EBike Power Meter: 6 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:54

اخیراً دوچرخه کوهستان را به دوچرخه برقی تبدیل کردم. تبدیل نسبتاً روان انجام شد ، بنابراین با اتمام پروژه ، من سریع حرکت کردم و عازم یک سفر دریایی تکان خورده شدم. چشمم را روی نشانگر شارژ باتری نگه داشتم ، نمی دانستم تا چه حد می توان انتظار داشت دوچرخه با باتری کار کند. تقریباً در همان زمانی که کنتور برق 80 درصد با من احساس خوبی داشت ، زیرا راههای طولانی را پشت سر گذاشته بودم ، با باتری خاموش متوقف شدم. تماس ناراضی با سازنده منجر به کلماتی مانند "اوه ، نشانگر باتری واقعاً زیاد نیست - فناوری هنوز وجود ندارد". من به بهتر از آن نیاز داشتم.

می خواستم بدانم کدام چرخ دنده بهترین بازدهی را به من می دهد ، باد بادی چقدر در ظرفیت باتری هزینه داشت ، چه سطحی از قدرت بیشترین مایل را تحویل می دهد ، آیا واقعاً به پدال زدن کمک می کند ، اگر چنین است ، چقدر؟ به طور خلاصه ، می خواستم بدانم که آیا باتری من را به خانه می رساند یا خیر. بسیار مهم است ، فکر می کنید؟

این پروژه نتیجه سوار شدن طولانی من به خانه به وسیله پدال است. اساساً این ماژول کوچک بین باتری و منبع تغذیه دوچرخه الکترونیکی قرار دارد تا جریان و ولتاژ باتری را کنترل کند. علاوه بر این ، سنسور سرعت چرخ اطلاعات سرعت را ارائه می دهد. با استفاده از این مجموعه داده های حسگر ، مقادیر زیر محاسبه و نمایش داده می شود:

• کارایی آنی - بر حسب کیلومتر بر آمپر ساعت مصرف باتری اندازه گیری می شود
• میانگین کارایی - از زمانی که این سفر آغاز شد ، کیلومتر/ق
• تعداد کل AmpHours مورد استفاده از آخرین شارژ
• جریان باتری
• ولتاژ باتری

مرحله 1: داده های مهم

کارایی آنی تمام سوالات من در مورد چگونگی به حداقل رساندن مصرف باتری را پاسخ می دهد. من می توانم تأثیر رکاب زدن را بیشتر ، اضافه کردن قدرت الکترونیکی بیشتر ، تغییر دنده یا مبارزه با باد مخالف را مشاهده کنم. میانگین کارایی سفر فعلی (از زمان روشن شدن) می تواند به من کمک کند تا قدرت تقریبی بازگشت به خانه را اندازه گیری کنم.

تعداد کل AmpHours استفاده شده از آخرین رقم شارژ برای بازگشت به خانه بسیار مهم است. من می دانم که باتری من (قرار است) 10 هجری قمری باشد ، بنابراین تنها کاری که باید انجام دهم این است که شکل نمایش داده شده را از 10 کم کنم تا از ظرفیت باقیمانده ام مطلع شوم. (من این کار را در نرم افزار انجام ندادم تا AH باقی بماند تا سیستم با هر اندازه باتری کار کند و من واقعاً اعتقاد ندارم که باتری من 10 هجری است).

مصرف فعلی باتری جالب است زیرا می تواند میزان سختی موتور را نشان دهد. گاهی اوقات یک صعود کوتاه کوتاه یا کشش شنی می تواند به سرعت باتری را کاهش دهد. متوجه خواهید شد که گاهی اوقات بهتر است پیاده شوید و دوچرخه خود را با شیب تند بالا ببرید تا اینکه به آن اهرم وسوسه انگیز دریچه گاز برسید.

ولتاژ باتری یک نشانگر پشتیبان از وضعیت باتری است. وقتی ولتاژ به 44 ولت برسد ، باتری 14 سلولی من تقریباً به طور کامل تخلیه می شود. در زیر 42 ولت ، من خطر آسیب به سلول ها را دارم.

همچنین تصویری از صفحه نمایش من نصب شده در زیر صفحه نمایش استاندارد Bafang C961 که همراه با سیستم موتور BBSHD ارائه شده است. توجه داشته باشید که C961 با خوشحالی به من اطمینان می دهد که من یک باتری کامل دارم در حالی که در واقع ، 41٪ (4.1 AH از باتری 10 AH) باتری خالی شده است.

مرحله 2: بلوک نمودار و شماتیک

بلوک دیاگرام سیستم نشان می دهد که eBike Power Meter را می توان با هر سیستم قدرت باتری / eBike استفاده کرد. اضافه کردن یک سنسور استاندارد سرعت دوچرخه مورد نیاز است.

یک نمودار بلوک دقیق تر بلوک های مدار کلیدی را که شامل eBike Power Meter است نشان می دهد. LCD 2x16 1602 LCD دارای برد رابط PCF8574 I2C است.

مدار بسیار ساده است. اکثر مقاومت ها و خازن ها برای سهولت در کار و لحیم کاری 0805 هستند. مبدل باک DC-DC باید برای مقاومت در برابر خروجی باتری 60 ولت انتخاب شود. خروجی 6.5 ولت برای فراتر رفتن از ولتاژ خروجی تنظیم کننده 5 ولت پردازنده در Arduino Pro Micro انتخاب شده است. LMV321 دارای خروجی راه آهن به راه آهن است. افزایش مدار سنسور جریان (16.7) به گونه ای انتخاب شده است که 30 آمپر از طریق مقاومت حسی جریان 01.0 اهم 5 ولت خروجی تولید می کند. مقاومت حسی فعلی باید حداکثر 9 وات در 30 آمپر باشد ، با این حال ، با توجه به اینکه از این مقدار قدرت (1.5 کیلووات) استفاده نمی کنم ، یک مقاومت 2 واتی را انتخاب کردم که حدود 14 آمپر (قدرت موتور 750 وات) نامیده می شود.)

مرحله 3: PCB

طرح pcb برای به حداقل رساندن اندازه پروژه انجام شد. منبع تغذیه سوئیچ DC-DC در بالای صفحه قرار دارد. تقویت کننده جریان آنالوگ در قسمت پایین قرار دارد. پس از مونتاژ ، برد کامل با پنج سیم جامد (RAW ، VCC ، GND ، A2 ، A3) به Arduino Pro Micro متصل می شود که از مقاومت های سوراخ جدا شده است. سنسور چرخ مغناطیسی مستقیماً به پین آردوینو "7" (برچسب گذاری شده) و زمین متصل شده است. برای اتصال به سنسور سرعت ، یک پیگتایل کوتاه و اتصال 2 پین را لحیم کنید. یک پیگتایل دیگر به یک کانکتور 4 پین برای LCD اضافه کنید.

صفحه رابط LCD و I2C در محفظه پلاستیکی نصب شده و به فرمان متصل می شوند (من از چسب مذاب داغ استفاده کردم).

این تخته از OshPark.com در دسترس است - در حقیقت شما 3 تخته با هزینه کمتر از 4 دلار از جمله حمل و نقل دریافت می کنید. این افراد بزرگترین هستند!

حاشیه نویسی مختصر - من از DipTrace برای ضبط و طرح بندی شماتیک استفاده کردم. چند سال پیش من تمام بسته های طرح بندی شماتیک ضبط / PCB رایگان موجود را امتحان کردم و در DipTrace مستقر شدم. سال گذشته من یک نظرسنجی مشابه انجام دادم و به این نتیجه رسیدم که برای من DipTrace برنده است.

در مرحله دوم ، جهت نصب سنسور چرخ مهم است. محور سنسور هنگام عبور از کنار سنسور باید عمود بر مسیر آهنربا باشد ، در غیر این صورت شما یک نبض مضاعف خواهید داشت. یک گزینه دیگر این است که سنسور را طوری نصب کنید که انتهای آن به سمت آهنربا باشد.

در نهایت ، به عنوان یک سوئیچ مکانیکی ، سنسور برای بیش از 100 uS زنگ می زند.

مرحله 4: نرم افزار

این پروژه از Arduino Pro Micro با پردازنده ATmega32U4 استفاده می کند. این میکروکنترلر دارای منابع بیشتری نسبت به رایج ترین پردازنده Arduino ATmega328P است. Arduino IDE (سیستم توسعه یکپارچه) باید نصب شود. IDE را برای TOOLS | تنظیم کنید تخته | لئوناردو اگر با محیط آردوینو آشنا نیستید ، لطفا اجازه ندهید که شما را دلسرد کند. مهندسان آردوینو و خانواده مشارکت کنندگان در سراسر جهان یک سیستم توسعه میکروکنترلر با کاربری آسان ایجاد کرده اند. مقدار زیادی کد از پیش آزمایش شده برای سرعت بخشیدن به هر پروژه در دسترس است. این پروژه از چندین کتابخانه نوشته شده توسط مشارکت کنندگان استفاده می کند. دسترسی EEPROM ، ارتباطات I2C و کنترل و چاپ LCD.

برای تغییر ، به عنوان مثال ، باید قطعه چرخ را تغییر دهید. پرش کن!

کد نسبتاً ساده است ، اما ساده نیست. شاید کمی طول بکشد تا رویکردم را درک کنم. سنسور چرخ به صورت وقفه رانده می شود. بازکننده سنسور چرخ از وقفه دیگری از زمان سنج استفاده می کند. وقفه دوره ای سوم اساس برنامه ریز وظیفه را تشکیل می دهد.

آزمایش روی نیمکت آسان است. برای شبیه سازی سنسور سرعت از منبع تغذیه 24 ولت و ژنراتور سیگنال استفاده کردم.

این کد شامل یک هشدار کم مصرف باتری (نمایشگر چشمک زن) ، توضیحات توصیفی و گزارش اشکال زدایی سخاوتمندانه است.

مرحله 5: همه چیز را جمع بندی کنید

پد با برچسب "MTR" به اتصال مثبت به مدار کنترل موتور می رود. پد با برچسب "BAT" به سمت مثبت باتری می رود. سرنخ های بازگشت متداول و در طرف مقابل PWB هستند.

بعد از اینکه همه چیز آزمایش شد ، مجموعه را در بسته بندی جمع کنید و بین باتری و کنترلر موتور خود نصب کنید.

توجه داشته باشید که اتصال USB در Arduino Pro Micro همچنان در دسترس است. این اتصال کاملاً شکننده است ، در نتیجه من آن را با استفاده از چسب مذاب داغ تقویت کردم.

اگر تصمیم به ساخت آن دارید ، برای آخرین نرم افزار تماس بگیرید.

به عنوان آخرین نظر ، مایه تاسف است که پروتکل ارتباطی بین کنترل کننده موتور Bafang و کنسول صفحه نمایش در دسترس نیست زیرا کنترل کننده تمام داده هایی را که این مدار سخت افزاری جمع آوری می کند "می داند". با توجه به پروتکل ، پروژه بسیار ساده تر و تمیزتر خواهد بود.

مرحله ششم: منابع

فایلهای DipTrace - شما باید نسخه رایگان DipTrace را بارگیری و نصب کنید و سپس شماتیک و طرح بندی را از فایلهای.asc وارد کنید. فایل های Gerber در یک پوشه جداگانه گنجانده شده است -

آردوینو - نسخه مناسب IDE را بارگیری و نصب کنید -

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

LM5018-https://www.digikey.com/product-detail/fa/texas-in…

LMV321 -

سلف-https://www.digikey.com/product-detail/fa/wurth-el…

LCD -

رابط I2C -

Arduino Pro Micro -