Tauler de control i bateria de bicicletes elèctriques (EBike): 12 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:16

Aquest projecte és un circuit Arduino que controla el voltatge i el corrent de la bateria amb un mòdul ACS 712. Les mesures es comuniquen per Bluetooth amb un mòdul HC-05 a un dispositiu Android. Bàsicament, torneu a connectar la connexió negativa entre el controlador i la bateria per passar pel mòdul ACS712.

L'aplicació Android mostra l'estat de la bateria, així com la velocitat i la distància recorregudes actuals des del GPS d'Android

L'Android es pot muntar a la moto en una bossa resistent a la intempèrie. El circuit Arduino està muntat permanentment en una caixa resistent a la intempèrie de la moto a prop de la bateria.

El codi Android i Arduino està disponible a github. (https://github.com/edj2001/BikeDashArduino i

github.com/edj2001/BikeDashAndroid. També necessitareu les biblioteques https://github.com/edj2001/AndroidBluetoothLibrar … i

Hi ha versions comercials de productes similars disponibles si és més del que és possible que pugueu gestionar. Podeu trobar-los fàcilment cercant al "mesurador de 36 vatts bluetooth". Si mireu algunes de les imatges, veureu un Arduino Pro Mini, una font d'alimentació DC-DC i un mòdul HC-05 (o -06) a la part posterior.

Si alguna vegada us pregunteu quanta bateria us queda, o quant podeu avançar, o si heu de pedalar o reduir l’accelerador per arribar a on aneu, això és el que necessiteu.

Un altre avantatge potencial és que podeu decidir treure l’ordinador de la bicicleta del manillar, alliberant una mica d’espai, tot i que ara el telèfon estarà muntat a la bicicleta.

Com sempre, aquesta informació es proporciona tal qual, sense cap tipus de garantia, expressa o implícita. Sou responsable de tot el que feu amb aquesta informació. No seré responsable ni respondrà de cap manera de cap dany o perjudici. Consulteu la secció de renúncies a les Condicions del servei.

Pas 1: actualitzacions instructives

PeterB476 em va demostrar que havia deixat d’incloure un pas per inicialitzar l’Arduino EPROM, així que ho he afegit a la instrucció.

També he afegit 2 versions noves de l'aplicació a un pas posterior. No s’han provat a fons, però podeu provar-los.

Pas 2: instal·leu l'aplicació Android

No té sentit continuar amb la resta d’aquest projecte si l’aplicació per a Android no funciona al vostre dispositiu. Les versions de github tenen adjunt l’apk d’android. El fitxer apk també s’adjunta aquí. Assegureu-vos que almenys la part GPS de l’aplicació funcioni i pugueu provar de connectar-vos a un dispositiu bluetooth.

Si voleu crear l'aplicació vosaltres mateixos, us suggereixo que comenceu amb un punt de "llançament" perquè probablement funcionava en algun moment, mentre que la branca "mestra" més recent pot tenir actualitzacions que no s'han provat.

Copieu el fitxer apk al dispositiu. Haureu de permetre "Fonts desconegudes" a la configuració de seguretat del vostre dispositiu, ja que l'apk no prové de Google Play. A continuació, només cal que toqueu el fitxer apk al dispositiu per instal·lar-lo.

Viouslybviament, l’aplicació requereix permisos bluetooth per comunicar-se amb l’Arduino i permisos GPS per determinar la velocitat i la distància recorreguda.

Premeu el botó "remot" per intentar connectar-vos a un dispositiu bluetooth. Premeu "restableix" per restablir la distància recorreguda a 0. Mantingueu el camp Ah utilitzat de la bateria per restablir-lo després de carregar la bateria. El valor Ah utilitzat es guardarà si apagueu i enceneu la bateria sense carregar-la.

Pas 3: recolliu les peces

Tingueu en compte que aquestes peces són per a una bateria de 36 V. Si teniu una bateria de 48V, haureu de canviar la resistència de 10K a 11K o 12K i necessitareu un convertidor CC-CC diferent.

1 recinte impermeable. Vaig utilitzar una caixa elèctrica de PVC de 4x4x2 polzades.

1 peça del vostre Stripboard o Protoboard preferit

1 Arduino Pro Mini, 5V 16 MHZ. També podeu crear fàcilment un arduino de placa neta, ja que no necessiteu un regulador de tensió ni una interfície USB. Tot el que necessiteu és l’ATMEGA328P, un cristall de 16 MHz i uns condensadors. També podeu utilitzar un Arduino Nano si teniu espai al vostre recinte. El Nano és més gran que les dues primeres opcions, però té la interfície USB incorporada si no teniu un convertidor en sèrie.

1 mòdul ACS712 per coincidir amb el rang actual de la bateria. Vaig utilitzar un mòdul de 20A per a la meva bateria de 8A.

1 mòdul bluetooth HC-05. M’agrada la varietat ZS-040, la de 6 pins amb el polsador. A la part posterior, portarà l’etiqueta ZS-040.

1 font d'alimentació DC-DC de 50V a 5V si la vostra bicicleta té una bateria de 36V, que carregarà aproximadament 42V. Si teniu una bateria de 48V, estarà completament carregada de 56 o 57V, de manera que és possible que necessiteu una font d'alimentació diferent. Si us plau, feu-nos saber què utilitzeu si trobeu alguna cosa per a 60V. Algunes persones diuen que la majoria de les berrugues de la paret usb funcionen a 48VDC (o superiors), però jo no ho he provat.

Resistències 1 / 4W: 1 x 2K, 1 x 10K, 2 x 1K (augmenteu els 10K si la bateria supera els 36V).

Portafusibles en línia i fusible 2A.

tires de capçalera d'angle recte i recte

Bornes de 5,08 mm, 2 x 2

16AWG filament varat per interconnectar els mòduls.

Fil sòlid de 22AWG per al circuit arduino

Franja de borns per a les connexions de la bateria i la bicicleta

Soldador

soldar

Una manera de muntar el dispositiu Android a la bicicleta.

Per programar el mòdul Arduino i HC-05 també necessitareu un convertidor de sèrie usb a ttl de 3,3V (o com a mínim un programador isp) i l’ideu Arduino de https://www.arduino.cc/en/Main/Software. Aquest projecte es va fer amb la versió 1.6.13, diferents versions poden funcionar o no sense modificacions.

Pas 4: Inicialitzeu Arduino EPROM

Vaig descuidar incloure aquest pas a la instrucció original. Cal inicialitzar l’àrea de l’EPROM que utilitza l’esbós perquè l’esbós funcioni correctament. Es podria escriure l'esbós per fer-ho automàticament, però en aquest moment no ho fa.

Si no esteu treballant amb el codi font arduino, podeu descarregar el fitxer hexadecimal adjunt a aquest pas al vostre arduino per inicialitzar l'EPROM.

Si esteu treballant amb el codi font arduino, hi ha dues línies a la secció setup () que tenen aquest aspecte:

// inicialitzeu l'EEPROM la primera vegada que s'executa el programa.

// updateEPROM ();

Si feu un comentari a la segona línia de manera que quedi així:

// inicialitzeu l'EEPROM la primera vegada que s'executa el programa.

updateEPROM ();

Baixeu aquest esbós a l'arduino i deixeu-lo córrer. S'inicialitzarà l'EPROM. A continuació, recomaneu la línia per al següent pas.

L’EPROM s’utilitza per recordar quanta bateria s’ha utilitzat perquè pugueu anar amb bicicleta, parar i apagar la bateria i, quan la torneu a engegar, començarà des d’on la vau deixar.

Pas 5: configureu Arduino

Baixeu-vos el codi Arduino (fitxer hexadecimal adjunt) al Pro Mini utilitzant l'IDE Arduino o avrdude per si mateix. Normalment, per a això s'utilitza el convertidor USB a sèrie, però també es pot utilitzar un programador isp.

De nou, si voleu compilar-lo vosaltres mateixos, comenceu amb una "versió". És possible que l'última branca "mestra" tingui canvis no provats.

Si heu canviat la resistència de 10 K per alguna cosa superior, també haureu de canviar la constant del divisor de voltatge de la bateria a l'esbós. Canvieu el valor 11.0 a la línia "multiplicador de doble VB = 11.0;" perquè coincideixi amb el que hàgiu instal·lat.

Pas 6: configureu el mòdul HC-05

Heu de configurar la velocitat de transmissió al mòdul HC-05. També és bo donar-li un nom que pugueu reconèixer fàcilment més tard (com ara "BICICLETA").

Per a això també utilitzeu el mòdul convertidor sèrie usb a ttl. Si no teniu un convertidor en sèrie, podríeu escriure un esbós per a un arduino per configurar-lo, o suposo que si teniu 2 mòduls HC-05, podríeu connectar-los i utilitzar-ne un per programar l’altre (potser).

Hi ha una excel·lent redacció d’aquest mòdul a

Heu de configurar la velocitat de transmissió a 4800 perquè coincideixi amb l'esbós d'Arduino i canviar el nom per "BIKE" o alguna cosa que reconegueu.

Un cop configurat el mòdul, podeu vincular-lo amb el dispositiu Android a la configuració de bluetooth.

Pas 7: Muntatge del circuit

He adjuntat una exploració del meu diagrama de cablejat dibuixat a mà com a referència, si algú és prou ambiciós per tornar-lo a dibuixar bé, feu-me-ho saber:)

Feu les connexions següents:

(+) Bateria de bicicleta a un costat del fusible i controlador de bicicleta.

Un altre costat del fusible a convertidor de CC (+) terminal IN i resistència de 10K per a l'entrada de tensió de la bateria a Arduino.

(-) Bateria de bicicleta a (-) IN al convertidor i un terminal d'alimentació ACS712.

En aquest moment, assegureu-vos que teniu 5 V del convertidor de CC quan enceneu la bateria si encara no ho heu fet.

Torneu a apagar la bateria i completeu les connexions:

(+) OUT del convertidor Arduino 5V, HC05 VCC, ACS712 VCC.

(-) OUT del convertidor a Arduino GND, HC05 GND, ACS712 GND, pin Arduino A2.

HC05 TXD al pin 7 d'Arduino

HC05 RXD del divisor de resistències bluetooth.

Pin Arduino 8 al divisor de resistències bluetooth.

ACS712 OUT al pin A3 d'Arduino

Divisor de voltatge de la bateria al pin A1 d'Arduino

(-) Des de Bike Controller fins al segon terminal d'alimentació de l'ACS712.

El botó de restabliment addicional no és realment necessari, només pot ser convenient quan vulgueu descarregar-lo a l’arduino després d’instal·lar-lo a la vostra bicicleta. És possible que pugueu accedir al botó de restabliment de l’arduino o bé restablir-lo des de la interfície sèrie si el vostre pro mini l’admet.

Comproveu les connexions.

Pas 8: verificació preliminar

En aquest moment, podeu activar el circuit i verificar que obteniu lectures a l'aplicació per a Android.

Hauríeu de poder connectar el bluetooth a la bicicleta i veure el voltatge de la bateria i, amb sort, que s’acosti al zero de la bateria. Si podeu fer girar la moto i veure el canvi actual de lectura, tot funciona.

L’aplicació suposa que el corrent positiu s’està esgotant la bateria, de manera que si la lectura mostra un corrent negatiu quan gireu la bicicleta, només cal canviar els dos cables de corrent del mòdul ACS712.

Si no veieu cap lectura a l'aplicació, podeu mirar els llums del mòdul bluetooth per assegurar-vos que està connectat i que transmet dades. Podeu instal·lar una aplicació de terminal Bluetooth al dispositiu per veure les dades que s’envien des del circuit. Hauríeu de veure aproximadament 10 línies per segon de lectures actuals i una línia per segon de voltatge de la bateria i la quantitat de bateria utilitzada. Si no veieu res, torneu a comprovar la configuració del mòdul HC05 i les connexions entre l’arduino, el divisor de resistències i el terminal TXD HC05.

Finalment, feu circular la bicicleta el temps suficient per mostrar un valor diferent de zero a la pantalla de la bateria usada. A continuació, premeu llargament aquest número fins que aparegui la torrada que s'ha restablert l'ús. El número hauria de tornar a zero. Si no ho fa després de provar-ho diverses vegades, torneu a comprovar les connexions del terminal HC05 RXD a l'Arduino.

Pas 9: Assemblea final

Instal·leu tot el maquinari de muntatge i munteu el circuit arduino a la vostra bicicleta. Muntar el dispositiu Android en una bossa o un altre suport i ja està a punt.

Les imatges mostren les punxades de la bateria a la meva bicicleta i la bossa del dispositiu Android.

Podeu veure la petita placa per a les connexions del divisor de tensió de la bateria i l'ACS712 muntat de manera que pugui arribar als cargols del bloc de terminals després de muntar-ho tot. El mòdul bluetooth HC-05 torna a estar a la cantonada dreta.

La tira de borns blanca té totes les connexions del controlador de la bateria i de la bicicleta al circuit.

Si ho hagués de tornar a fer, combinaria definitivament el divisor de tensió de la bateria i l’ACS712 al mateix tros de placa base. També podria intentar muntar el mòdul bluetooth en una placa secundària sota l’arduino.

Pas 10: Passos futurs

L’aplicació per a Android podria fer molta feina. M'agradaria afegir alguns canvis de color segons els intervals per a les mesures. També m'agradaria afegir indicacions que una mesura no s'està actualitzant a l'aplicació. També podeu afegir alguns indicadors gràfics. Fins i tot una bona icona seria una gran millora.

La millor característica seria una "estimació de buidar" que us indicaria la distància que podríeu recórrer amb la bateria restant i si és més que la distància fins al vostre destí. Com que normalment vaig a treballar o a casa, el meu pensament és tenir emmagatzemats "punts de ruta" GPS a l'aplicació que tenen la distància restant de casa i quanta bateria s'utilitza de mitjana en aquest punt de pas. Probablement també podeu fer alguna cosa amb una connexió de dades, però normalment no en tinc cap.

M'agradaria apartar-me de la biblioteca bluetooth d'aquesta aplicació a una altra més desenvolupada que, per exemple, tingués una reconnexió automàtica.

Si el creeu, podeu considerar afegir un filtre de pas baix de maquinari al corrent mesurat i mesurar-lo per separat per utilitzar-lo per al càlcul de la càrrega total utilitzada. A càrregues baixes, menys de 4A més o menys, la mesura varia àmpliament, +/- 1A. No estic segur de si només es tracta d’un problema de mesura o si l’actualitat canvia tant com gira la roda. En qualsevol cas, una mesura separada del corrent mitjà durant un segon o dos pot ajudar amb la precisió. Podeu provar el corrent més ràpidament i fer-ho amb programari, però no sé a quina velocitat hauríeu de provar. Suposo que posar un oscil·loscopi al senyal pot ajudar a esbrinar la velocitat amb què es mostra.

Podeu afegir coses com un tub pitot per mesurar la velocitat del vent (ja n’hi ha un que es pugui instruir).

Podeu afegir control d’accelerador tancat des de l’arduino.

Si sempre heu desitjat una font d’alimentació USB a la vostra bicicleta, podeu executar fàcilment un cable des del convertidor de 5 V CC per a l’arduino fins a on necessiteu la connexió d’alimentació USB.

Pas 11: preguntes i comentaris

Si teniu preguntes generals sobre algun dels elements d’aquí, és millor que feu-ho a Google en lloc de fer-hi preguntes. Cap dels elements no és crític, gairebé segur que podeu substituir una altra cosa i fer la feina.

No em demaneu que us enviï el codi, tot està a github. Aconsegueix-ho d'allà. Ni tan sols necessiteu un compte github.

Si us plau, no em pregunteu com fer alguna cosa a Android Studio o a Arduino. Probablement no ho sé. Una vegada més, només cal buscar-lo a Google.

Realment, no em pregunteu per cap producte d’Apple, no en tinc ni idea.

Si l'aplicació no funciona al vostre dispositiu, ho sento. Però probablement no sé com solucionar-ho perquè ho faci. Funciona al meu telèfon, això és tot el que necessito.

Tot i que els suggeriments de millores són benvinguts, probablement no els implementaré mai, tinc altres coses a seguir. Probablement ni tan sols implementaré els meus propis suggeriments. La millor opció és introduir el codi a github i afegir-hi coses. Si ho feu, feu-ho saber a la gent perquè pugui utilitzar el vostre codi en lloc del meu.

Si ja heu creat una versió millor, envieu-ne una referència aquí perquè altres persones en sabin. No m’ofendrà. Estaré encantat d’agafar la vostra versió i començar a utilitzar-la.

Pas 12: actualització de l'aplicació per fer proves

Es tracta de versions actualitzades de l'aplicació.

Les xifres són molt més grans. Hi ha una icona nova. Ja no hi ha cap botó "connectar". Utilitzeu l'opció "connectar-se" al menú de l'extrem superior dret.

Aquesta versió també hauria de tornar a funcionar a la versió d'Android 2.3 de pa de pessic. Funciona amb el meu LG P500 Optimus One.

La versió "app-settings-debug.apk" té un menú de configuració que permet configurar la capacitat de la bateria perquè el percentatge restant de càlcul sigui correcte. No s'ha provat completament.