Turbo Trainer Generator: 6 na Hakbang

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:09

Ang pagbuo ng elektrisidad sa pamamagitan ng lakas ng pedal ay palaging nabighani sa akin. Narito ang aking kunin.

Hakbang 1: Natatanging Point ng Pagbebenta

Gumagamit ako ng isang VESC6 motor controller at isang 192KV outrunner na nagtatrabaho bilang isang regenerative preno. Medyo natatangi ito sa pagpunta ng mga generator ng pedal ngunit mayroong isang karagdagang bahagi sa proyektong ito na sa palagay ko ay nobela.

Kapag ang pagbibisikleta sa kalsada ay mayroon kang pagkawalang-galaw at pinapanatili nitong paulit-ulit ang pag-ikot ng mga pedal sa buong rebolusyon. Ang mga turbo trainer ay may napakakaunting pagkawalang-galaw kaya kapag ang pagtulak sa mga pedal ang gulong ay mabilis na mabilis / bumabagal at ito ay pakiramdam na hindi likas. Ang mga flywheel ay nagtatrabaho sa isang pagtatangka upang pakinisin ang mga bilis ng pagbagu-bago na ito. Ang mga stationary bike trainer ay tumitimbang ng isang tonelada para sa kadahilanang ito.

Naisip ko ang isang alternatibong solusyon sa problemang ito. Ang motor controller ay naka-configure upang paikutin ang outrunner sa "pare-pareho ang speed mode". Ang Arduino ay kumokonekta sa VESC6 sa pamamagitan ng UART at binabasa ang kasalukuyang motor (na direktang proporsyonal sa wheel torque). Inaayos ng Arduino ang motor RPM setpoint nang paunti-unti upang gayahin ang pagkawalang-galaw at i-drag na maranasan mo ang pagbibisikleta sa isang kalsada. Maaari din nitong gayahin ang freewheeling pababa ng burol sa pamamagitan ng pagpapatakbo bilang isang motor upang mapanatili ang pag-ikot ng gulong.

Gumagawa ito ng napakatalino bilang ebidensya ng grap sa itaas na nagpapakita ng motor RPM. Huminto ako sa pagbibisikleta bago pa ang 2105 segundo. Maaari mong makita sa susunod na 8 segundo, ang bilis ng gulong ay unti-unting mabulok tulad nito kung huminto ka sa pag-pedal ng isang bahagyang pagkiling.

Mayroon pa ring napakaliit na mga pagkakaiba-iba ng bilis sa mga pedal stroke. Ngunit totoo rin iyan sa buhay at na-simulate nang tama.

Hakbang 2: Paglabas ng Kuryente sa Pagsubok

Ang pagbibisikleta ang pinakamabisang paraan ng paggawa ng gawaing mekanikal. Ginamit ko ang tool na VESC upang masukat ang output ng real time power. Ni-zero ko ang mga pagbasa bago magbisikleta nang eksaktong 2 minuto. Nag-pedal ako sa isang kasidhian na sa palagay ko ay mapapanatili ko ng halos 30 minuto.

Pagkatapos ng 2 minuto maaari mong makita ang gumawa ako ng 6.15 Wh. Alin ang tumutugma sa isang average na output ng kuryente na 185 W. Sa palagay ko iyan ay napakahusay na binigyan ng pagkalugi na kasangkot.

Maaari mong makita ang mga alon ng motor sa grap sa itaas. Ang mga ito ay mabilis na nababagay ng VESC6 upang mapanatili ang isang pare-pareho sa motor RPM sa kabila ng pabagu-bago ng metalikang kuwintas na ginamit ng pedaling.

Kapag huminto ang pag-pedal ay sinimulan ng pag-ubos ng motor ang kaunting lakas upang mapanatili ang pag-ikot ng gulong. Hindi bababa sa hanggang napansin ng Arduino na hindi ka nag-pedal at ititigil ang motor nang kabuuan. Ang kasalukuyang baterya ay lilitaw na halos zero bago ang pag-shutdown kaya ang lakas ay dapat na hindi bababa sa isang watts upang aktwal na paikutin ang gulong.

Hakbang 3: Pagtingin sa Kahusayan

Ang paggamit ng VESC6 ay napapagbuti ang kahusayan nang napakahusay. Binabago nito ang lakas ng AC ng motor sa lakas na DC na mas mahusay kaysa sa isang buong tulay na tagatama. Inaasahan kong higit sa 95% itong mahusay.

Ang drive ng pagkikiskisan ay marahil ang mahinang punto hanggang sa pag-aalala tungkol sa kahusayan. Pagkatapos ng pagbibisikleta ng 5 minuto kumuha ako ng ilang mga thermal na imahe.

Ang motor ay umabot sa halos 45 degree celsius sa isang 10 degree room. Ang gulong ng bisikleta ay mawawala rin ang init. Ang mga system na hinihimok ng sinturon ay lalampas sa generator ng turbo na ito tungkol dito.

Gumawa ako ng pangalawang 10 minutong pagsubok na nag-average ng 180 W. Matapos nito ang motor ay masyadong mainit upang mahawakan nang mahabang panahon. Marahil ay tungkol sa 60 degree. At ang ilan sa mga bolts sa pamamagitan ng 3D na naka-print na plastik ay pinalaya! Mayroon ding isang manipis na film ng pulang goma na alikabok sa nakapalibot na sahig. Sipsip ang mga system ng drive ng alitan!

Hakbang 4: Simulate ng Inertia at Drag

Ang software ay medyo simple at narito sa GitHub. Ang pangkalahatang pagpapaandar ay natutukoy ng linyang ito:

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

Ito ay incrementally inaayos ang susunod na setpoint ng RPM (ibig sabihin, ang aming bilis) batay sa simulate na puwersang ipinataw. Dahil tumakbo ito ng 25 beses / segundo mabisang isinasama nito ang puwersa sa paglipas ng panahon. Ang pangkalahatang puwersa ay naitulad nito:

Force = Pedal_Force - Laminar_Drag - Magulong_Drag - Gradient_Force

Ang paglaban sa pagliligid ay mahalagang kasama sa gradient term.

Hakbang 5: Ilang Ibang Iba Pang Mga Boring Points

Kinailangan kong ayusin ang mga parameter ng kontrol ng Bilis ng PID ng VESC upang makakuha ng mas mahusay na paghawak ng RPM. Ito ay sapat na madali.

Hakbang 6: Ang Natutuhan Ko

Natutunan ko na ang mga mekanismo ng pagmamaneho ng alitan ay sumuso. Pagkatapos lamang ng 20 minuto ng pagbibisikleta nakikita ko ang nakikitang pagsusuot ng gulong at alikabok na goma. Hindi rin sila mahusay. Ang natitirang bahagi ng system ay gumagana ng isang panaginip. Inaasahan kong ang isang generator na hinimok ng sinturon ay maaaring makakuha ng sobrang 10-20% na kahusayan lalo na sa mas mataas na mga RPM. Ang mas mataas na RPM ay magbabawas ng mga alon ng motor at makagawa ng mas mataas na mga voltages na sa palagay ko ay mapapabuti ang kahusayan sa kasong ito.

Wala akong sapat na puwang sa aking bahay upang mag-set up ng isang atm driven system atm.