Turbo Trainer Generator: 6 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:51

تولید برق با نیروی پدالی همیشه مرا مجذوب خود کرده است. در اینجا برداشت من از آن است.

مرحله 1: نقطه فروش منحصر به فرد

من از یک کنترل کننده موتور VESC6 و یک خروجی 192KV استفاده می کنم که به عنوان ترمز احیا کننده کار می کند. این با تولید پدال بسیار منحصر به فرد است ، اما قسمت دیگری از این پروژه وجود دارد که فکر می کنم جدید است.

هنگام دوچرخه سواری در جاده ، اینرسی دارید و این باعث می شود چرخش پدال ها در طول یک انقلاب بسیار ثابت بماند. اینورس های توربو دارای اینرسی بسیار کمی هستند بنابراین هنگام فشار دادن روی پدال ها ، چرخ به سرعت شتاب می گیرد/کند می شود و این غیر طبیعی به نظر می رسد. چرخ های چرخ فلک در تلاش هستند تا این نوسانات سرعت را برطرف کنند. وزن مربیان دوچرخه ثابت به همین دلیل است.

من راه حلی جایگزین برای این مشکل اندیشیده ام. کنترلر موتور پیکربندی شده است تا در حالت "سرعت ثابت" پیشتاز را بچرخاند. آردوینو از طریق UART به VESC6 متصل می شود و جریان موتور (که متناسب مستقیم با گشتاور چرخ است) را می خواند. Arduino نقطه تنظیم RPM موتور را به تدریج تنظیم می کند تا اینرسی را شبیه سازی کرده و دوچرخه سواری را در جاده تجربه کنید. حتی می تواند حرکت آزاد را در پایین تپه با عملکرد موتور به منظور چرخاندن چرخ شبیه سازی کند.

عملکرد فوق العاده ای دارد که در نمودار بالا نشان دهنده RPM موتور است. من درست قبل از 2105 ثانیه دوچرخه سواری را متوقف کردم. شما می توانید در 8 ثانیه بعدی ببینید ، سرعت چرخش به تدریج درست مانند زمانی که از رکاب زدن با شیب ملایم دست کشیدید کاسته می شود.

هنوز هم با ضربات پدال تغییرات بسیار جزئی در سرعت وجود دارد. اما این امر در مورد زندگی صادق است و به درستی شبیه سازی شده است.

مرحله 2: آزمایش خروجی برق

دوچرخه سواری م effectiveثرترین روش برای انجام کارهای مکانیکی است. من از ابزار VESC برای اندازه گیری توان خروجی زمان واقعی استفاده کردم. من قرائت ها را قبل از دوچرخه سواری دقیقاً 2 دقیقه صفر کردم. من با شدت رکاب زدم که فکر می کنم می توانستم حدود 30 دقیقه آن را حفظ کنم.

بعد از 2 دقیقه می توانید ببینید 6.15 Wh تولید کردم. که با متوسط توان خروجی 185 وات مطابقت دارد ، من فکر می کنم با توجه به تلفات ناشی از آن ، نسبتاً خوب است.

در نمودار بالا می توانید جریان موتور را مشاهده کنید. آنها به سرعت توسط VESC6 تنظیم می شوند تا با وجود نوسان گشتاور اعمال شده توسط رکاب زدن ، RPM ثابت موتور را حفظ کنند.

هنگامی که پدال زدن متوقف می شود ، موتور مقدار کمی انرژی مصرف می کند تا چرخش ادامه یابد. حداقل تا زمانی که آردوینو متوجه نشود که پدال نمی زنید و موتور را به طور کامل متوقف می کند. به نظر می رسد که جریان باتری دقیقاً قبل از خاموش شدن صفر است ، بنابراین قدرت باید حداکثر چند وات باشد تا در واقع چرخ را به طور فعال بچرخاند.

مرحله 3: بررسی کارآیی

استفاده از VESC6 کارآیی فوق العاده ای را افزایش می دهد. قدرت AC موتور را به مراتب بهتر از یکسو کننده کامل پل به DC تبدیل می کند. من فکر می کنم بیش از 95 کارآمد است.

درایو اصطکاک احتمالاً نقطه ضعف در رابطه با کارایی است. پس از دوچرخه سواری به مدت 5 دقیقه چند عکس حرارتی گرفتم.

موتور در یک اتاق 10 درجه به حدود 45 درجه سانتیگراد رسید. لاستیک دوچرخه نیز گرما را از بین می برد. سیستم های کمربند دار در این زمینه از این توربو ژنراتور بهتر عمل خواهند کرد.

من یک آزمایش 10 دقیقه ای دوم انجام دادم که به طور متوسط 180 وات بود. بعد از این موتور آنقدر داغ بود که نمی توان آن را برای مدت طولانی لمس کرد. احتمالا حدود 60 درجه و برخی از پیچ ها از طریق پلاستیک چاپ سه بعدی شل شده اند! همچنین یک فیلم نازک از گرد و غبار لاستیکی قرمز در کف اطراف وجود داشت. سیستم های درایو اصطکاکی مکیدن!

مرحله 4: شبیه سازی اینرسی و کشیدن

این نرم افزار نسبتاً ساده است و در GitHub موجود است. عملکرد کلی توسط این خط تعیین می شود:

RPM = RPM + (a*Motor_Current - b*RPM - c*RPM*RPM - RADIENT) ؛

این به تدریج نقطه تنظیم RPM بعدی (یعنی سرعت ما) را بر اساس نیروی شبیه سازی شده اعمال می کند. از آنجا که این سرعت 25 بار در ثانیه اجرا می شود ، به طور موثر نیرو را در طول زمان ادغام می کند. نیروی کلی به صورت زیر شبیه سازی شده است:

Force = Pedal_Force - Laminar_Drag - Turbulent_Drag - Gradient_Force

مقاومت نورد اساساً در عبارت گرادیان گنجانده شده است.

مرحله 5: چند نکته دیگر خسته کننده

من مجبور شدم پارامترهای کنترل سرعت PID VESC را تنظیم کنم تا RPM بهتری داشته باشد. این به اندازه کافی آسان بود.

مرحله ششم: آنچه آموخته ام

من آموخته ام که مکانیسم های رانش اصطکاکی مکیدن هستند. تنها پس از 20 دقیقه دوچرخه سواری می توانم ساییدگی لاستیک و گرد و غبار لاستیک را مشاهده کنم. آنها همچنین ناکارآمد هستند. بقیه سیستم رویایی عمل می کند. من معتقدم که یک ژنراتور با تسمه می تواند 10 تا 20 درصد بازدهی بیشتری داشته باشد ، به ویژه در دورهای دور بیشتر. RPM های بالاتر باعث کاهش جریان موتور و تولید ولتاژهای بالاتر می شود که به نظر من در این مورد کارایی را افزایش می دهد.

من فضای کافی در خانه خود برای راه اندازی سیستم اتمسفر کمربندی ندارم.