Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

Czujnik PAS własnej konstrukcji do roweru elektrycznego

yogi009 16 Dec 2022 00:18 2586 11
Altium Designer Computer Controls
  • Czujnik PAS własnej konstrukcji do roweru elektrycznego

    Rowery elektryczne podbijają nasze drogi i ścieżki rowerowe. Fabryczne konstrukcje są bardzo estetycznie wykonane, często są też precyzyjnie przemyślane. Na tyle precyzyjnie, że cena ich zakupu, a potem koszty usług serwisowych potrafią zniechęcić. Ta sytuacja sprzyja budowaniu własnych konstrukcji, z reguły mówimy o elektryfikacji DIY klasycznych rowerów. Ja też wykonałem adaptację roweru na wersję wspomaganą niewielkim silnikiem. Jeździ to fajnie, jednak "chińskość" dostępnych na rynku zestawów (kontroler, czujnik PAS, urządzenia sterujące, itd.) powoduje trochę problemów podczas uruchamiania i eksploatacji ebajka.

    W moim przypadku problemem okazał się chiński czujnik PAS współpracujący z kontrolerem KT 36/48V Sinus 12A. Objawy były takie, że silnik ruszał do przodu zarówno podczas kręcenia pedałami do przodu, jak i do tyłu. Czyli np. stoicie grzecznie na czerwonym świetle, beztrosko przekręcicie pedały do tyłu, a rower sam rusza :-) W internecie jest trochę informacji o tych kłopotach z wykrywaniem kierunku obrotu suportu pedałowego, po prostu trzeba wiedzieć, który czujnik PAS będzie odpowiedni dla danego kontrolera. W moim przypadku mimo obecności strzałek kierunkowych zarówno na tarczy z 12 magnesami, jak i na samym czujniku, miałem wspomniane wspomaganie silnika przy obrocie korby supportu zarówno w przód jak i w tył, mimo, że całość stanowiła komplet. Pominę także zastosowane kolory przewodów we wiązce tego czujnika, Chińczycy zaznaczyli masę kolorem... żółtym. Oczywiście zero dokumentacji.

    Postanowiłem więc podłubać nieco i stworzyć własny, mały moduł czujnika PAS pracujący jak należy, czyli produkujący przebieg prostokąta tylko podczas obrotu korby supportu do przodu. Najpierw planowałem to zrobić na Attiny13, ale okazało się, że szybciej wyszła konstrukcja na klasycznych układach cyfrowych CMOS (do wersji na Attiny jeszcze kiedyś wrócę). W opisywanej konstrukcji użyłem dwóch identycznych czujników Halla TLE4905L, są to czujniki unipolarne, czyli reagują tylko na jeden biegun pola magnetycznego. Dodatkowo są to tzw. czujniki cyfrowe, zawierające m.in. zintegrowane bramki Szmitta (czyli produkują sygnały TTL). Łopatologicznie cała idea polega na wykrywaniu zbocza narastającego w przebiegach obu czujników oraz generowanie sygnału prostokąta tylko wtedy, kiedy zbocze narastające czujnika A następuje szybciej, niż w czujniku B. Aby to funkcjonowało poprawnie, należy odpowiednio oddalić od siebie oba czujniki Halla. Moje magnesy na kole są rozmieszone co 15 mm, a czujniki Halla ustawiłem w odległości ok. 5 mm od siebie. Praktyka pokazała, że to jest dobry układ.

    Mówmy jasno, to jest mini-projekt. Poniżej przedstawiam schemat układu przetestowanego na płytce stykowej oraz wzór płytki o wymiarach identycznych z moim chińskim modułem, zgadzają się także otwory pod śruby montażowe. Moim zamiarem jest po prostu wkręcenie nowego modułu w miejsce oryginalnego.

    Czujnik PAS własnej konstrukcji do roweru elektrycznego

    Ta wersja została zaprojektowana w oparciu o klasyczny podwójny przerzutnik D, z czego wykorzystujemy tylko połowę układu. Na rynku są obecne mniejsze pojedyncze przerzutniki D w obudowach SC70-6, jednak w domowych warunkach trudno wykonać płytkę z tak drobnymi punktami lutowniczymi i ścieżkami. Tutaj mamy raster 1,27 mm dla układu CMOS i 0603/1206 dla elementów dyskretnych. PCB dwustronne, przy czym od strony czujników Halla mamy wylewkę masy, a otwory pod nóżki tychże czujników mają podfrezowaną miedź, aby wylewana masa nie zwierała wyprowadzeń (stary patent krótkofalowców). Wszystkie elementy są lutowane powierzchniowo na stronie Bottom, jedynie czujniki Halla (miałem jedynie w wersji THT) są montowane od strony Top. Do tego mamy dwie przelotki do tejże wylanej masy i to wszystko. Zasilanie jest realizowane z wiązki PAS kontrolera KT, jak w oryginale. Zmierzyłem napięcie stanu wysokiego na wyjściu, wynosi ono 4,3 V (no, jak myślicie, dlaczego nie 5 V?).

    Czujnik PAS własnej konstrukcji do roweru elektrycznego

    Czujnik PAS własnej konstrukcji do roweru elektrycznego Czujnik PAS własnej konstrukcji do roweru elektrycznego Czujnik PAS własnej konstrukcji do roweru elektrycznego Czujnik PAS własnej konstrukcji do roweru elektrycznego

    W celach poznawczych można zrobić także wersję z czujnikami Halla w obudowie SOT-23, to pozwoli na dalszą miniaturyzację. Ale na razie o obecnym prototypie. W moim przypadku, poza prawidłowym działaniem od strony elektronicznej uzyskałem mniejszą grubość całego modułu (ok. 5-6 mm przy 8,5 mm w oryginale). Jest to ważne dla rowerów z supportem Octalink (taki tutaj jest), między tarczą, a mufą ramy jest naprawdę bardzo mało miejsca. Wykonany moduł pracuje poprawnie przy różnej prędkości przesuwania magnesu, po zalaniu Poxipolem (w celu zabezpieczenia mechanicznego oraz przed czynnikami środowiskowymi) przeżył już ok. 8000 km.

    Czujnik PAS własnej konstrukcji do roweru elektrycznego
    Jak zwykle udostępniam na forum komplet materiałów, czyli jeszcze płytka drukowana (strona Bottom, widok od strony Top).

    Oczywiście możliwe są modyfikacje układu, u mnie katalogowe 10 mA prądu wyjściowego w zupełności wystarcza do wysterowania wejścia kontrolera Kuteng. Jeżeli ktoś z Was użyje pojedynczego przerzutnika D w tej małej obudowie, będzie miał do dyspozycji prąd wyjściowy do 24 mA.

    Oczywiście wyrażam zgodę na użycie wszystkich powyższych materiałów do celów prywatnych, natomiast nie wyrażam zgody do wykorzystywania ich bez mojej zgody w celach komercyjnych. Sam traktuję ten temat czysto hobbystycznie i nie planuję zarobić na nim miliona dolarów :-)

    Cool? Ranking DIY
    About Author
    yogi009
    Level 43  
    Offline 
    yogi009 wrote 13443 posts with rating 2276, helped 804 times. Been with us since 2006 year.
  • Altium Designer Computer Controls
  • #2
    kiss39
    Level 38  
    Wspieram wszystko co PL, zwłaszcza projekty elektroniczne, bo mam alergie na chińskie badziewia i sprzęt, narzędzia z goownolitu.

    Jazda rowerem nie tylko po zdrowie, ale też ładowanie baterii do własnego użytku, może ktoś już gdzieś taki projekt lub rower wyprodukował?
    Z tego co widzę są rowery elektryczne korzystające z ładowania baterii przez źródło zewnętrzne (np. ładowanie kablem USB), które wystarczają na średnio na 70-100 km. A tu chodzi o system ładowania baterii przy pomocy jazdy i własnych mięśni. Mamy korzyć ładowania baterii i akumulatora, który możemy wykorzystać w rowerze lub wyciągnąć i zasilić inny moduł niskoprądowy.
  • #3
    yogi009
    Level 43  
    kiss39 wrote:
    A tu chodzi o system ładowania baterii przy pomocy jazdy i własnych mięśni.

    Nie mamy takiej sprawności w mięśniach, żeby i jechać i efektywnie naładować akumulator np. 15-20 Ah (to przy silnikach rzędu 350 W z pedałowaniem może dać zasięg 70-100 km, chociaż te przeliczniki są bardzo niemiarodajne). Kabelkiem USB można sobie komórkę naładować, a tam jaką masz pojemność? I też trzeba trochę pokręcić.
  • #4
    acctr
    Level 26  
    kiss39 wrote:
    Mamy korzyć ładowania baterii i akumulatora, który możemy wykorzystać w rowerze lub wyciągnąć i zasilić inny moduł niskoprądowy.

    1 kWh to jest ogrom wysiłku dla człowieka, zupełnie nieopłacalna sprawa, chyba że robiona dla "funu".
  • Altium Designer Computer Controls
  • #5
    yogi009
    Level 43  
    Gdzieś czytałem, że przeciętny rowerzysta w formie ma moc ok. 120 W, tak uśredniając. Moja konstrukcja pomaga tylko wtedy, kiedy kręcę pedałami. Jeżeli kręcę uczciwie, bez przesady, ale bez lenistwa, widzę na wyświetlaczu, że silnik dodaje ok. 90-180 W. Przyjmuję, że przy mojej dobrej jeździe po asfalcie wspomaganie powinno średnio wynosić ok. 120 W (czyli jakby drugi rowerzysta). To bardzo pomaga przy jeździe pod "górkę albo pod wiatr. Jednak naładowanie akumulatora 15000 Wh taką 120 W "ładowarką" zajmie wieki. Jako ciekawostkę dodam, że Maja Włoszczowska (nasz fenomen) na pomiarach wycisnęła z siebie chyba coś koło 350 W i potrafiła tą moc utrzymać dość długo (nie będę kłamał, ile czasu, bo już nie pamiętam).
  • #6
    acctr
    Level 26  
    Jest film na YT, gdzie jakiś zawodnik próbuje utostować kromkę chleba tosterem 700 W.
    Wcale nie chuderlak a się solidnie namęczył.
  • #7
    63rob
    Level 8  
    Dla ilustracji co jest możliwe. Tak "dla zabawy" w ramach projektu unijnego zrobiłem niedawno badania wydolnościowe (wykres).
    Na koniec, po 30 s umierałem. W tym czasie "naładowałem" ok. 500W/120 = 4,16 Wh - żałośnie mało.
    No ale niedługo kończę 60 lat, może dlatego. Ale da się naładować "na szybko" komórkę :)
    Czujnik PAS własnej konstrukcji do roweru elektrycznego
  • #8
    acctr
    Level 26  
    Znalazłem wspomniany filmik z próbą utostowania kromki chleba w tosterze zasilanym z prądnicy napędzanej nogami



  • #9
    keseszel
    Level 26  
    Standardowo podaje się, że rowerzysta to silnik o mocy 250 W.
    Potocznie rowery elektryczne to zło, bo niszczą ideę roweru i nieprawdą jest, by można było dzięki nim zadbać o zdrowie. Normalnie uwielbiam taki bełkot laików.
    Biorąc pod uwagę rowery elektryczne z marketu, to w przypadku serwisu nieraz go brak, po okresie gwarancyjnym naprawa to często wymiana osprzętu elektrycznego - taka informacja od osób serwisujących rowery. Czujnik PAS made in Poland - niezłe.
  • #10
    yogi009
    Level 43  
    keseszel wrote:
    Standardowo podaje się, że rowerzysta to silnik o mocy 250 W.

    Standardowo, czyli w jakich warunkach? Przy jakiej masie ciała, przy jakim wietrze, przez ile czasu non-stop? Chwilowe i krótkotrwałe wyczyny to są większe liczby, ale przy odcinkach rzędu 40, 50 lub 100 km wykonanie średniej 120-140 W jest dobrym, amatorskim wynikiem. Cały czas nie piszę o kolarzach, bo to zupełnie inna bajka.

    keseszel wrote:
    Potocznie rowery elektryczne to zło, bo niszczą ideę roweru

    Tak, to pisał na pewno ktoś sprawny, ale np. dla ludzi starszych lub po kontuzjach (chociażby kolana), e-bajk jest szansą na ruch i niezłą terapię. A u sprawnych nie wyczynowych rowerzystów wspomaganie znacznie podnosi zasięgi wycieczek. 100 km nie jest wtedy żadnym zdziwieniem. Można więc zaplanować dużo ciekawsze trasy, nieco dalej od domu na przykład.
  • #11
    tesla97
    Level 14  
    Ja mam pytanie co do schematu. Po co rezystor R2 i R4? Wynikowo będzie tam 1,07 kΩ.