Электровелосипед своими руками: контроллер
Как выбрать контроллер для электровелосипеда, какие контроллеры бывают и в чём их разница?Прежде чем ответить на этот вопрос, давайте разберёмся, зачем вообще нужен контроллер.
Для чего электровелосипеду контроллер
Наверняка почти каждый любознательный представитель мужской половины человечества в детстве имел дело с моторчиками, установленными в детских игрушках, например, электрических машинках или лодках.Эти моторчики представляли собой двигатели постоянного тока. Для вращения к ним достаточно было подключить батарейку, и направление вращения менялось в зависимости от полярности подключения.
В том случае обмотки ротора (вращающейся части электродвигателя) подключаются к источнику питания по очереди через пару графитовых щёток, таким образом ротор приводится во вращение.
В электровелосипедах же используются бесщёточные моторы, а точнее трёхфазные асинхронные двигатели, которым недостаточно просто подать напряжение питания от батареи.
На первый взгляд кажется, что всё только усложнилось, но дело вот в чём.
Во-первых, двигатели постоянного тока имеют узел, который требует обслуживания и периодического ремонта — это как раз те самые щётки и коллектор, по которому они скользят.
Во-вторых, КПД этих двигателей ниже, а вес больше. В третьих, они имеют ограниченный диапазон скоростей вращения. Всех этих недостатков трёхфазные асинхронные двигатели лишены.
Но последним требуется контроллер — устройство, обеспечивающее коммутацию обмоток строго по определённому алгоритму.
В зависимости от типа двигателя (с датчиками положения ротора или без) от контроллера к двигателю идёт либо только три силовых провода, либо к ним добавляются 5 или 6 тонких проводов.
Силовые провода — это те, которые непосредственно подключены к обмоткам двигателя. А тонкие (слаботочные) провода — это провода питания и сигналов с датчиков положения.
На фото силовые провода (синий, зелёный и жёлтый) спрятаны в стеклоармированных трубках, а слаботочные видны: синий, зелёный и жёлтый — это сигналы с датчиков положения, красный и чёрный — это питание датчиков, а белый — с датчика температуры, который спрятан под платой ближе к обмоткам.
Контроллер определяет положение ротора по датчикам и коммутирует напряжение батареи в нужный момент на нужную обмотку двигателя.
В каких случаях
датчики положения в двигателе необходимы, а в каких нет?В тех случаях, когда двигатель должен стартовать со значительной нагрузкой на валу (в нашем случае нужно сдвинуть с места велосипед с наездником) используются двигатели с датчиками.Если же на старте нагрузки нет или она незначительная (например, вентиляция), используются так называемые бездатчиковые двигатели. Хотя, в некоторых случаях и на электровелосипеды малой мощности ставят бездатчиковые двигатели.
Соответственно, и контроллеры бывают как для двигателей с датчиками, так и для двигателей без датчиков положения.
Корпус и размещение контроллера
Теперь давайте поговорим об исполнении, то есть о корпусе и размещении контроллера.И здесь мы снова переводим акцент на двигатели, которые устанавливаются либо в колесо (вместо втулки), либо в кареточный узел.
В случае мотор-колеса, то есть мотора, заспицеванного в обод, контроллер является отдельным блоком со своим собственным корпусом, и размещается отдельно от двигателе (за исключением нескольких специфических решений).
В случае же центрального (кареточного) мотора контроллер устанавливается внутри корпуса двигателя, что позволяет сократить количество видимой проводки на электровелосипеде.
Есть ещё одна важная характеристика контроллера, которая влияет на дальность поездки, или, другими словами, на эффективность использования энергии, накопленной в батарее.
Я имею в виду тип ассистента, или помощника, поддерживаемого контроллером.
Разновидности педального ассистента
Самый распространённый — PAS (Pedal Assist Sensor). Данное исполнение представляет собой пару из датчика Холла и кольца с магнитами. При вращении педалей магниты движутся мимо датчика и последний отправляет соответствующий сигналы на контроллер.То есть PAS регистрирует сам факт вращения педалей, независимо от того, насколько быстро их крутит велосипедист и насколько сильно на них давит.
Менее распространён другой тип — Torque sensor, или датчик крутящего момента. Он-то как раз измеряет усилие, прилагаемое к педалям, и сообщает его контроллеру.
Несложно догадаться, что второй вариант более эффективен в плане экономичности использования заряда батареи, так как он не даст велосипедисту крутить педали вхолостую.
Более того, отпадает необходимость использования ручки газа, ведь при сильном нажатии на педаль контроллер подаст на двигатель максимальную мощность.
Какие контроллеры существуют на рынке?
Теперь давайте взглянем на рынок контроллеров для электровелосипедов. Начнём с одного из самых заказываемых на Aliexpress контроллеров.
Если верить заявленным на этикетке характеристикам, он рассчитан на работу с напряжением 36 или 48 вольт и максимальный ток 30 ампер. Габариты контроллера 8 см х 15 см.Рассмотрим провода, которые из него выходят, и разберёмся для чего каждый из них предназначен.
В общем-то, продавец расписал что есть что в описании товара, но не всем эти надписи будут понятны.
1. Motor (синий, зелёный и жёлтый) — три силовых провода для подключения мотора. О них я писал выше.
2. Speed meter — сигнальный провод к датчику измерения скорости. Но ведь у датчика скорости два провода! Правильно. Второй провод («земля», или GND) придётся взять от другого разъёма, например, от разъёма PAS.
3. PAS — три провода к датчику педального ассистента. Как правило, чёрный провод — это GND, так что его можно использовать как второй провод датчика скорости.
4. Alarm — два разъёма для подключения сигнализации.
5. H-brake и Low-brake — провода для подключения датчиков тормоза. В одном случае датчик (или кнопка) срабатывает при замыкании сигнального провода на «землю» (GND), в другом — при подаче +5 вольт.
6. Cruising — подключение функции круиз-контроль.
7. Throttle — три провода для подключения ручки газа: «земля» (GND), +5В и сигнальный, напряжение на котором меняется в зависимости от положения ручки газа.
8. Battery and Ignition — два силовых провода для подключения к батарее и один сигнальный для включения контроллера. Когда батарейное напряжение подаётся на сигнальный провод, контроллер запускается.
9. Reverse — два провода, при замыкании которых двигатель будет крутиться в обратном направлении.
10. Hall sensor — разъём для подключения мотора, а точнее — датчиков положения, установленных в моторе. О них я писал выше.
11. 3 Speed — три провода для выбора максимальной скорости движения.
12. Self learn — два провода, при замыкании которых включается режим самообучения контроллера. После того, как контроллер выполнил процедуру обучения, провод размыкается.
Кстати, данный контроллер, судя по набору проводов, не подразумевает подключение дисплея, хотя в самой плате, возможно, есть места для впайки дисплейного разъёма (TX, RX, DM, B+, GND — при это я расскажу в одной из будущих статей).
Недостаток использования такого контроллера
Дело в том, что когда мы соединим все провода с остальными элементами системы, у нас получится приличная вязанка, и её надо будет где-то прятать.
Как правило, контроллер вместе с вязанкой прячут в велосипедной сумке, подвешенной на раме. Но, как показала практика, со временем от вибраций и воздействия влажной окружающей среды происходит окисление контактов и нарушение соединений.
Также есть вариант использования герметичного пластикового корпуса, с того же Aliexpress, но тут возникает другая проблема.
В данном контроллере установлено 12 силовых транзисторов, прикрученных к корпусу контроллера для охлаждения. То есть подразумевается, что контроллер будет находиться в окружающей среде, а в идеале — обдуваться потоком набегающего воздуха.
Для решения данной проблемы используют герметичные разъёмы и интеграционный кабель.
Контроллер с герметичной проводкой
Это более предпочтительный вариант, так как количество выходящих проводов значительно меньше, а значит проще произвести диагностику в случае возникновения неисправности.
1. Интеграционный кабель — это кабель, объединяющий в себе все провода, идущие на руль: для подключения дисплея, ручки газа и датчиков тормоза.
2. Разъём для подключения фонаря.
3. Разъём для подключения PAS-сенсора.
4. Разъём для подключения двигателя. Объединяет в себе три силовых провода, пять проводов на датчики положения и 1 провод на датчики температуры и скорости.
5. Жёлтый разъём предназначен для подключения батареи.
Несмотря на то, что данный контроллер менее мощный (22 ампера против 30 ампер в первом случае), стоит он в три раза дороже.
Но эта разница в цене полностью оправдана, так как надёжность и долговечность конструкции позволит один раз собрать электровелосипед и эксплуатировать его на протяжении нескольких лет без каких-либо проблем.
Примерно так же, как опытные монтажники выбирают профессиональный надёжный инструмент чтобы быть в нём полностью уверенным и работать с удобством и удовольствием.
Контроллер
ы KellyКроме контроллеров с Aliexpress в продаже имеются контроллеры Kelly, представленные на официальном сайте kellycontrollers. Это хорошие контроллеры, но они стоят дороже.Например, версия на 25 ампер на момент написания статьи имеет цену 141,54 евро, что примерно в 3 раза дороже предыдущего рассматриваемого нами варианта.
Контроллеры Electronbikes
Также следует упомянуть об отечественной разработке. Компания Electronbikes представила компактную модель контроллера, и обещает начать серийный выпуск до конца текущего года.На фото представлен новый контроллер (снизу) в сравнении с китайским аналогом (сверху), оба рассчитаны на ток 45 ампер.
Особенно интересна новая разработка тем, что контроллер будет поддерживать Torque-сенсор.
Контроллеры центральных моторов
И конечно в данной статье нельзя не упомянуть о контроллерах, установленных в центральных моторах Tongsheng, представленных на Aliexpress. Эти контроллеры также поддерживают Torque-сенсор.
Многие начинающие сборщики электровелосипедов заметят, что я не стал рассматривать мощные контроллеры, рассчитанные на большие токи.Дело в том, что мощные контроллеры подразумевают мощные батареи, мощные двигатели и, как следствие, очень крепкие (часто стальные) пространственные рамы, которые способны выдержать большие весовые нагрузки.
Тогда это уже будут не электровелосипеды (весом до 25 кг), а электромотоциклы, вес которых достигает 50 кг и более, и кручение педалей теряет смысл.
Я же всё-таки являюсь сторонником лёгкого и компактного оборудования, и придерживаюсь мнения, что электровелосипед должен оставаться велосипедом.
06 ОКТЯБРЯ 2019
Читать другие статьи
Евгений Бегин
Автор статьи
Контроллер для ветрогенератора своими руками
Продолжение темы:
— Ветрогенератор на основе мотора на постоянных магнитах
— Мини ветротурбина на основе низковольтного мотора постоянного тока
— Контроллер для ветрогенератора своими руками
— Ветрогенератор своими руками часть 4
Сама схема работает так.
Генератор ветряка подключается к контроллеру. От контроллера идут провода к аккумулятору. Туда же подключается и нагрузка. Если напряжение на аккумуляторе падает ниже 11.9 В, контроллер подключает генератор к аккумулятору, и последний начинает заряжаться. Если напряжение аккумулятора достигает 14 В, контроллер подключает к нему дополнительную нагрузку.
Оба пороговых напряжения, 11.9 В и 14 В, можно изменять подстроечными резисторами. Интересуясь в Интернете, какими же должны быть эти пороги для свинцовых аккумуляторов, я обнаружил некоторые расхождения у различных авторов. Для своей схемы я взял усредненные значения.
При напряжении аккумулятора между 11.9 В и 14 В, контроллер может переключать систему между зарядом и отдачей тока в нагрузку. Пара кнопок позволяет мне делать эти переключения в любое время, независимо от контроллера. Очень удобно при наладке устройства.
Желтый светодиод зажигается во время зарядки аккумулятора. Когда аккумулятор заряжен, и избыточная мощность отводится в дополнительную нагрузку, загорается зеленый светодиод.
Таким образом, я имею минимальную обратную связь, позволяющую понять, что происходит в системе. Кроме того, с помощью мультиметра я могу измерять напряжения в любых точках. Все это не очень удобно.
Как только у меня дойдут руки до того, чтобы упаковать конструкцию в подходящий корпус, я непременно добавлю вольтметр и амперметр, возможно, от автомобильного приборного щитка.
Я использовал свою собранную на листе фанеры схему, что бы с помощью внешнего источника питания имитировать различные режимы заряда и разряда аккумулятора, и настроить контроллер. Устанавливая напряжение 11.9 В, а затем 14 В, я выставил подстроечными резисторами требуемые пороги. Сделать это следовало до отъезда, так как заниматься настройкой в поле никакой возможности у меня не было бы.
Доработка.Исследовав подробнее правила заряда свинцовых аккумуляторов, верхний порог я установил равным 14.8 В. Кроме того, от брата мне достались герметичные свинцовые аккумуляторы, которыми я и заменил обычные, использовавшиеся первоначально.
Важно ! —Я понял, что в первую очередь, надо подключать к контроллеру аккумулятор, и только потом ветрогенератор или солнечную батарею. Если генератор подключить первым, волны напряжения не будут сглаживаться аккумулятором, контроллер будет работать неправильно, реле хаотически переключаться, а броски напряжения, в конце концов, приведут к выходу из строя микросхем. Короче, всегда подключайте аккумуляторную батарею первой, а ветрогенератор вслед за ней. И наоборот, разбирая систему, убедитесь в первую очередь, что генератор отключен. Батарею отключайте последней.
Наконец, представлю вам принципиальную схему. Она лишь немного отличается от прототипа, ссылку на который я приводил выше. Как я говорил раньше, некоторые детали я заменил на те, которые уже были у меня, чтобы не тратиться на покупку новых. Советую вам поступать также. Совершенно не обязательно повторять схему один в один.
Перевод текстов на рисунке,Замечание: C3c и IC3d не используются.Заземлите их входы,а выходы оставьте свободными.
Входы подключения ветряных турбин и солнечных батарей Battery Bank+ «+» аккумуляторной батареи Dummy Load+ «+» дополнительной нагрузки.
Battery Bank- «-» аккумуляторной батареи Dummy Load- «-» дополнительной нагрузки IC1 LM7808 +8V Voltage Regulator, IC1 LM7808 стабилизатор напряжения +8 В,IC2 LM1458 Dual operational amplifier IC2 LM1458
сдвоенный операционный усилитель,IC3 4001 Quad 2-input NOR Gate,IC3 CD4001 4 логических элемента «2И-НЕ»,Q1 IRF540 MOSFET,Q1 IRF540 MOSFET,D1-3 Blocking diodes rated for the maximum current each source could produce,D1…D3 блокировочные диоды, рассчитанные на максимальный ток подключаемых источников D4 1N4007,D4 1N4007. LED1 Yellow LED . LED1 желтый светодиод, LED2 Green LED, LED2 зеленый светодиод. F1 Fuse rated at total expected current all sources combined will produce. F1 предохранитель, рассчитанный на максимальный суммарный ток всех подключаемых источников. F2 1 Amp Fuse for controller electronics. F2 предохранитель 1 А в шине питания электроники контроллера.
RLY1 40 Amp SPDT automotive relay . RLY1 автомобильное реле на коммутируемый ток 40 А . PB1-2 Momentary contact NO pushbuttons. PB1-2 кнопки без фиксации.
All resistors are % Watt 10%. Все резисторы ? Вт 10%. Test Point A should read 7.4V. Контрольная точка A. Напряжение в точке 7.4 В. Test Point B should read 5.95V. Контрольная точка B. Напряжение в точке 5.95 В
Наконец, проект завершен. До моего отъезда осталась всего неделя. Пролетела она быстро. Я разобрал турбину и тщательно упаковал все детали и инструменты, необходимые, чтобы собрать турбину после поездки через всю страну. Погрузив все в машину, я во второй раз поехал на свой участок в Аризоне, на этот раз с надеждой, что хоть какое-то электричество у меня там будет.
Этот комплект DIY позволяет вам использовать старый контроллер Nintendo 64 по беспроводной сети с Switch
- Nintendo/
- Gaming/
- Entertainment
/
8BTDO MOD Kit заменяет плату в оригинальном контроллере с помощью Sluetooth-функциональной версии.
, что позволяет повторно использовать исходное оборудование без необходимости искать официальный беспроводной геймпад.Автор: Джон Портер, репортер с пятилетним опытом работы в области потребительских технологий, политики ЕС в области технологий, онлайн-платформ и механических клавиатур.
|Поделитесь этой историей
Если вы пропустили, на прошлой неделе 8BitDo анонсировала новый набор для самостоятельной сборки, который позволяет превратить оригинальный контроллер Nintendo 64 в беспроводной геймпад для Nintendo Switch. Это может быть идеальным проектом, если вы хотите более аутентичный способ играть в классические игры для Nintendo 64 на современной консоли или, может быть, попробовать некоторые современные игры с ретро-геймпадом.
Nintendo продает собственный беспроводной контроллер Nintendo 64. Но, несмотря на то, что она была выпущена более полутора лет назад, достать официальную версию может быть досадно трудно.
49 долларовКонтроллер .99 часто быстро распродается, когда появляются новые запасы, а доступность ограничена подписчиками онлайн-сервиса Nintendo. Тем временем комплект 8BitDo дает вам теплое нечеткое ощущение вторичной переработки старого оборудования, а не позволяет ему собирать пыль.
Установка мода означает удаление оригинального кабеля контроллера, но вы получаете заглушку на отверстие. Изображение: Nintendo
В комплект стоимостью 39,99 долларов США входит печатная плата, вибрационный блок и джойстик с эффектом Холла. Изображение: 8BitDo
В 8BitDo говорят, что комплект можно установить без пайки, он включает в себя светодиодный индикатор состояния и должен обеспечивать 8 часов воспроизведения без подзарядки. Вы заряжаете его через порт USB-C на входящем в комплект вибропакете, и, поскольку мод требует удаления исходного кабеля контроллера, вы получаете небольшую заглушку для отверстия.
Как и Switch, на веб-сайте 8BitDo говорится, что модифицированные контроллеры N64 также будут работать по беспроводной сети с Android, и компания подтвердила, что они будут подключаться к ПК с Windows.
В прошлом 8BitDo выпускала аналогичные комплекты для сборки других ретро-контроллеров, предлагая совместимое с беспроводной сетью оборудование для геймпадов от NES, SNES и Sega Genesis.
8BitDo продает набор для самостоятельной сборки в нескольких различных вариантах. Есть комплект за 29,99 долларов, который включает в себя Mod Kit вместе с вибрационным пакетом, который также служит перезаряжаемой батареей контроллера, или комплект за 39,99 долларов, который добавляет более прочный сменный джойстик с эффектом Холла на случай, если оригинальный джойстик вашего контроллера Nintendo 64 износился или сломался. время. Вы также можете купить джойстик с эффектом Холла отдельно за 19 долларов.0,99. На момент написания этой статьи на веб-сайте 8BitDo указано, что комплект будет отправлен 5 июля.
Обновление от 8 июня, 10:40 по восточному времени: Обновлено, чтобы отметить, что комплект также позволяет модифицированным контроллерам подключаться к Windows.
Самый популярный
Дело не только в вас: Steam внезапно стал лучше
Google становится намного хуже из-за отключений Reddit
Новая домашняя система солнечных батарей Solix от Anker представляет собой модульную версию Powerwall от Tesla
EcoFlow обеспечивает солнечную энергию в любом доме, даже в квартирах и съемных квартирах
Обзор
Сохранить ПодписатьсяПожалуйста, войдите, чтобы подписаться на это руководство.
После входа в систему вы будете перенаправлены обратно к этому руководству и сможете подписаться на него.
В этом проекте мы собираем геймпад своими руками, используя модуль Bluefruit EZ-Key и напечатанный на 3D-принтере корпус.
Клавиатурный контроллер Bluefruit EZ-Key HID представляет собой разъем Bluetooth для изготовления клавиатур и игровых приставок своими руками. Он не требует программирования и работает практически с любым триггером или кнопкой. Он имеет до 12 входов и может питаться от любого напряжения 3–16 В постоянного тока.
Perma-Proto выпускается в различных размерах, что идеально подходит для выполнения любых проектов. Макетная плата Perma-Proto размером ½ похожа на визитную карточку, что делает ее идеальной для создания небольшого игрового контроллера .
Необходимые руководства
Мы рекомендуем ознакомиться с приведенными ниже руководствами — они помогут вам ознакомиться с компонентами, используемыми в этом проекте.
- Представляем EZ-Key Bluefruit
- Руководство Adafruit по отличной пайке
Expectations
Это проект, который требует небольшой пайки и проводки. Он отлично подходит для практики и хорошо подходит для производителей со средними навыками пайки.
Детали
Детали доступны в магазине Adafruit и перечислены на правой боковой панели. Найдите минутку, чтобы просмотреть каждый компонент.
- Adafruit Perma-Proto Печатная плата половинного размера
- EZ-ключ Bluefruit
- Micro Lipo с Micro USB
- Литий-полимерный аккумулятор емкостью 500 мАч
- Кнопки 6 мм
- Кнопки 12 мм
- Ползунковый переключатель
Инструменты и расходные материалы
Вам понадобятся ручные инструменты, паяльник, 3D-принтер, провода и другие инструменты и расходные материалы.
