Turbo Trainer Generator: 6 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:06

Menjana elektrik dengan menggunakan pedal selalu menarik perhatian saya. Inilah tanggapan saya.

Langkah 1: Titik Jual Unik

Saya menggunakan pengawal motor VESC6 dan pelari 192KV yang berfungsi sebagai brek regeneratif. Ini agak unik kerana penjana pedal pergi tetapi ada bahagian lebih jauh untuk projek ini yang saya rasa baru.

Semasa berbasikal di jalan, anda mengalami inersia dan ini menjadikan putaran pedal tetap berterusan sepanjang revolusi. Pelatih turbo mempunyai sedikit inersia sehingga ketika menekan pedal roda akan memecut / melambat dengan cepat dan ini terasa tidak wajar. Flywheels digunakan dalam usaha untuk meredakan turun naik kelajuan ini. Pelatih basikal pegun berat satu tan untuk alasan ini.

Saya telah memikirkan penyelesaian alternatif untuk masalah ini. Pengawal motor dikonfigurasi untuk memutar pelari dalam "mod kelajuan tetap". Arduino menghubungkan ke VESC6 melalui UART dan membaca arus motor (yang berkadar langsung dengan tork roda). Arduino menyesuaikan setpoint RPM motor secara beransur-ansur untuk mensimulasikan inersia dan menyeret anda akan mengalami aktiviti berbasikal di jalan raya. Ia bahkan dapat mensimulasikan putaran bebas di bukit dengan beroperasi sebagai motor untuk memastikan roda berputar.

Ia berfungsi dengan cemerlang seperti yang dibuktikan oleh grafik di atas yang menunjukkan RPM motor. Saya berhenti berbasikal sebelum 2105 saat. Anda dapat melihat dalam 8 saat berikutnya, kelajuan roda secara beransur-ansur merosot seperti yang akan terjadi jika anda berhenti mengayuh sedikit miring.

Masih terdapat sedikit variasi kelajuan dengan pukulan pedal. Tetapi itu juga berlaku untuk kehidupan dan disimulasikan dengan betul.

Langkah 2: Menguji Output Kuasa

Berbasikal adalah kaedah paling berkesan untuk melakukan kerja mekanikal. Saya menggunakan alat VESC untuk mengukur output kuasa masa nyata. Saya memusatkan bacaan sebelum mengayuh basikal selama 2 minit. Saya mengayuh dengan kuat yang saya rasa dapat bertahan selama lebih kurang 30 minit.

Selepas 2 minit anda dapat melihat saya menghasilkan 6.15 Wh. Yang sepadan dengan output kuasa purata 185 W. Saya rasa itu cukup baik memandangkan kerugian yang berlaku.

Anda dapat melihat arus motor dalam grafik di atas. Mereka diselaraskan dengan cepat oleh VESC6 untuk mengekalkan RPM motor tetap walaupun tork turun naik yang diberikan oleh pedaling.

Semasa mengayuh berhenti motor mula menggunakan sedikit tenaga untuk memastikan roda berputar. Sekurang-kurangnya sehingga Arduino menyedari anda tidak mengayuh dan menghentikan motor sama sekali. Arus bateri nampaknya hampir sifar sebelum dimatikan jadi kuasa mesti paling banyak beberapa watt untuk benar-benar memutar roda secara aktif.

Langkah 3: Melihat Kecekapan

Menggunakan VESC6 meningkatkan kecekapan dengan ketara. Ia menukar kuasa AC motor ke kuasa DC jauh lebih baik daripada penerus jambatan penuh. Saya rasa ia lebih daripada 95% cekap.

Pemacu geseran mungkin merupakan titik lemah dari segi kecekapan. Setelah berbasikal selama 5 minit saya mengambil beberapa gambar termal.

Motor mencapai sekitar 45 darjah celsius di bilik 10 darjah. Tayar basikal juga akan menghilangkan haba. Sistem yang didorong oleh tali pinggang akan mengatasi penjana turbo ini dalam hal ini.

Saya melakukan ujian 10 minit kedua yang rata-rata 180 W. Selepas ini motor terlalu panas untuk disentuh dalam jangka masa yang lama. Mungkin sekitar 60 darjah. Sebilangan baut melalui plastik bercetak 3D dilonggarkan! Terdapat juga lapisan tipis debu getah merah di lantai sekitarnya. Sistem pemacu geseran menghisap!

Langkah 4: Simulasi Inersia dan Seret

Perisiannya agak mudah dan terdapat di GitHub. Fungsi keseluruhan ditentukan oleh baris ini:

RPM = RPM + (a * Motor_Current - b * RPM - c * RPM * RPM - GRADIENT);

Ini secara bertahap menyesuaikan titik seting RPM berikutnya (iaitu kelajuan kita) berdasarkan daya simulasi yang diberikan. Oleh kerana ini berjalan 25 kali / saat, ia secara berkesan menggabungkan kekuatan dari masa ke masa. Kekuatan keseluruhan disimulasikan seperti ini:

Force = Pedal_Force - Laminar_Drag - Turbulent_Drag - Gradient_Force

Rintangan bergolek pada dasarnya termasuk dalam istilah kecerunan.

Langkah 5: Beberapa Mata Membosankan Yang Lain

Saya terpaksa menyesuaikan parameter kawalan PID Speed dari VESC untuk mendapatkan penahanan RPM yang lebih baik. Itu cukup mudah.

Langkah 6: Apa yang telah Saya Pelajari

Saya belajar bahawa mekanisme pemacu geseran menghisap. Selepas hanya 20 minit berbasikal, saya dapat melihat kehausan tayar dan debu getah. Mereka juga tidak cekap. Selebihnya sistem berfungsi sebagai impian. Saya rasa penjana yang digerakkan tali pinggang dapat memperoleh kecekapan 10-20% tambahan terutama dengan RPM yang lebih tinggi. RPM yang lebih tinggi akan mengurangkan arus motor dan menghasilkan voltan yang lebih tinggi yang saya fikir akan meningkatkan kecekapan dalam kes ini.

Saya tidak mempunyai cukup ruang di rumah saya untuk menyediakan sistem pemacu tali pinggang atm.