Meter Kuasa EBike: 6 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:09

Saya baru-baru ini menukar basikal gunung menjadi basikal elektrik. Penukaran berjalan lancar, jadi setelah menyelesaikan projek ini, saya terus berjalan dan berangkat untuk pelayaran shakedown. Saya memerhatikan penunjuk pengecasan bateri, tidak tahu sejauh mana mengharapkan basikal berjalan dengan kuasa bateri. Kira-kira masa bahawa meter kuasa menunjukkan 80% dengan saya merasa cukup baik, kerana saya telah pergi jauh, saya berhenti dengan bateri mati. Panggilan tidak senang kepada pengeluar menghasilkan kata-kata seperti "Oh, penunjuk bateri sebenarnya tidak bagus - teknologi belum ada". Saya memerlukan lebih baik daripada itu.

Saya ingin tahu gear mana yang memberi saya kecekapan terbaik, berapa kos angin dalam kapasiti bateri, tahap kuasa apa yang paling banyak menghasilkan batu, adakah ia benar-benar membantu mengayuh, jika ya, berapa? Ringkasnya, saya ingin tahu sama ada bateri saya akan membawa saya pulang. Agak penting, doncha fikir?

Projek ini adalah hasil perjalanan pulang berkayuh pedal saya yang panjang. Pada dasarnya modul kecil ini terletak di antara bateri dan input bekalan kuasa e-basikal untuk memantau arus dan voltan bateri. Selain itu, sensor kelajuan roda memberikan maklumat kelajuan. Dengan set data sensor ini, nilai berikut dihitung dan ditunjukkan:

• Kecekapan seketika - diukur dalam kilometer per AmpHour penggunaan bateri
• Kecekapan purata - sejak perjalanan ini dimulakan, km / AH
• Jumlah AmpHours yang digunakan sejak caj terakhir
• Arus bateri
• Voltan Bateri

Langkah 1: Data Penting

Kecekapan seketika menjawab semua soalan saya mengenai cara meminimumkan penggunaan bateri saya. Saya dapat melihat kesan mengayuh dengan lebih kuat, menambahkan lebih banyak e-power, menukar roda gigi atau melawan arah angin. Kecekapan rata-rata untuk perjalanan semasa (sejak power-on) dapat membantu saya mengukur anggaran kekuatan yang diperlukan untuk pulang ke rumah.

Jumlah AmpHours yang digunakan sejak jumlah bayaran terakhir sangat penting untuk pulang ke rumah. Saya tahu bateri saya adalah (sepatutnya) 10 AH, jadi yang harus saya lakukan hanyalah mengurangkan angka yang ditunjukkan dari 10 untuk mengetahui kapasiti saya yang tinggal. (Saya tidak melakukan ini dalam perisian untuk menunjukkan AH yang tinggal sehingga sistem akan berfungsi dengan bateri saiz apa pun dan saya tidak benar-benar percaya bateri saya adalah 10 AH.)

Penggunaan arus bateri menarik kerana dapat menunjukkan betapa sukarnya motor berfungsi. Kadang-kadang pendakian curam pendek atau regangan berpasir dengan cepat dapat mengurangkan bateri. Anda akan mendapati bahawa kadang-kadang lebih baik turun dan mendorong basikal anda ke tahap yang curam daripada mencapai tuas pendikit yang menggoda.

Voltan bateri adalah petunjuk sandaran keadaan bateri. Bateri 14 sel saya hampir habis apabila voltan mencapai 44 Volt. Di bawah 42 Volt, saya berisiko merosakkan sel.

Juga ditunjukkan adalah gambar paparan saya yang dipasang di bawah paparan Bafang C961 standard yang disertakan dengan sistem motor BBSHD. Perhatikan bahawa C961 dengan senang hati meyakinkan saya bahawa saya mempunyai bateri penuh sedangkan, sebenarnya, bateri telah habis sebanyak 41% (4.1 AH dari bateri 10 AH).

Langkah 2: Blok Diagram dan Skematik

Gambarajah blok sistem menunjukkan bahawa Meter Kuasa eBike dapat digunakan dengan sistem kuasa bateri / eBike mana pun. Diperlukan penambahan sensor kelajuan basikal standard.

Gambarajah blok yang lebih terperinci menggambarkan blok litar utama yang merangkumi eBike Power Meter. LCD 1602 watak 2x16 mempunyai papan antara muka PCF8574 I2C terpasang.

Litarnya sangat lurus. Sebilangan besar perintang dan kapasitor adalah 0805 untuk kemudahan pengendalian dan pematerian. Penukar buck DC-DC mesti dipilih untuk menahan output bateri 60 Volt. Output 6.5 Volt dipilih untuk melebihi voltan putus pengatur 5 Volt onboard pada Arduino Pro Micro. LMV321 mempunyai output rel ke rel. Keuntungan litar sensor arus (16.7) dipilih sedemikian rupa sehingga 30 Amps melalui perintang deria arus.01 Ohm akan mengeluarkan 5 Volt. Perintang pancaindera semasa harus dinilai maksimum 9 Watt pada 30 Amps, namun, dengan berfikir bahawa saya tidak akan menggunakan kuasa sebanyak itu (1.5 kilowatt), saya memilih perintang 2 Watt yang dinilai sekitar 14 Amps (kuasa motor 750 Watt).

Langkah 3: PCB

Susun atur pcb dilakukan untuk meminimumkan ukuran projek. Bekalan beralih DC-DC berada di bahagian atas papan. Penguat arus analog ada di bahagian bawah. Selepas pemasangan, papan siap akan dipasang ke Arduino Pro Micro dengan lima (RAW, VCC, GND, A2, A3) padat padat yang dipotong dari perintang lubang. Sensor roda magnet disambungkan terus ke pin Arduino "7" (dilabelkan demikian) dan tanah. Pateri penyambung kuncir pendek dan 2 pin untuk menyambung ke sensor kelajuan. Tambahkan pigtail lain ke penyambung 4 pin untuk LCD.

Papan antara muka LCD dan I2C dipasang di penutup plastik dan dilekatkan pada hendal (saya menggunakan gam lebur panas).

Papan tersedia dari OshPark.com - sebenarnya anda mendapat 3 papan dengan harga kurang dari $ 4 termasuk penghantaran. Orang-orang ini adalah yang terbaik!

Sidenotes ringkas - Saya menggunakan DipTrace untuk tangkapan skema dan susun atur. Beberapa tahun yang lalu saya mencuba semua pakej susun atur skema perisian / tangkapan PCB percuma dan tersedia di DipTrace. Tahun lalu saya melakukan tinjauan serupa dan menyimpulkan bahawa, bagi saya, DipTrace adalah pemenang.

Kedua, orientasi pemasangan sensor roda adalah penting. Paksi sensor mestilah tegak lurus dengan jalur magnet semasa melewati sensor, jika tidak, anda akan mendapat nadi berganda. Alternatifnya ialah memasang sensor sehingga hujungnya menghala ke arah magnet.

Terakhir, sebagai suis mekanikal, sensor berdering selama lebih dari 100 uS.

Langkah 4: Perisian

Projek ini menggunakan Arduino Pro Micro dengan pemproses ATmega32U4. Mikrokontroler ini mempunyai beberapa sumber lebih banyak daripada pemproses Arduino ATmega328P yang lebih biasa. Arduino IDE (Sistem Pembangunan Bersepadu) mesti dipasang. Tetapkan IDE untuk ALAT | DEWAN | LEONARDO. Sekiranya anda tidak terbiasa dengan persekitaran Arduino, jangan biarkan hal itu membuat anda kecewa. Para jurutera di Arduino dan keluarga penyumbang di seluruh dunia telah mencipta sistem pembangunan mikrokontroler yang benar-benar mudah digunakan. Sebilangan besar kod pra-ujian tersedia untuk mempercepat sebarang projek. Projek ini menggunakan beberapa perpustakaan yang ditulis oleh penyumbang; Akses EEPROM, komunikasi I2C dan kawalan dan percetakan LCD.

Anda mungkin perlu mengedit kod untuk menukar, misalnya, diameter roda. Melompat di!

Kodnya agak mudah, tetapi tidak mudah. Mungkin memerlukan sedikit masa untuk memahami pendekatan saya. Sensor roda dipacu gangguan. Penjual sensor roda menggunakan gangguan lain dari pemasa. Gangguan berkala ketiga menjadi asas bagi penjadual tugas.

Ujian bangku senang. Saya menggunakan bekalan kuasa 24 Volt dan penjana isyarat untuk mensimulasikan sensor kelajuan.

Kod tersebut merangkumi amaran bateri rendah kritikal (paparan berkedip), komen deskriptif dan laporan debugging yang murah hati.

Langkah 5: Membungkus Semuanya

Pad berlabel "MTR" menuju ke hubungan positif ke litar kawalan motor. Pad berlabel "BAT" menuju ke sisi positif bateri. Petunjuk pulangan adalah biasa dan di seberang PWB.

Setelah semuanya diuji, lampirkan unit dalam shrinkwrap dan pasangkan antara bateri dan pengawal motor anda.

Perhatikan bahawa penyambung USB pada Arduino Pro Micro tetap boleh diakses. Penyambung itu agak rapuh, akibatnya saya mengukuhkannya dengan penggunaan gam lebur panas.

Sekiranya anda memutuskan untuk membuatnya, hubungi perisian terkini.

Sebagai komen terakhir, malangnya protokol komunikasi antara pengawal motor Bafang dan konsol paparan tidak tersedia kerana pengawal "mengetahui" semua data yang dikumpulkan oleh litar perkakasan ini. Dengan adanya protokol, projek ini akan menjadi lebih mudah dan bersih.

Langkah 6: Sumber

Fail DipTrace - anda perlu memuat turun dan memasang versi percuma perisian DipTrace kemudian mengimport skema dan susun atur dari fail.asc. Fail Gerber disertakan dalam folder berasingan -

Arduino - Muat turun dan pasang versi IDE yang sesuai -

Lampiran, "Kotak Plastik Projek Elektronik DIY Kotak 3.34" L x 1.96 "W x 0.83" H "-

LM5018 -

LMV321 -

Induktor -

LCD -

Antara muka I2C -

Arduino Pro Micro -