เครื่องวัดกำลังไฟฟ้า EBike: 6 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:04

ฉันเพิ่งแปลงจักรยานเสือภูเขาเป็นจักรยานไฟฟ้า การเปลี่ยนแปลงดำเนินไปค่อนข้างราบรื่น ดังนั้นเมื่อทำโปรเจ็กต์เสร็จ ฉันก็กระโดดขึ้นและออกเดินทางเพื่อล่องเรือสำราญ ฉันจับตาดูไฟแสดงสถานะการชาร์จแบตเตอรี่โดยไม่รู้ว่ามอเตอร์ไซค์จะใช้พลังงานแบตเตอรี่ได้ไกลแค่ไหน ในช่วงเวลาที่มิเตอร์แสดงพลังงาน 80% โดยที่ฉันรู้สึกดีมาก เพราะฉันเดินมาไกลมาก ฉันเลยต้องหยุดชะงักเพราะแบตเตอรี่หมด การโทรหาผู้ผลิตอย่างไม่มีความสุขส่งผลให้มีคำว่า "โอ้ ตัวแสดงสถานะแบตเตอรี่ไม่ค่อยดีสำหรับอะไรมาก – เทคโนโลยียังไม่พร้อม" ฉันต้องการสิ่งที่ดีกว่านั้น

ฉันต้องการทราบว่าเกียร์ใดให้ประสิทธิภาพสูงสุด ลมปะทะหน้ามีค่าใช้จ่ายเท่าใดในความจุของแบตเตอรี่ ระดับพลังงานใดที่ให้ระยะทางมากที่สุด ช่วยในการเหยียบจริงหรือไม่ ถ้าใช่ เท่าไหร่? กล่าวโดยย่อ ฉันต้องการทราบว่าแบตเตอรี่ของฉันจะพาฉันกลับบ้านหรือไม่ ค่อนข้างสำคัญนะ Doncha คิดว่า?

โปรเจ็กต์นี้เป็นผลมาจากการกลับบ้านของฉันด้วยรถถีบ โดยทั่วไปโมดูลขนาดเล็กนี้ตั้งอยู่ระหว่างแบตเตอรี่และอินพุตแหล่งจ่ายไฟ e-bike เพื่อตรวจสอบกระแสแบตเตอรี่และแรงดันไฟฟ้า นอกจากนี้ เซ็นเซอร์ความเร็วล้อยังให้ข้อมูลความเร็วอีกด้วย ด้วยชุดข้อมูลเซ็นเซอร์นี้ ค่าต่อไปนี้จะถูกคำนวณและแสดง:

• ประสิทธิภาพทันที – วัดเป็นกิโลเมตรต่อ AmpHour ของการใช้พลังงานแบตเตอรี่
• ประสิทธิภาพโดยเฉลี่ย – ตั้งแต่ทริปนี้เริ่มต้น km/AH
• จำนวน AmpHours ทั้งหมดที่ใช้ตั้งแต่การชาร์จครั้งล่าสุด
• กระแสไฟแบตเตอรี่
• แรงดันแบตเตอรี่

ขั้นตอนที่ 1: ข้อมูลสำคัญ

ประสิทธิภาพในทันทีช่วยตอบคำถามของฉันทั้งหมดเกี่ยวกับวิธีลดการใช้แบตเตอรี่ให้เหลือน้อยที่สุด ฉันสามารถเห็นผลของการถีบแรงขึ้น การเพิ่มกำลังไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์ การเปลี่ยนเกียร์ หรือการต่อสู้กับลมกระโชกแรง ประสิทธิภาพโดยเฉลี่ยสำหรับการเดินทางในปัจจุบัน (ตั้งแต่เปิดเครื่อง) สามารถช่วยให้ฉันวัดพลังงานโดยประมาณที่จะกลับบ้านได้

จำนวน AmpHours ทั้งหมดที่ใช้ตั้งแต่การชาร์จครั้งล่าสุดมีความสำคัญต่อการกลับบ้าน ฉันรู้ว่าแบตเตอรี่ของฉันคือ (ควรจะเป็น) 10 AH ดังนั้นสิ่งที่ฉันต้องทำคือลบตัวเลขที่แสดงออกทางจิตใจจาก 10 เพื่อทราบความจุที่เหลืออยู่ของฉัน (ฉันไม่ได้ทำสิ่งนี้ในซอฟต์แวร์เพื่อแสดง AH ที่เหลืออยู่ เพื่อให้ระบบทำงานได้กับแบตเตอรี่ทุกขนาด และฉันไม่เชื่อว่าแบตเตอรี่ของฉันคือ 10 AH)

การสิ้นเปลืองกระแสไฟของแบตเตอรี่นั้นน่าสนใจเพราะสามารถแสดงให้เห็นว่ามอเตอร์ทำงานหนักแค่ไหน บางครั้งการปีนขึ้นที่สูงชันสั้นๆ หรือแนวทรายอาจทำให้แบตเตอรี่ลดลงอย่างรวดเร็ว คุณจะค้นพบว่าบางครั้งมันก็ดีกว่าที่จะลงจากรถและดันจักรยานของคุณขึ้นทางชันมากกว่าที่จะเอื้อมคันเร่งที่น่าดึงดูด

แรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่เป็นตัวบ่งชี้สถานะแบตเตอรี่สำรอง แบตเตอรี่ 14 เซลล์ของฉันจะเกือบหมดเมื่อแรงดันไฟฟ้าถึง 44 โวลต์ ต่ำกว่า 42 โวลต์ ฉันเสี่ยงที่จะเกิดความเสียหายต่อเซลล์

แสดงให้เห็นด้วยว่าจอแสดงผลของฉันติดตั้งอยู่ใต้จอแสดงผล Bafang C961 มาตรฐานที่มาพร้อมกับระบบมอเตอร์ BBSHD โปรดทราบว่า C961 ช่วยให้ฉันมั่นใจได้อย่างมีความสุขว่าฉันมีแบตเตอรี่เต็ม ในขณะที่แบตเตอรี่หมดลง 41% (4.1 AH จากแบตเตอรี่ 10 AH)

ขั้นตอนที่ 2: บล็อกไดอะแกรมและแผนผัง

บล็อกไดอะแกรมของระบบแสดงให้เห็นว่า eBike Power Meter สามารถใช้ได้กับระบบพลังงานแบตเตอรี่ / eBike ใด ๆ จำเป็นต้องมีการเพิ่มเซ็นเซอร์ความเร็วจักรยานมาตรฐาน

บล็อกไดอะแกรมที่มีรายละเอียดมากขึ้นแสดงบล็อกวงจรหลักที่ประกอบด้วย eBike Power Meter LCD 1602 อักขระ 2x16 ตัวมีบอร์ดอินเทอร์เฟซ PCF8574 I2C ติดอยู่

วงจรตรงไปตรงมามาก ตัวต้านทานและตัวเก็บประจุส่วนใหญ่เป็น 0805 เพื่อความสะดวกในการจัดการและการบัดกรี ต้องเลือกตัวแปลงบั๊ก DC-DC เพื่อให้ทนต่อเอาต์พุตแบตเตอรี่ 60 โวลต์ เอาต์พุต 6.5 โวลต์ถูกเลือกให้เกินแรงดันดรอปเอาท์ของตัวควบคุมออนบอร์ด 5 โวลต์บน Arduino Pro Micro LMV321 มีเอาต์พุตแบบรางต่อราง เกนของวงจรเซ็นเซอร์ปัจจุบัน (16.7) ถูกเลือกเพื่อให้ 30 แอมป์ผ่านตัวต้านทานความรู้สึกกระแส. 01 โอห์มจะส่งออก 5 โวลต์ ตัวต้านทานความรู้สึกปัจจุบันควรได้รับการจัดอันดับสูงสุด 9 วัตต์ที่ 30 แอมป์ อย่างไรก็ตาม คิดว่าฉันจะไม่ใช้กำลังมากขนาดนั้น (1.5 กิโลวัตต์) ฉันเลือกตัวต้านทาน 2 วัตต์ซึ่งมีพิกัดประมาณ 14 แอมป์ (กำลังมอเตอร์ 750 วัตต์).

ขั้นตอนที่ 3: PCB

ทำโครงร่าง pcb เพื่อลดขนาดของโครงการ แหล่งจ่ายไฟสลับ DC-DC อยู่ที่ด้านบนของบอร์ด แอมพลิฟายเออร์กระแสแอนะล็อกอยู่ด้านล่าง หลังจากการประกอบ บอร์ดที่เสร็จสมบูรณ์จะเสียบเข้ากับ Arduino Pro Micro โดยมีลีดที่เป็นของแข็งห้าตัว (RAW, VCC, GND, A2, A3) ที่ตัดมาจากตัวต้านทานรูทะลุ เซ็นเซอร์ล้อแม่เหล็กเชื่อมต่อโดยตรงกับพิน Arduino "7" (ที่มีป้ายกำกับ) และกราวด์ บัดกรีผมเปียสั้นและขั้วต่อ 2 ขาเพื่อเชื่อมต่อกับเซ็นเซอร์ความเร็ว เพิ่มผมเปียอีกตัวเข้ากับขั้วต่อ 4 พินสำหรับ LCD

แผงอินเทอร์เฟซ LCD และ I2C ติดตั้งอยู่ในกล่องหุ้มพลาสติกและติดกับแฮนด์จับ (ฉันใช้กาวร้อนละลาย)

บอร์ดนี้หาได้จาก OshPark.com - จริงๆ แล้วคุณได้รับ 3 บอร์ดในราคาน้อยกว่า $4 รวมค่าจัดส่ง ไอ้พวกนี้คือที่สุด!

บันทึกย่อ - ฉันใช้ DipTrace สำหรับการจับภาพและการจัดวางแผนผัง เมื่อหลายปีก่อนฉันลองใช้แพ็คเกจโครงร่างการจับภาพ / PCB ฟรีแวร์ทั้งหมดที่มีอยู่และตัดสินบน DipTrace ปีที่แล้วฉันทำแบบสำรวจที่คล้ายกันและสรุปว่าสำหรับฉัน DipTrace เป็นผู้ชนะ

ประการที่สอง การวางแนวการติดตั้งของเซ็นเซอร์ล้อเป็นสิ่งสำคัญ แกนของเซ็นเซอร์จะต้องตั้งฉากกับเส้นทางของแม่เหล็กเมื่อผ่านเซ็นเซอร์ มิฉะนั้น คุณจะได้รับพัลส์สองครั้ง อีกทางเลือกหนึ่งคือติดตั้งเซ็นเซอร์เพื่อให้ปลายชี้เข้าหาแม่เหล็ก

สุดท้ายนี้ ในฐานะที่เป็นสวิตช์เชิงกล

ขั้นตอนที่ 4: ซอฟต์แวร์

โปรเจ็กต์นี้ใช้ Arduino Pro Micro พร้อมโปรเซสเซอร์ ATmega32U4 ไมโครคอนโทรลเลอร์นี้มีทรัพยากรมากกว่าโปรเซสเซอร์ Arduino ATmega328P ทั่วไปเล็กน้อย ต้องติดตั้ง Arduino IDE (Integrated Development System) ตั้งค่า IDE สำหรับ TOOLS | คณะกรรมการ | เลโอนาร์โด หากคุณไม่คุ้นเคยกับสภาพแวดล้อม Arduino โปรดอย่าปล่อยให้สิ่งนั้นกีดกันคุณ วิศวกรของ Arduino และผู้ร่วมให้ข้อมูลทั่วโลกได้สร้างระบบการพัฒนาไมโครคอนโทรลเลอร์ที่ใช้งานง่ายอย่างแท้จริง มีโค้ดทดสอบล่วงหน้าจำนวนมากที่พร้อมใช้งานเพื่อเพิ่มความเร็วให้กับทุกโครงการ โครงการนี้ใช้ห้องสมุดหลายแห่งที่เขียนโดยผู้ร่วมให้ข้อมูล การเข้าถึง EEPROM การสื่อสาร I2C และการควบคุมและการพิมพ์ LCD

คุณอาจต้องแก้ไขโค้ดเพื่อเปลี่ยน เช่น เส้นผ่านศูนย์กลางล้อ กระโดดเข้าไป!

รหัสค่อนข้างตรงไปตรงมา แต่ไม่ง่าย อาจต้องใช้เวลาสักครู่เพื่อทำความเข้าใจแนวทางของฉัน เซ็นเซอร์ล้อถูกขัดจังหวะ debouncer เซ็นเซอร์ล้อใช้การขัดจังหวะอีกครั้งจากตัวจับเวลา การขัดจังหวะเป็นระยะที่สามเป็นพื้นฐานสำหรับตัวจัดกำหนดการงาน

การทดสอบบัลลังก์เป็นเรื่องง่าย ฉันใช้แหล่งจ่ายไฟ 24 โวลต์และเครื่องกำเนิดสัญญาณเพื่อจำลองเซ็นเซอร์ความเร็ว

รหัสประกอบด้วยคำเตือนแบตเตอรี่ต่ำที่สำคัญ (หน้าจอกะพริบ) ความคิดเห็นที่อธิบายและรายงานการแก้ไขข้อบกพร่องอย่างมากมาย

ขั้นตอนที่ 5: ห่อมันทั้งหมด

แผ่นป้ายชื่อ "MTR" จะเชื่อมต่อกับวงจรควบคุมมอเตอร์ที่เป็นบวก แผ่นป้าย "BAT" ไปทางด้านบวกของแบตเตอรี่ โอกาสในการขายกลับเป็นเรื่องปกติและอยู่ฝั่งตรงข้ามของ PWB

หลังจากทดสอบทุกอย่างแล้ว ให้ใส่ชุดประกอบไว้ในฟิล์มหด และติดตั้งระหว่างแบตเตอรี่กับตัวควบคุมมอเตอร์ของคุณ

โปรดทราบว่าขั้วต่อ USB บน Arduino Pro Micro ยังคงสามารถเข้าถึงได้ ตัวเชื่อมต่อนั้นค่อนข้างบอบบาง ดังนั้นฉันจึงเสริมมันด้วยการใช้กาวร้อนละลายในปริมาณมาก

หากคุณตัดสินใจสร้าง โปรดติดต่อสำหรับซอฟต์แวร์ล่าสุด

สำหรับความคิดเห็นสุดท้าย โชคไม่ดีที่โปรโตคอลการสื่อสารระหว่างตัวควบคุมมอเตอร์ Bafang และคอนโซลแสดงผลไม่พร้อมใช้งาน เนื่องจากตัวควบคุม "รู้" ข้อมูลทั้งหมดที่วงจรฮาร์ดแวร์นี้รวบรวม ด้วยโปรโตคอล โครงการจะง่ายขึ้นและสะอาดขึ้นมาก

ขั้นตอนที่ 6: แหล่งที่มา

ไฟล์ DipTrace - คุณจะต้องดาวน์โหลดและติดตั้ง DipTrace เวอร์ชันฟรีแวร์ จากนั้นนำเข้าแผนผังและเลย์เอาต์จากไฟล์.asc ไฟล์ Gerber จะรวมอยู่ในโฟลเดอร์แยกต่างหาก -

Arduino - ดาวน์โหลดและติดตั้ง IDE รุ่นที่เหมาะสม -

สิ่งที่แนบมา "กล่องใส่กล่องโครงการ DIY Plastic Electronics 3.34" ยาว x 1.96" กว้าง x 0.83" สูง" -

LM5018 -

LMV321 -

ตัวเหนี่ยวนำ -

จอแอลซีดี -

อินเทอร์เฟซ I2C -

Arduino Pro Micro -