Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Stworzenie przejściówki z impulsowego czujnika obrotów na on/off

furifurius 15 Sie 2017 22:47 1119 15
  • #1 15 Sie 2017 22:47
    furifurius
    Poziom 2  

    Witam forumowiczów.
    Potrzebuję pomocy w dziedzinie, na której się mało znam, czyli elektronice.
    Ostatnio zbudowałem sobie elektryczny rower i chciałbym zrobić tak, żeby był legalny na drogach publicznych (w Irlandii). Dwa wymagania już ogarnąłem - mogę włączyć ograniczenie do 250 Watt i ograniczenie prędkości do 25 km/h. Mam problem z trzecim, rower nie może działać, jeśli się nie pedałuje. Musze założyć czujnik PAS (pedal asistance sensor), ale ich zasada działania jest taka, że w zależności od prędkości obrotowej pedałów podają coraz więcej impulsów 5 V na minutę. Kontroler silnika, który mam nie ma takiego wejścia - steruje się go manetką, która jest prostym potencjometrem, w zależności od wychylenia podaje od 1 do 5 V na wejście sterownika.

    Wraz z kolegami na forum E-rowerowym doszliśmy do wniosku, że najlepiej będzie zbudować prosty układ, który na podstawie wykrywania lub nie impulsów z PAS, będzie odcinał manetkę od kontrolera, co sprawi, że rower będzie mógł legalnie jeździć po drogach publicznych.

    No i pytanie jest jak to zrobić. Zmarnowałem kilka kartek próbując to rozrysować, ale jedyne, do czego doszedłem jest w załączniku. Plan jest taki, że kondensator na wyjcu z PASa ładuje się impulsami z niego, rezystor równolegle z nim rozładowuje go, jak się przestanie pedałować, tranzystor się rozłącza/załącza w zależności czy kondensator jest naładowany.
    W ten sposób doszedłem jak odcinać GRND (chyba, bo jak już wspomniałem elektronika to nie moja specjalność)

    Teraz pytanie, jak zrobić, żeby teraz załączać/odłączać sygnał z manetki do kontrolera - to jest jedyna opcja. Chociaż oczywiste wydaje się, żeby to teraz podłączyć pod - manetki, odcinanie + lub - od nie wchodzi w grę, bo kontrolerowi to się nie spodoba się i może na przykład zapodać pełna moc, kiedy nie trzeba i wypadek gotowy.

    Dzięki za wszelką pomoc, dość duża szansa, że to, co narysowałem w załączniku nie ma sensu, albo da się to zrobić w jakiś inny prosty sposób.
    Serdecznie pozdrawiam.
    Furi

    0 15
  • #2 16 Sie 2017 09:30
    kpodstawa
    Poziom 31  

    Według mnie, ogólna zasada którą wymyśliłeś - jest dobra. Czyli coś, co można nazwać "detektorem impulsów". Uzupełnij post o schemat ideowy instalacji razem z zasilaniem z akumulatora - chodzi o jego napięcie (6V, 12V lub inne) i sposób otrzymania 5V. Na wyjściu PAS powinien być układ RC (masz tylko kondensator), czyli całkujący. Dobór stałej czasowej to oddzielne zagadnienie - podaj zakres częstotliwości impulsów na wyjściu PAS i ewentualnie szerokość impulsów, jeżeli masz dostęp do dokumentacji technicznej. Jeżeli to możliwe - nie planuj rozłączania linii masy (GRND). Odcięcie manetki można zaprojektować za pomocą klucza półprzewodnikowego lub przekaźnika elektromagnetycznego. To na razie tyle ogólników na podstawie wstępnych informacji. Krzysztof Podstawa

    0
  • #3 17 Sie 2017 00:56
    _jta_
    Specjalista elektronik

    Widzę co najmniej dwa w miarę proste sposoby przetwarzania impulsów na on/off: (1) układ "podwajacza napięcia" - dwie szeregowo połączone diody, między nie wpięta końcówka kondensatora, druga do źródła sygnału, obciążeniem diod jest drugi kondensator, równolegle do niego opornik, napięcie z tego drugiego kondensatora podane na układ z histerezą na wejściu; (2) układ cyfrowy "Retriggerable monostable multivibrator" (np. coś w stylu 74LS122, trzeba dodać zabezpieczenie wejścia przed zbyt dużymi impulsami).

    (1) Pierwszy kondensator ma zapewnić niewrażliwość układu na stałe napięcie na wejściu - jedynie jego zmiany mogą ładować drugi kondensator. Ale jeśli źródło sygnału gwarantuje brak stałego napięcia przy braku ruchu pedałów, to wystarczy dioda + kondensator + opornik. A może jest źródło z wyjściem open-collector NPN, które włącza się na chwilę tylko przy ruchu pedałów, i może rozładować kondensator? Do detekcji napięcia na kondensatorze można użyć NE555 (progi 1/3 i 2/3 napięcia zasilania, ale ma 8 końcówek), albo np. TL431 (3 końcówki, próg 2.5V, nie ma histerezy, trzeba by ją dorobić), bramki logicznej z układem Schmitta na wejściu (układ zawierający takie bramki ma 14 pinów), komparatora (są 8-pinowe, np. LM301, LM393), albo wykombinować układ przerzutnika Schmitta na 2 tranzystorach.

    (2) Takie układy na określoną zmianę stanu wejść odpowiadają impulsem na wyjściu (czas impulsu zależny od opornika i kondensatora, które trzeba do nich podłączać); jeśli taka zmiana stanu powtórzy się przed końcem impulsu, impuls jest przedłużany (np. dobiera się kondensator i opornik tak, by uzyskać 1 sekundę, i jeśli impulsy z pedałów będą w odstępach czasu poniżej 1 sekundy, to impuls wyjściowy będzie stały 'On'). Niewygoda: 74LS122 ma 14 pinów.

    Dla układu (2), oraz dla (1) bez histerezy: przy wolnym kręceniu pedałami w pewnym zakresie każdy impuls będzie włączał silnik na chwilę, powodując szarpanie.

    Jeśli sygnał z manetki jest analogowy i mieści się z zakresie napięć 0-15V, to można użyć np. CD4066 do jego włączania/wyłączania.

    0
  • #4 20 Sie 2017 15:36
    jaclew
    Poziom 16  

    A mnie nasunęła się analogia do działania układu autostopu stosowanego lata temu w niektórych magnetofonach.
    Czyli taśma kręci się - są impulsy - układ nie reaguje
    Taśma "się skończyła" lub zacięła - impulsów brak - układ wyłącza silnik napędowy

    Może spróbuj wykorzystać gotowe rozwiązania ze schematów z tamtej epoki.
    Tu dla przykładu załączam fragment jednego z nich, jest dość prosty, element wykonawczy
    to przekaźnik. On powinien przełączyć potencjometr manetki na GND lub +5V w zależności od tego
    co powoduje brak obrotów silnika w Twoim rowerze.
    Stworzenie przejściówki z impulsowego czujnika obrotów na on/off

    0
  • #5 20 Sie 2017 16:08
    _jta_
    Specjalista elektronik

    W tym układzie histerezę daje tylko sam przekaźnik, prawdopodobnie będzie za mała, zwłaszcza że z jedną diodą (w tamtych czasach robiło się oszczędności na elementach półprzewodnikowych, bo były drogie, dziś dioda kosztuje 3 grosze) tętnienia są większe, i przy pewnej szybkości kręcenia pedałami przekaźnik będzie stukał, a silnik szarpał. Poza tym potrzebna jest odwrotna logika - ten układ akurat włącza przy braku impulsów.

    0
  • #6 20 Sie 2017 16:43
    furifurius
    Poziom 2  

    kpodstawa napisał:
    Według mnie, ogólna zasada którą wymyśliłeś - jest dobra. Czyli coś, co można nazwać "detektorem impulsów". Uzupełnij post o schemat ideowy instalacji razem z zasilaniem z akumulatora - chodzi o jego napięcie (6V, 12V lub inne) i sposób otrzymania 5V. Na wyjściu PAS powinien być układ RC (masz tylko kondensator), czyli całkujący. Dobór stałej czasowej to oddzielne zagadnienie - podaj zakres częstotliwości impulsów na wyjściu PAS i ewentualnie szerokość impulsów, jeżeli masz dostęp do dokumentacji technicznej. Jeżeli to możliwe - nie planuj rozłączania linii masy (GRND). Odcięcie manetki można zaprojektować za pomocą klucza półprzewodnikowego lub przekaźnika elektromagnetycznego. To na razie tyle ogólników na podstawie wstępnych informacji. Krzysztof Podstawa


    Dzieki wielkie za zainteresowanie i odpowiedzi.
    Zaczne moze od tego, ze to cale ustrojstwo nie musi dzialac idealnie - bedzie wlaczane tylko w przypadku zatrzymania przez policje. Chodzi o to, zebym mogl powiedziec: "rower spelnia przewidziane prawem warunki, nie wierzycie, to zapraszam do przejazdzki w celu sprawdzenia" Nie po to zbudowalem sprzet o mocy maksymalnej 7 kW zeby na 250 W jezdzic :).
    Tak jak mowilem elektronika to nie moja specjalnosc. Pojecia takie jak uklad calkujacy, histereza, klucz polprzewodnikowy sa mi obce. To co narysowalem w zalacznikach do tego postu to szczyt moich elektronicznych mozliwosci. Panie Krzysztofie - uzupelnilem schemat ale nie o cala instalacje bo ona jest zbyt skomplikowana do narysowania w paincie, zalaczam zdjecie jak to wyglada :). Dorysowalem akumulator i przetwornice DC-->DC ktora wydaje mi sie bedzie bardzo pomocna w zrobieniu calosci, a mam ja zainstalowana w rowerze.
    Tak wiec sklowo klucz - przekaznik. Ze tez sam na to nie wpadlem. Moj nowy pomysl to zastosowac przekaznik sterowany z tego elektronicznego ustrojstwa w celu podlaczania/odlaczania manetki. Mam dwie wersje (obie w zalacznikach). Jedna to taka, zeby wogole nie uzywac 5V z zasilania manetki (nie ma ryzyka, ze to bedzie ze soba jakos interferowac, nie mam pojecia jaka wydajnosc pradowa ma kontroler na tym wyjsciu i ile PAS zre pradu). Po prostu zasilac calosc (PAS i elektronike) 12V z przetwornicy. Tylko w tym przypadku musze ustalic czy PAS moze dzialac na 12V, co okazuje sie byc trudne - ale bede probowal.
    Druga opcja to zasilac przekaznik 12 V z przetwornicy, a PAS i elektronike z 5 V z kontrolera, ale wtedy jest ryzyko ze PAS i manetka podlaczone do jednego zrodla napiecia z kontrolera beda ze soba kolidowac.

    Generalnie poradzcie czy ktorys z tych pomyslow ma szanse dzialac i ktory ewentualnie jest lepszy.

    Sprobuje dowiedzies sie jaki przebieg maja impulsy s PAS'a, zeby sie dalo dobrac parametry kondensatora, opornikow i tranzystora, ale cos czuje ze tego nawet wujek google nie bedzie wiedzial i musze go po prostu kupic i znalesc kogos z oscyloskopem, zeby to zmierzyc...
    Pozdrawiam

    0
  • #7 20 Sie 2017 18:00
    _jta_
    Specjalista elektronik

    PAS = pedal assistance sensor. Zwykle robią to tak, że jest tarcza, która się kręci razem z pedałami, na niej jest kilka magnesów, a obok nieruchomy czujnik pola magnetycznego. Przypuszczam, że gdy przy czujniku jest magnes, to czujnik daje połączenie wyjścia z masą, a jak magnesy są daleko - wyjście nie ma żadnego połączenia 0 i w środku jest tranzystor NPN, jego emiter jest połączony z masą, a kolektor do wyjścia. To powinno mieć 3 końcówki: masa, +zasilania, wyjście. Ale... są różne konstrukcje i nie wiem, na jaką trafisz, czy będzie z opisem, czy też trzeba będzie zbadać, jak to działa. Konieczna będzie informacja, która końcówka jest która, jakie napięcie można podłączyć do +zasilania i do wyjścia (bo może będzie np. tak, że zasila się to napięciem +5V, a wyjście można przez opornik połączyć z +12V), jakim prądem można obciążyć wyjście... czy do tego będzie jakaś dokumentacja? Chińczycy sprzedają to tanio, ale choć to oni wymyślili papier (jakkolwiek Egipcjanie papirus robili kilkanaście wieków wcześniej), to mają jakąś niechęć do opisów na papierze.

    Jeśli jest tak, jak tu napisałem, to samo podłączenie zasilania i masy nic nie da - na wyjściu nie wykryjesz żadnego napięcia, trzeba będzie podłączyć opornik między wyjście, a +zasilania, żeby stwierdzić, że wtedy na wyjściu na ogół masz +zasilania, a w pewnych położeniach tarczy masę.

    Manetka - jeśli tam jest potencjometr włączony między +5V z kontrolera, a masę z kontrolera, i odłączysz go od tych +5V, to pewnie silnik się zatrzyma? Może na tym połączeniu wstawić wyłącznik - mógłby nim być tranzystor PNP sterowany z układu wykrywającego impulsy z PAS-a. Odłączanie na zielonym mogłoby źle działać - brak połączenia to nieoznaczone napięcie. A może - jeśli ta manetka to tylko potencjometr, bez żadnej dodatkowej elektroniki - podawać na niego napięcie zależne od szybkości kręcenia pedałami? Wtedy wolno kręcąc pojedziesz powoli, a im szybciej zakręcisz, tym szybciej pojedziesz - a manetką będziesz ustawiać "przekładnię" między szybkością kręcenia i szybkością jazdy. Są takie systemy, ale raczej z wyborem kilku "biegów" (np. powolny, średni, szybki).

    0
  • #8 03 Wrz 2017 23:18
    marczako
    Poziom 11  

    Witam,
    Zakupiłem dosyć prosty i tani rowerek z manetką i PAS. Być może z tego powodu PAS działa w nim słabo - jest de facto jedynie sensorem kręcenia korbą (nawet nie sensorem prędkości tego kręcenia) . Jazda tylko z nim a nie z manetką to lipa - dzieje się ni i.. nagle daje pełnego kopa. Nie wiem nawet czy ten typ tak ma, czy to jakaś wada wyrobu. Znalazłem podobne opisy działania PAS na forach rowerowych. Ludzie wręcz blokują system PAS i zakładają manetki. Nie wiem czy to legalne? Dlatego identyczny jak Twój pomysł przyszedł mi do głowy! Uważam, że po dopracowaniu układu może być rewelacją i spełni jednocześnie kretyńskie wymogi przepisów: nie będzie chciał jechać bez pedałowania ale charakterystykę wpływu pedałowania na moc i/lub prędkość moglibyśmy dość dowolnie kształtować!

    pozdrawiam

    Dodano po 15 [minuty]:


    I jeszcze jedno: nie rozumiem dlaczego narzucono przepisami obowiązek sterowania rowerami el. za pośrednictwem tak prymitywnego rozwiązania jak tarcza z paroma magnesikami i czujnikem. To jest jakaś marna imitacja pedałowania, znośna jedynie na płaskim terenie. Dopiero drogie markowe rowery miewają (poza PAS) czujniki nacisku na pedały itp (torque sensors). Tak na prawdę system wspomagania powinien być rodzajem serwomechanizmu, o nastawialnym współczynniku wspomagania a nie jego imitacją. W końcu te rowery nie są tanie. Dopiero poznaje temat e-bikes i odkrywam rzeczy, które mnie zdumiewają wręcz. Osobiście już bym wolał jako PAS prądniczkę DC, która mogłaby dodatkowo ładować akumulatorki lamp.

    Dodano po 9 [godziny] 41 [minuty]:

    Dowiedziałem się, że jest produkowany taki typ PAS:

    Electric-Bike-Power-Pedal-Assist-Sensor-PAS-Voltage-Mode

    0
  • #9 04 Wrz 2017 13:06
    _jta_
    Specjalista elektronik

    Działanie PAS w jakimś stopniu zależy od elektroniki - elektronika może przekładać częstotliwość impulsów na obroty silnika. Natomiast jeśli chodzi o nacisk na pedały, to do tego potrzeba, by one stawiały opór - pytanie, jaki, od czego ma być zależny. Mogłaby tam być prądnica DC, która byłaby obciążana proporcjonalnie do mocy pobieranej przez silnik - wtedy przyspieszanie i jazda pod górkę będą wymagać silniejszego naciskania pedałów.

    0
  • #10 04 Wrz 2017 14:45
    marczako
    Poziom 11  

    Pojęcia "nacisk na pedały" użyłem w rozumieniu potocznym - oczywiście chodziło mi o moment obrotowy korby - takie czujniki są montowane i nazywają się torque sensors - właśnie są po to aby m.in. jazda pod górkę była wspomagana właściwie. Czujniki PAS impulsowe są powszechnie krytykowane a stały się obowiązkowym wyposażeniem i to mnie szokuje. Tym bardziej, że jak sądzę w pewnych sytuacjach mogą być bardziej niebezpieczne niż manetka (np. dając kopa rowerowi w chwili gdy użytkownik chciał jedynie podjechać na skraj jezdni przy czerwonym świetle!). Co do meritum, to przerobienie PAS na on/off manetki zmuszałoby rowerzystę do złożonych działań i ma chyba sens jedynie tylko jako włączane w razie kontroli. Dlatego zainteresowałem się napięciowym czujnikiem PAS, który może zastąpić manetkę (także dosłownie). Jednak możliwe, że w praktyce rozwiązanie to także okaże się uciążliwe. Ryzyko jest niewielkie (10-15$). Zapewne można połączyć taki PAS równolegle z manetką i zamontować wyłącznik manetki - w razie kontroli.

    pozdrawiam
    MarekO

    0
  • #11 04 Wrz 2017 19:31
    _jta_
    Specjalista elektronik

    Żeby dało się naciskać na pedały, coś musi stawiać opór - III Zasady Dynamiki Newtona nie wyłączysz...

    0
  • #12 04 Wrz 2017 20:47
    marczako
    Poziom 11  

    To jakiś żart?
    Przecież te rowery jeżdżą i to nieźle. Nie słyszałeś o serwomechanizmach? Obwód elektroniczny, tak steruje elementem wykonawczym (silnikiem) aby siła na ramieniu korby pedału (moment obrotowy) nieznacznie przekraczała zadaną - klasyczny system ze sprzężeniem zwrotnym gdzie sygnał błędu steruje element wykonawczy. Podobny system działa w seqwayach itp pojazdach tylko inna wielkość jest tam objęta pętlą sprzężenia zwrotnego.
    https://em3ev.com/shop/tdcm-torque-sensing-bb-ca3-cycle-analyst/
    https://electricbikereview.com/forum/threads/how-does-torque-sensing-work.10037/

    0
  • #13 04 Wrz 2017 22:17
    _jta_
    Specjalista elektronik

    Nie, nie żart. Jeśli nic nie będzie hamować pedału, to nie uda ci się go nacisnąć, bo on ucieknie. Spróbuj na zwykłym rowerze zdjąć łańcuch i kręcić pedałami, to zobaczysz, o co chodzi. Albo spróbuj ręką odepchnąć od siebie powietrze - jaką siłą możesz je odepchnąć? W zwykłych warunkach raczej ciężko będzie ją wyczuć - ale zamknij to powietrze np. w worku z folii i spróbuj go ścisnąć, a okaże się, że to wymaga sporej siły, bo ono stawia opór.

    Jest jeszcze jedna sprawa: jak kręcisz pedałami, to szybkość kręcenia i wywierana siła (a raczej moment siły) są od siebie zależne, jakkolwiek w zwykłym rowerze ta zależność jest dość skomplikowana i zależna od warunków jazdy - np. jak szybkość kręcenia była stała (bo jechałeś ze stałą prędkością), i zwiększasz siłę, to szybkość kręcenia zaczyna powoli rosnąć, ale coraz wolniej, i w końcu się ustala; a jak wjedziesz w piach i nie zmienisz siły, to szybkość kręcenia dość szybko zmaleje - może nawet do zera. Więc powinno wystarczyć mierzenie albo szybkości, albo siły - myślę, że zaletą mierzenia siły zamiast zliczania impulsów dla określenia szybkości jest to, że informacja jest dostępna ciągle, a nie tylko w kilku położeniach pedałów; ale inna metoda określania szybkości, dająca ciągłą informację, mogłaby dawać niezłe wyniki.

    0
  • #14 04 Wrz 2017 22:48
    marczako
    Poziom 11  

    Nie kumam. Spór o fakty? Jakie powietrze? Jaki zerwany łańcuch? Prościej już się nie da:
    Ja "naciskam" na motor a on mi "ucieka", żeby zmniejszyć siłę mojego nacisku do tej na jaką pozwolono (stopień wspmagania). To serwomechanizm, taki sam działa w Twoim samochodzie, gdy naciskasz na pedał hamulca albo obracasz kierownicą. Czy w tych obwodach Ci się III zasada zgadza? Czy też siła nacisku na hamulec zmalała do zera?
    Oczywiście pomocniczo w rowerze takim stosowany jest też czujnik kadencji i pewnie parę innych sygnałów, ograniczeń i zabezpieczeń tu gra rolę ale idea główna to sterowanie ruchem roweru przez nacisk na pedały. Kropka.

    0
  • #15 04 Wrz 2017 23:01
    _jta_
    Specjalista elektronik

    Ale jest jakiś układ serwomechanizmu, czy inny, który wprowadza powiązanie między szybkością i siłą nacisku - jakie ono ma być w tym rowerze?

    Można by pewnie równie dobrze zrobić czysto mechaniczne (może przez lepkość cieczy) hamowanie siłą proporcjonalną do szybkości, i mierzyć albo siłę nacisku na pedały, albo szybkość kręcenia (byleby ciągle), albo ciśnienie wytworzone w cieczy - z takim samym skutkiem.

    0
  • #16 04 Wrz 2017 23:20
    marczako
    Poziom 11  

    Wiem, jedno, że prędkość kręcenia korbą to dalece niedoskonały sygnał dla sterowania (w otwartej pętli, sterowania w przód) napędem roweru. Są zmienne warunki, stany dynamiczne (rozpędzanie), statyczne, wiatr, jazda pod górę albo w dół. Rowerzysta musi kompensować te wszystkie zmienne warunki - kręceniem pedałami. To humbug i tyle. Za niemałą kasę! Dlatego obwód sprzężenia zwrotnego, z dobrze dobranymi parametrami, zapewne niestacjonarny jest tu niezbędny i nie rozumiem dlaczego tak doskonale działa to w seqway'u i innych goboardach za 700PLN a nie miałoby działać w rowerze?

    Dodano po 7 [minuty]:

    "Ale jest jakiś układ serwomechanizmu,..."

    oferują taki coś za ok 150$
    http://www.ebikes.ca/product-info/cycle-analyst-3.html

    0