EBike Power Meter: 6 trinn

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:22

Jeg har nylig konvertert en terrengsykkel til en elektrisk sykkel. Konverteringen gikk relativt greit, så da jeg var ferdig med prosjektet, hoppet jeg videre og la ut på et shakedown -cruise. Jeg holdt øye med batteriladningsindikatoren, og visste ikke hvor langt jeg skulle forvente at sykkelen skulle gå på batteristrøm. Omtrent da effektmåleren viste 80% med at jeg følte meg ganske bra, fordi jeg hadde gått lange veier, stoppet jeg med et dødt batteri. En ulykkelig samtale til produsenten resulterte i ord som "Åh, batteriindikatoren er virkelig ikke bra for mye - teknologien er bare ikke der ennå". Jeg trengte bedre enn det.

Jeg ville vite hvilket gir som ga meg den beste effektiviteten, hvor mye kostet motvinden i batterikapasitet, hvilket effektnivå leverer flest miles, hjelper det virkelig å tråkke, i så fall hvor mye? Kort sagt, jeg ville vite om batteriet ville få meg hjem. Litt avgjørende, tror du?

Dette prosjektet er et resultat av min lange pedaldrevne tur hjem. I utgangspunktet sitter denne lille modulen mellom batteriet og inngangen til e-sykkel for å overvåke batteristrøm og spenning. I tillegg gir en hjulhastighetssensor hastighetsinformasjon. Med dette settet med sensordata beregnes og vises følgende verdier:

• Øyeblikkelig effektivitet - målt i kilometer per AmpTime batteriforbruk
• Gjennomsnittlig effektivitet - siden denne turen startet, km/AH
• Totalt antall AmpHours brukt siden siste lading
• Batteristrøm
• Batterispenning

Trinn 1: Viktige data

Den umiddelbare effektiviteten adresserer alle spørsmålene mine om hvordan jeg kan minimere batteriforbruket. Jeg kan se effekten av å tråkke hardere, legge til mer e-power, bytte gir eller kjempe motvind. Gjennomsnittlig effektivitet for den nåværende turen (siden oppstart) kan hjelpe meg med å måle omtrentlig effekt det vil ta å komme hjem.

Det totale antallet AmpHours som er brukt siden siste ladningstall er avgjørende for å komme hjem. Jeg vet at batteriet mitt er (skal være) 10 AH, så alt jeg trenger å gjøre er å mentalt trekke det viste tallet fra 10 for å vite min gjenværende kapasitet. (Jeg gjorde ikke dette i programvare for å vise at AH gjenstår slik at systemet vil fungere med et hvilket som helst batteri, og jeg tror egentlig ikke at batteriet mitt er 10 AH.)

Batteriets strømforbruk er interessant, da det kan vise hvor hardt motoren jobber. Noen ganger kan en kort bratt stigning eller sandstrøk raskt redusere batteriet. Du vil oppdage at det noen ganger er bedre å gå av og skyve sykkelen opp en bratt stigning enn å strekke seg etter den fristende gasspaken.

Batterispenningen er en indikator for batteristatus. Mitt 14 -cellers batteri blir nesten helt oppbrukt når spenningen når 44 volt. Under 42 volt risikerer jeg skade på cellene.

Det vises også et bilde av skjermen min montert under standard Bafang C961 -skjerm som følger med BBSHD -motorsystemet. Vær oppmerksom på at C961 gjerne forsikrer meg om at jeg har et fullt batteri, mens batteriet faktisk er tømt med 41% (4,1 AH fra et 10 AH batteri).

Trinn 2: Blokkdiagram og skjematisk

Et blokkdiagram over systemet viser at eBike Power Meter kan brukes med ethvert batteri / eBike power system. Det er nødvendig med en standard sykkelhastighetssensor.

Et mer detaljert blokkdiagram illustrerer nøkkelkretsblokkene som består av eBike Power Meter. 1602 LCD med 2x16 tegn har et PCF8574 I2C grensesnittkort festet.

Kretsen er veldig grei. De fleste motstander og kondensatorer er 0805 for enkel håndtering og lodding. DC-DC buck-omformeren må velges for å tåle 60 Volt batteri. Utgangen på 6,5 volt er valgt for å overskride frafallsspenningen til den innebygde 5 volt -regulatoren på Arduino Pro Micro. LMV321 har skinne til skinne utgang. Forsterkningen til den nåværende sensorkretsen (16.7) velges slik at 30 ampere gjennom.01 Ohm strømfølelsesmotstand gir 5 volt. Den nåværende følelsesmotstanden bør være vurdert til maksimalt 9 watt ved 30 ampere, men tenkte at jeg ikke ville bruke så mye strøm (1,5 kilowatt), jeg valgte en 2 watt motstand som er vurdert til ca 14 ampere (750 watt motoreffekt)).

Trinn 3: PCB

PCB -oppsettet ble gjort for å minimere størrelsen på prosjektet. DC-DC-bryterforsyningen er på oversiden av brettet. Den analoge strømforsterkeren er på bunnen. Etter montering vil det ferdige kortet plugge inn i Arduino Pro Micro med fem (RAW, VCC, GND, A2, A3) faste ledninger som er klippet fra gjennomgående hullmotstander. Magnethjulsensoren er koblet direkte til Arduino -pinnen "7" (merket slik) og jordet. Lodd en kort pigtail og 2 -pinners kontakt for å koble til hastighetssensoren. Legg en annen pigtail til en 4 -pinners kontakt for LCD -skjermen.

LCD- og I2C -grensesnittkortet er montert i plastkapslingen og festet til styret (jeg brukte smeltelim).

Brettet er tilgjengelig fra OshPark.com - faktisk får du 3 brett for mindre enn $ 4 inkludert frakt. Disse gutta er de største!

Kort sidenotes - Jeg brukte DipTrace for skjematisk fangst og layout. For flere år siden prøvde jeg alle de gratis programvarene for skjematisk oppfanging / PCB -layout som var tilgjengelige og avgjorde på DipTrace. I fjor gjorde jeg en lignende undersøkelse og konkluderte med at DipTrace for meg var uten tvil vinneren.

For det andre er monteringsretningen til hjulsensoren viktig. Sensorens akse må være vinkelrett på magnetens bane når den passerer sensoren, ellers får du en dobbel puls. Et alternativ er å montere sensoren slik at enden peker mot magneten.

Til slutt, som en mekanisk bryter, ringer sensoren i over 100 uS.

Trinn 4: Programvare

Prosjektet bruker en Arduino Pro Micro med en ATmega32U4 -prosessor. Denne mikrokontrolleren har noen flere ressurser enn den mer vanlige Arduino ATmega328P -prosessoren. Arduino IDE (Integrated Development System) må installeres. Sett IDE for VERKTØY | STYR | LEONARDO. Hvis du ikke er kjent med Arduino -miljøet, må du ikke la det avskrekke deg. Ingeniørene på Arduino og den verdensomspennende bidragsyterfamilien har skapt et virkelig brukervennlig utviklingssystem for mikrokontroller. En enorm mengde forhåndstestet kode er tilgjengelig for å fremskynde ethvert prosjekt. Dette prosjektet bruker flere biblioteker skrevet av bidragsytere; EEPROM -tilgang, I2C -kommunikasjon og LCD -kontroll og utskrift.

Du må sannsynligvis redigere koden for å endre for eksempel hjuldiameteren. Hopp inn!

Koden er relativt grei, men ikke enkel. Det vil trolig ta en stund å forstå min tilnærming. Hjulsensoren er avbruddsdrevet. Hjulsensorens debouncer bruker et annet avbrudd fra en tidtaker. Et tredje periodisk avbrudd danner grunnlaget for en oppgaveplanlegger.

Benketesting er enkelt. Jeg brukte en 24 Volt strømforsyning og en signalgenerator for å simulere hastighetssensoren.

Koden inkluderer en kritisk lavt batterinivå (blinkende display), beskrivende kommentarer og sjenerøse feilsøkingsrapporter.

Trinn 5: Pakk alt inn

Puten merket "MTR" går til den positive tilkoblingen til motorstyringskretsen. Puten merket "BAT" går til den positive siden av batteriet. Returledninger er vanlige og på motsatt side av PWB.

Etter at alt er testet, må du lukke enheten i krympeform og installere mellom batteriet og motorstyringen.

Vær oppmerksom på at USB -kontakten på Arduino Pro Micro fortsatt er tilgjengelig. Denne kontakten er ganske skjør, derfor forsterket jeg den med en sjenerøs påføring av smeltelim.

Hvis du bestemmer deg for å bygge den, ta kontakt for den nyeste programvaren.

Som en siste kommentar er det uheldig at kommunikasjonsprotokollen mellom Bafang -motorstyringen og displaykonsollen ikke er tilgjengelig fordi kontrolleren "kjenner" til alle dataene som denne maskinvarekretsen samler inn. Gitt protokollen ville prosjektet være mye enklere og renere.

Trinn 6: Kilder

DipTrace -filer - du må laste ned og installere freeware -versjonen av DipTrace og deretter importere skjemaet og oppsettet fra.asc -filene. Gerber -filene er inkludert i en egen mappe -

Arduino - Last ned og installer riktig versjon av IDE -

Kapsling, "DIY plastelektronikk prosjektboks -eske 3,34" L x 1,96 "B x 0,83" H " -

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

LMV321 -

Induktor-https://www.digikey.com/product-detail/en/wurth-el…

LCD -

I2C -grensesnitt -

Arduino Pro Micro -