عداد الطاقة EBike: 6 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:38

لقد قمت مؤخرًا بتحويل دراجة جبلية إلى دراجة كهربائية. سارت عملية التحويل بسلاسة نسبيًا ، لذا عند الانتهاء من المشروع ، قفزت وبدأت في رحلة بحرية. ظللت عيني على مؤشر شحن البطارية ، ولا أعرف إلى أي مدى أتوقع أن تعمل الدراجة على طاقة البطارية. في الوقت الذي أظهر فيه مقياس الطاقة أن 80 ٪ معي أشعر أنني بحالة جيدة جدًا ، لأنني قطعت شوطًا طويلاً ، توقفت مع بطارية ميتة. أدت مكالمة غير سعيدة إلى الشركة المصنعة إلى ظهور كلمات مثل "أوه ، مؤشر البطارية ليس جيدًا حقًا - التكنولوجيا ليست موجودة بعد". كنت بحاجة أفضل من ذلك.

كنت أرغب في معرفة الترس الذي يمنحني أفضل كفاءة ، وكم كانت تكلفة الرياح المعاكسة في سعة البطارية ، وما هو مستوى الطاقة الذي يوفر أكبر عدد من الأميال ، هل يساعد حقًا على الدواسة ، إذا كان الأمر كذلك ، فما مقدار ذلك؟ باختصار ، أردت أن أعرف ما إذا كانت بطاريتي ستعيدني إلى المنزل. كيندا حاسمة ، تعتقد دونشا؟

هذا المشروع هو نتيجة رحلتي الطويلة التي تعمل بالدواسة إلى المنزل. تقع هذه الوحدة الصغيرة بشكل أساسي بين البطارية ومدخل إمداد طاقة الدراجة الإلكترونية لمراقبة تيار البطارية والجهد. بالإضافة إلى ذلك ، يوفر مستشعر سرعة العجلة معلومات السرعة. باستخدام هذه المجموعة من بيانات المستشعر ، يتم حساب القيم التالية وعرضها:

• الكفاءة اللحظية - تقاس بالكيلومترات لكل أمبير / ساعة من استهلاك البطارية
• متوسط الكفاءة - منذ بدء الرحلة ، كم / ه
• إجمالي عدد AmpHours المستخدمة منذ آخر شحن
• تيار البطارية
• قوة البطارية

الخطوة 1: بيانات مهمة

تعالج الكفاءة اللحظية جميع أسئلتي حول كيفية تقليل استهلاك بطاريتي. أستطيع أن أرى تأثير الدواسة بقوة أكبر ، أو إضافة المزيد من القوة الإلكترونية ، أو تغيير التروس ، أو مواجهة الرياح المعاكسة. يمكن أن يساعدني متوسط الكفاءة للرحلة الحالية (منذ التشغيل) في قياس القوة التقريبية التي ستستغرقها للعودة إلى المنزل.

العدد الإجمالي لـ AmpHours المستخدمة منذ آخر رقم شحن أمر بالغ الأهمية للوصول إلى المنزل. أعلم أن بطاريتي (من المفترض أن تكون) 10 هـ ، لذلك كل ما علي فعله هو طرح الرقم المعروض ذهنيًا من 10 لمعرفة السعة المتبقية لدي. (لم أفعل ذلك في البرنامج لإظهار بقاء AH حتى يعمل النظام مع أي حجم للبطارية ولا أعتقد حقًا أن بطاريتي 10 آه.)

يعد استهلاك البطارية الحالي مثيرًا للاهتمام حيث يمكنه إظهار مدى صعوبة عمل المحرك. في بعض الأحيان ، يمكن أن يؤدي تسلق قصير شديد الانحدار أو امتداد رملي إلى تقليل البطارية بسرعة. سوف تكتشف أنه من الأفضل أحيانًا النزول ودفع دراجتك إلى درجة شديدة الانحدار بدلاً من الوصول إلى ذراع الخانق المغري.

جهد البطارية هو مؤشر احتياطي لحالة البطارية. ستنفد بطاريتي المكونة من 14 خلية بالكامل تقريبًا عندما يصل الجهد الكهربائي إلى 44 فولت. أقل من 42 فولت ، أخاطر بإتلاف الخلايا.

تظهر أيضًا صورة لشاشتي مثبتة أسفل شاشة Bafang C961 القياسية التي تأتي مع نظام محرك BBSHD. لاحظ أن C961 يطمئنني لحسن الحظ أن لديّ بطارية ممتلئة بينما ، في الواقع ، تم استنفاد البطارية بنسبة 41٪ (4.1 هجري من بطارية 10 أمبير).

الخطوة 2: رسم تخطيطي ومخطط

يوضح مخطط كتلة النظام أنه يمكن استخدام مقياس طاقة eBike مع أي نظام طاقة بطارية / eBike. يلزم إضافة مستشعر قياسي لسرعة الدراجة.

يوضح مخطط كتلة أكثر تفصيلاً كتل الدوائر الرئيسية التي تتألف منها eBike Power Meter. تحتوي شاشة LCD مقاس 2 × 16 حرف 1602 على لوحة واجهة PCF8574 I2C متصلة.

الدائرة مباشرة للغاية. معظم المقاومات والمكثفات 0805 لسهولة التعامل واللحام. يجب اختيار محول باك DC-DC لتحمل خرج بطارية 60 فولت. يتم اختيار خرج 6.5 فولت لتجاوز جهد التسرب لمنظم 5 فولت الموجود على Arduino Pro Micro. يحتوي LMV321 على خرج من سكة إلى سكة. يتم اختيار كسب دائرة المستشعر الحالي (16.7) بحيث ينتج 30 أمبير من خلال المقاوم الإحساس الحالي.01 أوم 5 فولت. يجب تصنيف المقاوم المعنى الحالي بحد أقصى 9 وات عند 30 أمبير ، ومع ذلك ، معتقدًا أنني لن أستخدم هذا القدر من الطاقة (1.5 كيلووات) ، اخترت المقاوم 2 وات والذي تم تصنيفه لحوالي 14 أمبير (قوة محرك 750 واط)).

الخطوة 3: ثنائي الفينيل متعدد الكلور

تم عمل تخطيط ثنائي الفينيل متعدد الكلور لتقليل حجم المشروع. يوجد مصدر تبديل DC-DC على الجانب العلوي من اللوحة. مضخم التيار التناظري موجود في الأسفل. بعد التجميع ، سيتم توصيل اللوحة المكتملة بـ Arduino Pro Micro مع خمسة خيوط صلبة (RAW ، VCC ، GND ، A2 ، A3) مقطوعة من خلال مقاومات الثقب. يتم توصيل مستشعر العجلة المغناطيسية مباشرة بدبوس Arduino "7" (المسمى هكذا) والأرضي. لحام ضفيرة قصيرة وموصل 2 دبوس للاتصال بمستشعر السرعة. أضف جديلة أخرى إلى موصل ذي 4 سنون لشاشة LCD.

يتم تثبيت لوحة واجهة LCD و I2C في العلبة البلاستيكية وتوصيلها بالمقود (استخدمت الغراء المصهور الساخن).

اللوحة متاحة من OshPark.com - في الواقع تحصل على 3 لوحات بأقل من 4 دولارات بما في ذلك الشحن. هؤلاء الرجال هم الأعظم!

الخطوط الجانبية الموجزة - لقد استخدمت DipTrace لالتقاط التخطيطي والتخطيط. منذ عدة سنوات ، جربت جميع حزم تخطيط الالتقاط / PCB المجانية المتوفرة واستقرت على DipTrace. في العام الماضي ، أجريت استطلاعًا مشابهًا وخلصت إلى أن DipTrace ، بالنسبة لي ، هو الفائز.

ثانيًا ، يعد اتجاه تركيب مستشعر العجلة أمرًا مهمًا. يجب أن يكون محور المستشعر متعامدًا على مسار المغناطيس أثناء مروره بجوار المستشعر ، وإلا ستحصل على نبضة مزدوجة. البديل هو تركيب المستشعر بحيث تشير النهاية نحو المغناطيس.

أخيرًا ، كونه مفتاحًا ميكانيكيًا ، فإن المستشعر يرن لأكثر من 100 دولار.

الخطوة 4: البرمجيات

يستخدم المشروع Arduino Pro Micro مع معالج ATmega32U4. يحتوي هذا المتحكم الدقيق على موارد أكثر بقليل من معالج Arduino ATmega328P الأكثر شيوعًا. يجب تثبيت Arduino IDE (نظام التطوير المتكامل). قم بتعيين IDE للأدوات | المجلس | ليوناردو. إذا لم تكن معتادًا على بيئة Arduino ، فالرجاء ألا تدع ذلك يثبط عزيمتك. قام المهندسون في Arduino وعائلة المساهمين في جميع أنحاء العالم بإنشاء نظام تطوير متحكم دقيق سهل الاستخدام حقًا. يتوفر قدر كبير من التعليمات البرمجية التي تم اختبارها مسبقًا لتسريع أي مشروع. يستخدم هذا المشروع عدة مكتبات كتبها مساهمون. الوصول إلى EEPROM واتصالات I2C والتحكم في LCD والطباعة.

ربما يتعين عليك تعديل الكود لتغيير قطر العجلة ، على سبيل المثال. أقفز للداخل!

الشفرة واضحة نسبيًا ، ولكنها ليست بسيطة. من المحتمل أن يستغرق الأمر بعض الوقت لفهم مقاربتي. مستشعر العجلة يحركه المقاطعة. يستخدم محسّن مستشعر العجلة مقاطعة أخرى من جهاز ضبط الوقت. تشكل المقاطعة الدورية الثالثة الأساس لجدولة المهام.

اختبار مقاعد البدلاء سهل. لقد استخدمت مصدر طاقة بجهد 24 فولت ومولد إشارة لمحاكاة مستشعر السرعة.

يشتمل الرمز على تحذير شديد الأهمية للبطارية المنخفضة (عرض وامض) ، وتعليقات وصفية وتقارير تصحيح أخطاء سخية.

الخطوة 5: لف كل شيء

اللوحة المسمى "MTR" تذهب إلى الوصلة الموجبة بدائرة التحكم في المحرك. تذهب اللوحة المسمى "BAT" إلى الجانب الإيجابي للبطارية. خيوط الإرجاع شائعة وعلى الجانب الآخر من PWB.

بعد أن يتم اختبار كل شيء ، أرفق التجميع في غلاف بلاستيكي وقم بتثبيته بين البطارية وجهاز التحكم في المحرك.

لاحظ أن موصل USB في Arduino Pro Micro يظل متاحًا. هذا الموصل هش للغاية ، وبالتالي فقد عززته بتطبيق سخي من الغراء المصهور على الساخن.

إذا قررت إنشائه ، فاتصل بأحدث البرامج.

كتعليق أخير ، من المؤسف أن بروتوكول الاتصال بين وحدة التحكم في محرك Bafang ووحدة التحكم في العرض غير متاح لأن وحدة التحكم "تعرف" جميع البيانات التي تجمعها دائرة الأجهزة هذه. بالنظر إلى البروتوكول ، سيكون المشروع أبسط وأنظف بكثير.

الخطوة 6: المصادر

ملفات DipTrace - سيتعين عليك تنزيل الإصدار المجاني من DipTrace وتثبيته ثم استيراد التخطيط والتخطيط من ملفات.asc. يتم تضمين ملفات Gerber في مجلد منفصل -

Arduino - قم بتنزيل الإصدار المناسب من IDE وتثبيته -

العلبة ، "صندوق حاوية مشروع الإلكترونيات البلاستيكية ذاتية الصنع 3.34" L x 1.96 "W x 0.83" H "-

LM5018 -

LMV321 -

محث -

LCD -

واجهة I2C -

اردوينو برو مايكرو-