített száma döntő fontosságú a hazajutáshoz. Tudom, hogy az akkumulátorom (állítólag) 10 AH, tehát csak annyit kell tennem, hogy mentálisan kivonom a megjelenített számot 10 -ből, hogy megtudjam a hátralévő kapacitásomat. (Ezt nem szoftverben tettem, hogy megmutassam az AH -t, hogy a rendszer bármilyen méretű akkumulátorral működjön, és nem igazán hiszem, hogy az akkumulátor 10 AH.)

Az akkumulátor áramfelvétele érdekes, mivel megmutatja, milyen keményen dolgozik a motor. Néha egy rövid meredek emelkedő vagy homokos szakasz gyorsan lemeríti az akkumulátort. Felfedezheti, hogy néha jobb leszállni, és felfelé tolni a biciklit, mint nyúlni ahhoz a csábító gázkarhoz.

Az akkumulátor feszültsége az akkumulátor állapotának tartalék jelzője. A 14 cellás akkumulátorom majdnem teljesen lemerül, ha a feszültség eléri a 44 voltot. 42 Volt alatt a sejtek károsodását kockáztatom.

Szintén látható a kijelzőm képe, amely a BBSHD motorrendszerhez mellékelt Bafang C961 kijelző alá van felszerelve. Ne feledje, hogy a C961 boldogan megnyugtat, hogy tele van az akkumulátorom, miközben valójában az akkumulátor 41% -kal lemerült (4,1 AH egy 10 AH -s akkumulátorról).

2. lépés: Blokkdiagram és vázlat

A rendszer tömbvázlata azt mutatja, hogy az eBike Power Meter bármilyen akkumulátorral / eBike tápegységgel használható. Szükség van egy szabványos kerékpár sebességérzékelő hozzáadására.

Egy részletesebb tömbvázlat szemlélteti az eBike Power Meter legfontosabb áramköri blokkjait. A 2x16 karakteres 1602 LCD -hez PCF8574 I2C interfész kártya van csatlakoztatva.

Az áramkör nagyon egyszerű. A legtöbb ellenállás és kondenzátor 0805 -ös az egyszerű kezelés és forrasztás érdekében. A DC-DC buck konvertert úgy kell megválasztani, hogy ellenálljon a 60 voltos akkumulátor kimenetének. A 6,5 voltos kimenetet úgy választják meg, hogy meghaladja az Arduino Pro Micro fedélzeti 5 voltos szabályozójának kiesési feszültségét. Az LMV321 sín -sín kimenettel rendelkezik. Az áramérzékelő áramkör (16.7) erősítését úgy választjuk meg, hogy a 0,01 ohmos áramérzékelő ellenálláson keresztül 30 amper 5 voltot adjon ki. A jelenlegi érzékelési ellenállást legfeljebb 9 wattra kell értékelni 30 amper mellett, azonban úgy gondolva, hogy nem fogok ennyi energiát használni (1,5 kilowatt), 2 Wattos ellenállást választottam, amely körülbelül 14 amper (750 Watt motor teljesítmény)).

3. lépés: PCB

A NYÁK elrendezést a projekt méretének minimalizálása érdekében végeztük. A DC-DC kapcsoló a tábla tetején található. Az analóg áramerősítő az alján található. Az összeszerelés után az elkészült lap csatlakozik az Arduino Pro Micro -hoz, öt (RAW, VCC, GND, A2, A3) tömör vezetékkel, amelyek át vannak vágva a lyukellenállásokon. A mágneses kerékérzékelő közvetlenül a "7" Arduino csaphoz van csatlakoztatva (így van megjelölve), és földelve van. Forrasztjon egy rövid copfot és 2 tűs csatlakozót a sebességérzékelőhöz való csatlakoztatáshoz. Adjon hozzá egy másik pigtail -t az LCD kijelző 4 tűs csatlakozójához.

Az LCD és az I2C interfész kártya a műanyag házba van szerelve, és a kormányhoz van rögzítve (én forró olvadék ragasztót használtam).

A tábla az OshPark.com webhelyen érhető el - valójában 3 táblát kap 4 dollárnál kevesebb áron, beleértve a szállítást. Ezek a srácok a legnagyobbak!

Rövid mellékjegyzetek - A DipTrace -t használtam sematikus rögzítéshez és elrendezéshez. Néhány évvel ezelőtt kipróbáltam az összes ingyenes, sematikus rögzítési / PCB -elrendezési csomagot, és a DipTrace -ra telepítettem. Tavaly hasonló felmérést végeztem, és arra a következtetésre jutottam, hogy számomra a DipTrace volt a legyőzött.

Másodszor, a kerékérzékelő felszerelési iránya fontos. Az érzékelő tengelyének merőlegesnek kell lennie a mágnes útjára, amint elhalad az érzékelő mellett, különben dupla impulzust kap. Alternatív megoldásként az érzékelőt úgy kell felszerelni, hogy a vége a mágnes felé nézzen.

Végül, mivel mechanikus kapcsoló, az érzékelő több mint 100 uS csörög.

4. lépés: Szoftver

A projekt egy Arduino Pro Micro -t használ ATmega32U4 processzorral. Ez a mikrovezérlő néhány erőforrással rendelkezik, mint a gyakoribb Arduino ATmega328P processzor. Telepíteni kell az Arduino IDE -t (integrált fejlesztési rendszert). Állítsa be az IDE -t a TOOLS | TESTÜLET | LEONARDO. Ha nem ismeri az Arduino környezetet, ne hagyja, hogy ez elvegye a kedvét. Az Arduino mérnökei és a közreműködők világméretű családja egy igazán könnyen használható mikrokontroller fejlesztő rendszert hoztak létre. Rengeteg előre tesztelt kód áll rendelkezésre bármely projekt felgyorsítására. Ez a projekt több könyvtárat használ, amelyeket közreműködők írtak; EEPROM hozzáférés, I2C kommunikáció és LCD vezérlés és nyomtatás.

Valószínűleg módosítania kell a kódot, például a kerék átmérőjének megváltoztatásához. Beugrik!

A kód viszonylag egyszerű, de nem egyszerű. Valószínűleg eltart egy darabig, amíg megértem a megközelítésemet. A kerékérzékelő megszakított hajtású. A kerékérzékelő kikapcsolása egy másik megszakítást használ az időzítőből. Egy harmadik időszakos megszakítás képezi a feladatütemező alapját.

A padon végzett tesztelés egyszerű. A sebességérzékelő szimulálásához 24 voltos tápegységet és jelgenerátort használtam.

A kód tartalmaz egy kritikus jelzést az akkumulátor alacsony szintjére (villogó kijelző), leíró megjegyzéseket és nagyvonalú hibakeresési jelentéseket.

5. lépés: Csomagolja össze az egészet

Az "MTR" feliratú betét a motorvezérlő áramkör pozitív csatlakozásához megy. A "BAT" feliratú betét az akkumulátor pozitív oldalára kerül. A visszatérő vezetékek gyakoriak és a PWB ellenkező oldalán találhatók.

Miután mindent tesztelt, zárja be a szerelvényt zsugorfóliába, és helyezze be az akkumulátor és a motorvezérlő közé.

Vegye figyelembe, hogy az Arduino Pro Micro USB -csatlakozója továbbra is elérhető. Ez a csatlakozó meglehetősen törékeny, következésképpen megerősítettem egy nagy mennyiségű olvadó ragasztóval.

Ha úgy dönt, hogy megépíti, vegye fel a kapcsolatot a legújabb szoftverrel.

Utolsó megjegyzésként sajnálatos, hogy a Bafang motorvezérlő és a kijelzőkonzol közötti kommunikációs protokoll nem áll rendelkezésre, mert a vezérlő "ismeri" a hardveráramkör által gyűjtött összes adatot. A protokoll ismeretében a projekt sokkal egyszerűbb és tisztább lenne.

6. lépés: Források

DipTrace fájlok - le kell töltenie és telepítenie kell a DipTrace ingyenes verzióját, majd importálnia kell a sémát és az elrendezést az.asc fájlokból. A Gerber fájlok egy külön mappában vannak -

Arduino - Töltse le és telepítse az IDE megfelelő verzióját -

Ház, "DIY Plastic Electronics Project Box Enclosure Case 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 -

I2C interfész -

Arduino Pro Micro -