EBike Power Meter: 6 na Hakbang

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:12

Kamakailan-lamang na ginawang isang electric bike ang isang mountain bike. Ang conversion ay naging maayos, kaya sa pagkumpleto ng proyekto, lumukso ako at nagtakda para sa isang shakenown cruise. Pinagmasdan ko ang tagapagpahiwatig ng pagsingil ng baterya, hindi alam kung gaano kalayo asahan ang bisikleta na tumatakbo sa lakas ng baterya. Tungkol sa oras na ang power meter ay nagpakita ng 80% sa akin na medyo maganda ang pakiramdam, sapagkat napunta ako sa mahabang paraan, huminto ako sa isang patay na baterya. Ang isang hindi masayang tawag sa tagagawa ay nagresulta sa mga salitang tulad ng "Oh, ang tagapagpahiwatig ng baterya ay talagang hindi maganda para sa marami - wala pa ang teknolohiya". Kailangan ko ng mas mahusay kaysa doon.

Nais kong malaman kung aling mga gear ang nagbigay sa akin ng pinakamahusay na kahusayan, kung magkano ang gastos sa headwind sa kapasidad ng baterya, anong antas ng kuryente ang naghahatid ng pinakamaraming milya, talagang makakatulong ito sa pag-pedal, kung gayon, magkano? Sa madaling sabi, nais kong malaman kung maiuwi ako ng aking baterya. Kinda kritikal, doncha think?

Ang proyektong ito ay isang resulta ng aking mahabang pagsakay sa bahay na pinapatakbo ng pedal. Talaga ang maliit na module na ito ay nakaupo sa pagitan ng baterya at ang e-bike power supply input upang masubaybayan ang kasalukuyang baterya at boltahe. Bilang karagdagan, ang isang sensor ng bilis ng gulong ay nagbibigay ng impormasyon sa bilis. Sa hanay ng data ng sensor na ito, ang mga sumusunod na halaga ay kinakalkula at ipinapakita:

• Agad na kahusayan - sinusukat sa mga kilometro bawat AmpHour ng pagkonsumo ng baterya
• Karaniwang kahusayan - mula nang magsimula ang paglalakbay na ito, km / AH
• Kabuuang bilang ng AmpHours na ginamit mula noong huling singilin
• Kasalukuyang baterya
• Boltahe ng Baterya

Hakbang 1: Mahalagang Data

Ang instant na kahusayan ay tinutugunan ang lahat ng aking mga katanungan tungkol sa kung paano i-minimize ang aking pagkonsumo ng baterya. Nakikita ko ang epekto ng pag-pedal nang mas mahirap, pagdaragdag ng higit pang e-power, pagpapalit ng mga gears o paglaban sa isang headwind. Ang average na kahusayan para sa kasalukuyang paglalakbay (dahil kapangyarihan-on) ay maaaring makatulong sa akin na masukat ang tinatayang lakas na aabutin upang bumalik sa bahay.

Ang kabuuang bilang ng AmpHours na ginamit mula noong huling bilang ng singil ay mahalaga sa pag-uwi. Alam kong ang aking baterya ay (dapat ay) 10 AH, kaya ang dapat kong gawin ay ibawas sa kaisipan ang ipinakitang pigura mula 10 upang malaman ang aking natitirang kapasidad. (Hindi ko ito ginawa sa software upang ipakita ang natitirang AH upang ang system ay gagana sa anumang laki ng baterya at hindi talaga ako naniniwala na ang baterya ko ay 10 AH.)

Ang pagkonsumo ng kasalukuyang baterya ay kagiliw-giliw dahil maipapakita nito kung gaano kahirap gumana ang motor. Minsan ang isang maikling matarik na pag-akyat o mabuhangin na kahabaan ay maaaring mabilis na mabawasan ang baterya. Matutuklasan mo na kung minsan mas mahusay na bumaba at itulak ang iyong bisikleta sa isang matarik na grado kaysa maabot ang nakakaakit na throttle na pingga.

Ang boltahe ng baterya ay isang backup na tagapagpahiwatig ng estado ng baterya. Ang aking 14 cell baterya ay halos ganap na maubos kapag ang boltahe ay umabot sa 44 Volts. Sa ibaba ng 42 Volts, ipagsapalaran ko ang pinsala sa mga cell.

Ipinakita rin ang isang larawan ng aking display na naka-mount sa ilalim ng karaniwang display ng Bafang C961 na kasama ng BBSHD motor system. Tandaan na ang C961 ay masayang tinitiyak sa akin na mayroon akong isang buong baterya habang, sa katunayan, ang baterya ay naubos ng 41% (4.1 AH mula sa isang bateryang 10 AH).

Hakbang 2: I-block ang Diagram at Schematic

Ipinapakita ng isang diagram ng block ng system na maaaring magamit ang eBike Power Meter sa anumang baterya / eBike power system. Kinakailangan ang pagdaragdag ng isang karaniwang sensor ng bilis ng bisikleta.

Ang isang mas detalyadong diagram ng bloke ay naglalarawan ng mga pangunahing mga bloke ng circuit na binubuo ng eBike Power Meter. Ang 2x16 character 1602 LCD ay may naka-attach na PCF8574 I2C interface board.

Napaka-prangka ng circuit. Karamihan sa mga resistors at capacitor ay 0805 para sa kadalian ng paghawak at paghihinang. Ang DC-DC buck converter ay dapat mapili upang mapaglabanan ang output ng 60 Volt na baterya. Ang output ng 6.5 Volts ay pinili upang lumampas sa dropout voltage ng onboard na 5 Volt regulator sa Arduino Pro Micro. Ang LMV321 ay may rail to output ng riles. Ang nakuha ng kasalukuyang sensor circuit (16.7) ay napili tulad ng 30 Amps sa pamamagitan ng.01 Ohm kasalukuyang sense resistor ay maglalabas ng 5 Volts. Ang kasalukuyang resistor ng pang-unawa ay dapat na ma-rate para sa isang maximum na 9 Watts sa 30 Amps, gayunpaman, sa pag-iisip na hindi ko gagamitin ang gaanong lakas (1.5 kilowatts), pumili ako ng isang 2 Watt risistor na na-rate para sa halos 14 Amps (750 Watt motor power).

Hakbang 3: PCB

Ang layout ng pcb ay ginawa upang mabawasan ang laki ng proyekto. Ang supply ng paglipat ng DC-DC ay nasa tuktok ng board. Ang analog kasalukuyang amplifier ay nasa ilalim. Pagkatapos ng pagpupulong, ang nakumpletong board ay mai-plug sa Arduino Pro Micro na may limang (RAW, VCC, GND, A2, A3) na solidong lead na na-clip mula sa mga resistors ng hole. Ang sensor ng magnetic wheel ay konektado direkta sa Arduino pin na "7" (na may label na ganito) at lupa. Maghinang ng isang maikling pigtail at 2 pin konektor upang kumonekta sa sensor ng bilis. Magdagdag ng isa pang pigtail sa isang 4 pin konektor para sa LCD.

Ang board ng interface ng LCD at I2C ay naka-mount sa plastic enclosure at nakakabit sa handlebar (Gumamit ako ng hot melt glue).

Ang board ay magagamit mula sa OshPark.com - talagang nakakuha ka ng 3 board para sa mas mababa sa $ 4 kasama ang pagpapadala. Ang mga taong ito ay ang pinakadakilang!

Maikling sidenotes - Gumamit ako ng DipTrace para sa pagkuha at layout ng eskematiko. Ilang taon na ang nakalilipas sinubukan ko ang lahat ng freeware skema ng pagkuha / mga pakete ng layout ng PCB na magagamit at naayos sa DipTrace. Noong nakaraang taon gumawa ako ng isang katulad na survey at natapos na, para sa akin, ang DipTrace ay, hands down, ang nagwagi.

Pangalawa, ang mounting orientation ng sensor ng gulong ay mahalaga. Ang axis ng sensor ay dapat na patayo sa landas ng magnet habang dumadaan ito sa sensor, kung hindi man ay makakakuha ka ng isang dobleng pulso. Ang isang kahalili ay i-mount ang sensor upang ang dulo ay magturo patungo sa magnet.

Panghuli, pagiging isang mekanikal na switch, ang sensor ay nagri-ring nang higit sa 100 uS.

Hakbang 4: Software

Gumagamit ang proyekto ng isang Arduino Pro Micro na may processor na ATmega32U4. Ang microcontroller na ito ay may ilang mga mapagkukunan kaysa sa mas karaniwang Arduino ATmega328P processor. Ang Arduino IDE (Integrated Development System) ay dapat na mai-install. Itakda ang IDE para sa TOOLS | BOARD | LEONARDO. Kung hindi ka pamilyar sa Arduino na kapaligiran, mangyaring huwag hayaan na panghinaan ka ng loob. Ang mga inhinyero sa Arduino at ang buong mundo na pamilya ng mga nag-aambag ay lumikha ng isang tunay na madaling gamiting sistema ng pagpapaunlad ng microcontroller. Ang isang malawak na halaga ng paunang nasubukan na code ay magagamit upang mapabilis ang anumang proyekto. Gumagamit ang proyektong ito ng maraming mga aklatan na isinulat ng mga nag-ambag; Pag-access ng EEPROM, mga komunikasyon sa I2C at LCD control at pag-print.

Marahil ay kakailanganin mong i-edit ang code upang baguhin, halimbawa, ang diameter ng gulong. Tumalon ka!

Ang code ay medyo prangka, ngunit hindi simple. Marahil ay magtatagal upang maunawaan ang aking diskarte. Ang sensor ng gulong ay nagambala. Gumagamit ang debuger ng sensor ng gulong ng isa pang makagambala mula sa isang timer. Ang isang pangatlong pana-panahong paggambala ay bumubuo ng batayan para sa isang tagapag-iskedyul ng gawain.

Madali ang pagsubok sa bench. Gumamit ako ng 24 Volt power supply at isang signal generator upang gayahin ang speed sensor.

Ang code ay nagsasama ng isang kritikal na mababang babala ng baterya (kumikislap na display), mga naglalarawang komento at mapagbigay na mga ulat sa pag-debug.

Hakbang 5: Pagbabalot Nito sa Lahat

Ang pad na may label na "MTR" ay papunta sa positibong koneksyon sa motor control circuitry. Ang pad na may label na "BAT" ay papunta sa positibong bahagi ng baterya. Karaniwan ang mga return lead at sa kabaligtaran ng PWB.

Matapos masubukan ang lahat, isara ang pagpupulong sa shrinkwrap at i-install sa pagitan ng baterya at ang iyong motor Controller.

Tandaan na ang konektor ng USB sa Arduino Pro Micro ay mananatiling naa-access. Ang konektor na iyon ay medyo marupok, dahil dito ay pinalakas ko ito sa isang mapagbigay na aplikasyon ng mainit na natunaw na pandikit.

Kung magpasya kang buuin ito, makipag-ugnay para sa pinakabagong software.

Bilang isang pangwakas na komento nakalulungkot na ang komunikasyon na protocol sa pagitan ng Bafang motor controller at ang display console ay hindi magagamit sapagkat "alam" ng Controller ang lahat ng data na kinokolekta ng circuit ng hardware na ito. Dahil sa protokol, ang proyekto ay magiging mas simple at malinis.

Hakbang 6: Mga Pinagmulan

Mga File ng DipTrace - kakailanganin mong i-download at i-install ang bersyon ng freeware ng DipTrace pagkatapos ay i-import ang eskematiko at layout mula sa mga.asc file. Ang mga Gerber file ay kasama sa isang hiwalay na folder -

Arduino - I-download at i-install ang naaangkop na bersyon ng IDE -

Enclosure, "DIY Plastic Electronics Project Box Enclosure Case 3.34" L x 1.96 "W x 0.83" H "-

LM5018 -

LMV321 -

Inductor -

LCD -

I2C interface -

Arduino Pro Micro -