Đồng hồ đo điện EBike: 6 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:32

Gần đây tôi đã chuyển đổi một chiếc xe đạp leo núi sang một chiếc xe đạp điện. Việc chuyển đổi diễn ra tương đối suôn sẻ, vì vậy sau khi hoàn thành dự án, tôi đã bắt đầu và bắt đầu hành trình gỡ bỏ. Tôi dán mắt vào chỉ báo sạc pin, không biết bao xa để mong đợi chiếc xe đạp chạy bằng năng lượng pin. Khoảng thời gian mà đồng hồ đo điện năng hiển thị 80% với tôi cảm giác khá tốt, vì tôi đã đi một chặng đường dài, tôi dừng lại với một pin chết. Một cuộc gọi không vui cho nhà sản xuất dẫn đến những từ như "Ồ, chỉ báo pin thực sự không tốt cho lắm - công nghệ vẫn chưa có". Tôi cần tốt hơn thế.

Tôi muốn biết thiết bị nào mang lại cho tôi hiệu quả tốt nhất, chi phí vòng tua máy trong dung lượng pin là bao nhiêu, mức công suất nào mang lại nhiều dặm nhất, nó có thực sự giúp đạp không, nếu có thì bao nhiêu? Tóm lại, tôi muốn biết liệu pin của tôi có đưa tôi về nhà hay không. Kinda rất quan trọng, bạn có nghĩ vậy không?

Dự án này là kết quả của chuyến đi dài về nhà bằng bàn đạp của tôi. Về cơ bản, mô-đun nhỏ này nằm giữa pin và đầu vào của bộ nguồn e-bike để theo dõi dòng điện và điện áp của pin. Ngoài ra, một cảm biến tốc độ bánh xe cung cấp thông tin tốc độ. Với bộ dữ liệu cảm biến này, các giá trị sau được tính toán và hiển thị:

• Hiệu quả tức thời - được đo bằng km trên mỗi Amp
• Hiệu suất trung bình - kể từ khi chuyến đi này bắt đầu, km / AH
• Tổng số giờ Amph được sử dụng kể từ lần sạc cuối cùng
• Pin hiện tại
• Điện áp pin

Bước 1: Dữ liệu quan trọng

Hiệu quả tức thời giải quyết tất cả các câu hỏi của tôi về cách giảm thiểu mức tiêu thụ pin của tôi. Tôi có thể thấy hiệu quả của việc đạp mạnh hơn, thêm nhiều điện năng hơn, thay đổi bánh răng hoặc chiến đấu với gió giật. Hiệu suất trung bình cho chuyến đi hiện tại (kể từ khi bật nguồn) có thể giúp tôi đánh giá mức điện năng gần đúng mà nó sẽ cần để trở về nhà.

Tổng số giờ Amph được sử dụng kể từ con số lần sạc cuối cùng rất quan trọng để về nhà. Tôi biết pin của tôi (được cho là) 10 AH, vì vậy tất cả những gì tôi phải làm là trừ đi con số hiển thị cho 10 để biết dung lượng còn lại của tôi. (Tôi đã không làm điều này trong phần mềm để hiển thị AH còn lại để hệ thống sẽ hoạt động với bất kỳ kích thước pin nào và tôi không thực sự tin rằng pin của tôi là 10 AH.)

Mức tiêu thụ dòng điện của pin rất thú vị vì nó có thể cho thấy động cơ đang hoạt động chăm chỉ như thế nào. Đôi khi, một quãng đường leo dốc ngắn hoặc đoạn đường đầy cát có thể nhanh chóng làm giảm pin. Bạn sẽ phát hiện ra rằng đôi khi bạn nên xuống xe và đẩy xe lên dốc hơn là chạm vào cần ga hấp dẫn đó.

Điện áp của pin là một chỉ báo dự phòng về trạng thái của pin. Pin 14 cell của tôi sẽ gần như cạn kiệt hoàn toàn khi điện áp đạt 44 Volts. Dưới 42 Volts, tôi có nguy cơ làm hỏng các tế bào.

Cũng được hiển thị là hình ảnh của màn hình của tôi được gắn dưới màn hình Bafang C961 tiêu chuẩn đi kèm với hệ thống động cơ BBSHD. Lưu ý rằng C961 vui vẻ trấn an tôi rằng tôi đã đầy pin trong khi trên thực tế, pin đã cạn 41% (4,1 AH so với pin 10 AH).

Bước 2: Sơ đồ khối và sơ đồ

Sơ đồ khối của hệ thống cho thấy Đồng hồ đo điện eBike có thể được sử dụng với bất kỳ hệ thống điện pin / eBike nào. Việc bổ sung một cảm biến tốc độ xe đạp tiêu chuẩn là bắt buộc.

Sơ đồ khối chi tiết hơn minh họa các khối mạch chính bao gồm Đồng hồ đo điện eBike. Màn hình LCD 2x16 ký tự 1602 có gắn bo mạch giao diện PCF8574 I2C.

Mạch rất đơn giản. Hầu hết các điện trở và tụ điện là 0805 để dễ xử lý và hàn. Bộ chuyển đổi buck DC-DC phải được chọn để chịu được đầu ra pin 60 Volt. Đầu ra 6,5 Volts được chọn để vượt quá điện áp thả của bộ điều chỉnh 5 Volt tích hợp trên Arduino Pro Micro. LMV321 có đầu ra từ đường sắt đến đường sắt. Độ lợi của mạch cảm biến hiện tại (16.7) được chọn sao cho 30 Amps qua điện trở cảm nhận dòng.01 Ohm sẽ xuất ra 5 Volts. Điện trở cảm nhận hiện tại nên được đánh giá tối đa là 9 Watts ở 30 Amps, tuy nhiên, vì nghĩ rằng tôi sẽ không sử dụng nhiều công suất như vậy (1,5 kilowatt), tôi đã chọn một điện trở 2 Watt được đánh giá cho khoảng 14 Amps (công suất động cơ 750 Watt).

Bước 3: PCB

Bố cục pcb đã được thực hiện để giảm thiểu kích thước của dự án. Nguồn cung cấp chuyển mạch DC-DC nằm ở mặt trên của bo mạch. Bộ khuếch đại dòng điện tương tự ở phía dưới. Sau khi lắp ráp, bo mạch hoàn chỉnh sẽ cắm vào Arduino Pro Micro với năm dây dẫn rắn (RAW, VCC, GND, A2, A3) được cắt từ các điện trở lỗ. Cảm biến bánh xe từ được kết nối trực tiếp với chân Arduino "7" (được gắn nhãn như vậy) và đất. Hàn một bím tóc ngắn và đầu nối 2 chân để kết nối với cảm biến tốc độ. Thêm một bím tóc khác vào đầu nối 4 chân cho màn hình LCD.

Bảng giao diện LCD và I2C được gắn trong vỏ nhựa và gắn vào tay lái (tôi đã sử dụng keo nóng chảy).

Bảng có sẵn từ OshPark.com - thực sự bạn nhận được 3 bảng với giá chưa đến 4 đô la bao gồm cả phí vận chuyển. Những chàng trai này là vĩ đại nhất!

Ghi chú ngắn gọn - Tôi đã sử dụng DipTrace để chụp và bố trí giản đồ. Cách đây vài năm, tôi đã thử tất cả các gói bố trí sơ đồ / PCB phần mềm miễn phí có sẵn và giải quyết trên DipTrace. Năm ngoái, tôi đã thực hiện một cuộc khảo sát tương tự và kết luận rằng đối với tôi, DipTrace là người chiến thắng.

Thứ hai, hướng lắp của cảm biến bánh xe rất quan trọng. Trục của cảm biến phải vuông góc với đường đi của nam châm khi nó đi qua cảm biến, nếu không bạn sẽ nhận được xung kép. Một giải pháp thay thế là gắn cảm biến sao cho đầu cuối hướng về phía nam châm.

Cuối cùng, là một công tắc cơ học, cảm biến đổ chuông hơn 100 uS.

Bước 4: Phần mềm

Dự án sử dụng Arduino Pro Micro với bộ xử lý ATmega32U4. Bộ vi điều khiển này có nhiều tài nguyên hơn bộ vi xử lý Arduino ATmega328P phổ biến hơn. Arduino IDE (Hệ thống phát triển tích hợp) phải được cài đặt. Đặt IDE cho CÔNG CỤ | BAN | LEONARDO. Nếu bạn không quen với môi trường Arduino, xin đừng để điều đó làm bạn nản lòng. Các kỹ sư tại Arduino và gia đình cộng tác viên trên toàn thế giới đã tạo ra một hệ thống phát triển vi điều khiển thực sự dễ sử dụng. Một lượng lớn mã được thử nghiệm trước có sẵn để tăng tốc bất kỳ dự án nào. Dự án này sử dụng một số thư viện được viết bởi những người đóng góp; Truy cập EEPROM, truyền thông I2C và điều khiển và in LCD.

Bạn có thể sẽ phải chỉnh sửa mã để thay đổi, ví dụ, đường kính bánh xe. Nhay vao!

Mã tương đối đơn giản, nhưng không đơn giản. Có lẽ sẽ mất một thời gian để hiểu cách tiếp cận của tôi. Cảm biến bánh xe được dẫn động gián đoạn. Bộ gỡ lỗi cảm biến bánh xe sử dụng một ngắt khác từ bộ hẹn giờ. Một ngắt định kỳ thứ ba tạo cơ sở cho một bộ lập lịch tác vụ.

Kiểm tra băng ghế dự bị rất dễ dàng. Tôi đã sử dụng nguồn điện 24 Volt và bộ tạo tín hiệu để mô phỏng cảm biến tốc độ.

Mã bao gồm cảnh báo pin yếu nghiêm trọng (màn hình nhấp nháy), nhận xét mô tả và báo cáo gỡ lỗi hào phóng.

Bước 5: Kết thúc tất cả

Tấm đệm có nhãn "MTR" đi đến kết nối tích cực với mạch điều khiển động cơ. Tấm đệm có nhãn "BAT" sẽ đi vào mặt tích cực của pin. Các đạo trình trở lại là phổ biến và ở phía đối diện của PWB.

Sau khi mọi thứ đã được kiểm tra, hãy bọc cụm trong màng bọc thực phẩm và lắp đặt giữa pin và bộ điều khiển động cơ của bạn.

Lưu ý rằng đầu nối USB trên Arduino Pro Micro vẫn có thể truy cập được. Đầu nối đó khá mỏng manh, do đó tôi đã gia cố nó bằng một lớp keo nóng chảy.

Nếu bạn quyết định xây dựng nó, hãy liên hệ với phần mềm mới nhất.

Nhận xét cuối cùng, thật đáng tiếc là giao thức giao tiếp giữa bộ điều khiển động cơ Bafang và bảng điều khiển hiển thị không khả dụng vì bộ điều khiển "biết" tất cả dữ liệu mà mạch phần cứng này thu thập. Với giao thức, dự án sẽ đơn giản và sạch sẽ hơn nhiều.

Bước 6: Nguồn

Tệp DipTrace - bạn sẽ phải tải xuống và cài đặt phiên bản phần mềm miễn phí của DipTrace, sau đó nhập sơ đồ và bố cục từ tệp.asc. Các tệp Gerber được bao gồm trong một thư mục riêng -

Arduino - Tải xuống và cài đặt phiên bản IDE thích hợp -

Bao vây, "Hộp đựng dự án điện tử bằng nhựa tự làm Vỏ hộp 3,34" L x 1,96 "W x 0,83" H "-

LM5018 -

LMV321 -

Cuộn cảm -

LCD -

Giao diện I2C -

Arduino Pro Micro -