Monitor palubnej dosky a batérie pre elektrické bicykle (EBike): 12 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 12:01

Tento projekt je obvod Arduino, ktorý monitoruje napätie a prúd batérie pomocou modulu ACS 712. Merania sa prenášajú cez Bluetooth s modulom HC-05 do zariadenia Android. V zásade prepojíte záporné spojenie medzi ovládačom a batériou, aby prechádzalo modulom ACS712.

Aplikácia pre Android zobrazuje stav batérie, ako aj aktuálnu rýchlosť a prejdenú vzdialenosť zo systému Android GPS

Android je možné pripevniť na bicykel vo vrecku odolnom voči poveternostným vplyvom. Okruh Arduino je trvalo namontovaný v boxe odolnom voči poveternostným vplyvom na bicykli v blízkosti batérie.

Kód Android a Arduino je k dispozícii na github. (https://github.com/edj2001/BikeDashArduino a

github.com/edj2001/BikeDashAndroid. Budete tiež potrebovať knižnice https://github.com/edj2001/AndroidBluetoothLibrar… a

K dispozícii sú komerčné verzie podobných produktov, ak je to viac, ako by ste mohli zvládnuť. Môžete ich ľahko nájsť vygooglením „bluetooth 36v wattmetra“. Ak sa pozriete na niektoré obrázky, na zadnej strane uvidíte Arduino Pro Mini, napájací zdroj DC-DC a modul HC-05 (alebo -06).

Ak sa niekedy zamýšľate nad tým, koľko batérie vám ešte zostáva, alebo o koľko ďalej môžete s batériou prejsť, alebo ak potrebujete šliapať do pedálov alebo znížiť plyn, aby ste sa dostali tam, kam idete, je to to, čo potrebujete.

Ďalšou potenciálnou výhodou je, že sa môžete rozhodnúť vybrať počítač z bicykla z riadidiel a uvoľniť tak miesto, aj keď teraz bude váš telefón namiesto toho namontovaný na bicykel.

Ako vždy, tieto informácie sú poskytované tak, ako sú, bez akejkoľvek záruky, výslovnej alebo implikovanej. Zodpovedáte za všetko, čo s týmito informáciami urobíte. Nezodpovedám ani neručím za akékoľvek škody. Pozrite si časť o vylúčení zodpovednosti v Podmienkach služby.

Krok 1: Aktualizácie podľa pokynov

PeterB476 mi ukázal, že som zabudol zahrnúť krok na inicializáciu pamäte Arduino EPROM, takže som to pridal k pokynu.

Do neskoršieho kroku som tiež pridal 2 nové verzie aplikácie. Neboli dôkladne testované, ale môžete to skúsiť.

Krok 2: Nainštalujte si aplikáciu pre Android

Ak aplikácia pre Android vo vašom zariadení nefunguje, nemá zmysel pokračovať vo zvyšku tohto projektu. Vydania z githubu majú pripojenú aplikáciu Android. Tu je tiež priložený súbor APK. Zaistite, aby fungovala aspoň časť GPS aplikácie, a môžete sa pokúsiť pripojiť k zariadeniu bluetooth.

Ak si chcete aplikáciu vytvoriť sami, navrhujem začať s bodom „vydania“, pretože v určitom okamihu pravdepodobne fungoval, zatiaľ čo najnovšia „hlavná“vetva môže obsahovať aktualizácie, ktoré neboli testované.

Skopírujte súbor apk do svojho zariadenia. Keďže súbor APK nepochádza z Google Play, budete musieť v nastaveniach zabezpečenia vo svojom zariadení povoliť „Neznáme zdroje“. Potom ho jednoducho nainštalujte klepnutím na súbor APK vo svojom zariadení.

Aplikácia na komunikáciu so zariadením Arduino zjavne vyžaduje povolenia bluetooth a na určenie rýchlosti a prejdenej vzdialenosti povolenia GPS.

Stlačením tlačidla „diaľkové ovládanie“sa pokúsite pripojiť k zariadeniu bluetooth. Prejdenú vzdialenosť vynulujete stlačením „resetovať“. Po nabití batérie podržte pole Ah použité v batérii a resetujte ho. Použitá hodnota Ah sa uloží, ak batériu vypnete a zapnete bez nabíjania.

Krok 3: Zbierajte diely

Tieto diely sú určené pre 36V batériu. Ak máte batériu 48 V, budete musieť zmeniť odpor 10 K na 11 K alebo 12 K a budete potrebovať iný prevodník DC-DC.

1 Kryt odolný voči poveternostným vplyvom. Použil som elektrický box 4x4x2 palca z PVC.

1 kus vášho obľúbeného Stripboard alebo Protoboard

1 Arduino Pro Mini, 5V 16 MHZ. Môžete si tiež ľahko postaviť arduino z tabule, pretože nepotrebujete regulátor napätia ani rozhranie USB. Všetko, čo potrebujete, je ATMEGA328P, kryštál 16 MHz a niekoľko kondenzátorov. Môžete tiež použiť Arduino Nano, ak máte vo svojom kryte miesto. Nano je väčší ako prvé dve možnosti, ale ak nemáte sériový prevodník, má vstavané rozhranie USB.

1 modul ACS712, ktorý zodpovedá aktuálnemu dosahu vašej batérie Na svoju batériu 8A som použil modul 20A.

1 modul bluetooth HC-05. Páči sa mi odroda ZS-040, 6-kolíkový typ s tlačidlom. Na zadnej strane bude mať označenie ZS-040.

1 50 V až 5 V DC-DC napájací zdroj, ak má váš bicykel 36 V batériu, ktorá bude približne 42 V plne nabitá. Ak máte batériu 48 V, bude 56 alebo 57 V plne nabitá, takže budete možno potrebovať iný napájací zdroj. Dajte nám vedieť, čo používate, ak nájdete niečo pre 60V. Niektorí ľudia hovoria, že väčšina usb bradavíc funguje na 48 VDC (a vyšších), ale neskúsil som to.

Rezistory 1/4W: 1 x 2K, 1 x 10K, 2 x 1K (zvýšte 10K, ak je batéria viac ako 36V).

Radový držiak poistky a 2A poistka.

Prúžky hlavičky v pravom a pravom uhle

Svorkovnice 5,08 mm, 2 x 2

16AWG lankový vodič na prepojenie modulov.

22AWG plný drôt pre obvod arduino

Pás svorkovnice na pripojenie batérie a bicykla

Spájkovačka

spájka

Spôsob, ako pripevniť zariadenie Android na bicykel.

Na programovanie modulu Arduino a HC-05 budete potrebovať aj sériový prevodník 3,3 V USB na ttl (alebo aspoň programátor isp) a Arduino ide z https://www.arduino.cc/en/Main/Software. Tento projekt bol vykonaný s verziou 1.6.13, rôzne verzie môžu, ale nemusia fungovať bez úprav.

Krok 4: Inicializujte Arduino EPROM

Zanedbal som zahrnutie tohto kroku do pôvodného návodu. Oblasť EPROM, ktorú používa skica, musí byť inicializovaná, aby skica správne fungovala. Náčrt by mohol byť napísaný tak, aby to urobil automaticky, ale v tomto momente nie.

Ak nepracujete so zdrojovým kódom arduino, môžete si stiahnuť hex súbor pripojený k tomuto kroku do svojho arduina a inicializovať EPROM.

Ak pracujete so zdrojovým kódom arduino, v sekcii setup () existujú dva riadky, ktoré vyzerajú takto:

// inicializácia EEPROM pri prvom spustení programu.

// updateEPROM ();

Ak odkomentujete druhý riadok, aby vyzeral takto:

// inicializácia EEPROM pri prvom spustení programu.

updateEPROM ();

Stiahnite si tento náčrt do arduina a nechajte ho bežať. EPROM sa inicializuje. Potom odporučte riadok pre ďalší krok.

EPROM slúži na zapamätanie si, koľko batérie bolo použitých, aby ste mohli bicyklovať, zastaviť a vypnúť batériu a keď ju znova zapnete, začne sa od miesta, kde ste prestali.

Krok 5: Konfigurujte Arduino

Stiahnite si kód Arduino (priložený hex súbor) do Pro Mini pomocou Arduino IDE alebo avrdude sám. Normálne by ste na to použili prevodník z USB na sériový port, ale mohli by ste použiť aj programátor ISP.

Opäť platí, že ak si to chcete zostaviť sami, začnite „uvoľnením“. Najnovšia „hlavná“vetva môže mať nevyskúšané zmeny.

Ak ste zmenili odpor 10K na niečo vyššie, budete musieť v náčrte zmeniť aj konštantu deliča napätia batérie. Zmeňte 11.0 v riadku „double VBmultiplier = 11.0;“aby zodpovedali všetkému, čo ste nainštalovali.

Krok 6: Konfigurujte modul HC-05

Na module HC-05 musíte nakonfigurovať prenosovú rýchlosť. Je pekné pomenovať ho aj názvom, ktorý neskôr ľahko rozpoznáte (napríklad „BIKE“).

Na to tiež použijete modul sériového prevodníka USB na TTL. Ak nemáte sériový prevodník, môžete napísať skicu pre arduino a nakonfigurovať ju, alebo myslím, že ak máte 2 moduly HC-05, mohli by ste ich spojiť a jeden použiť na programovanie druhého (možno).

Na tomto module je vynikajúci zápis na adrese

Musíte nakonfigurovať prenosovú rýchlosť na 4800, aby zodpovedala náčrtu Arduino, a zmeniť názov na „BIKE“alebo niečo, čo poznáte.

Akonáhle je modul nakonfigurovaný, môžete ho spárovať so zariadením Android v nastaveniach bluetooth.

Krok 7: Zostavte obvod

Na ukážku som priložil sken svojej ručne nakreslenej schémy zapojenia, ak je niekto dostatočne ambiciózny a pekne to prekreslí, dajte mi prosím vedieť:)

Vykonajte nasledujúce pripojenia:

(+) Batéria pre bicykel na jednej strane poistky a ovládača bicykla.

Druhá strana vstupu poistky na menič DC (+) a svorka 10K pre vstup napätia batérie na Arduine.

(-) Batéria na bicykli do (-) IN na prevodníku a jeden napájací terminál ACS712.

V tomto mieste sa uistite, že máte 5 V z meniča DC pri zapnutí batérie, ak ste to ešte neurobili.

Vypnite batériu a dokončite zapojenie:

(+) VÝSTUP z prevodníka Arduino 5V, HC05 VCC, ACS712 VCC.

(-) VÝSTUP z prevodníka na Arduino GND, HC05 GND, ACS712 GND, Arduino pin A2.

HC05 TXD na pin Arduino 7

HC05 RXD z deliča odporu bluetooth.

Oddeľovač odporu Arduino pin 8 na bluetooth.

Výstup ACS712 na pin Arduino A3

Delič napätia batérie na pin Arduino A1

(-) z ovládača bicykla na druhý napájací terminál na ACS712.

Extra resetovacie tlačidlo nie je skutočne potrebné, mohlo by to byť praktické, keď sa chcete stiahnuť do arduina po inštalácii na váš bicykel. Možno sa vám podarí dosiahnuť tlačidlo reset na arduino, alebo ho môžete resetovať zo sériového rozhrania, ak to váš profi mini podporuje.

Dôkladne skontrolujte svoje pripojenia.

Krok 8: Predbežné overenie

V tomto mieste môžete zapnúť obvod a overiť, či získavate hodnoty v aplikácii pre Android.

Mali by ste byť schopní pripojiť bluetooth k bicyklu a vidieť napätie batérie a dúfajme, že sa bude blížiť nulovému prúdu batérie. Ak môžete roztočiť bicykel a vidieť, ako sa aktuálne čítanie mení, všetko funguje.

Aplikácia predpokladá, že batéria vybíja kladný prúd, takže ak údaje ukazujú záporný prúd pri roztočení bicykla, vymeňte dva prúdové vodiče na module ACS712.

Ak v aplikácii nevidíte žiadne hodnoty, môžete sa pozrieť na svetlá na module bluetooth a uistiť sa, že sú pripojené a že prenášajú údaje. Do zariadenia si môžete nainštalovať aplikáciu terminálu bluetooth, aby ste videli údaje odosielané z okruhu. Mali by ste vidieť asi 10 riadkov za sekundu aktuálnych hodnôt a jeden riadok za sekundu napätia batérie a množstva použitej batérie. Ak nič nevidíte, znova skontrolujte konfiguráciu modulu HC05 a spojenia medzi arduinom, deličom rezistora a terminálom HC05 TXD.

Nakoniec spustite bicykel dostatočne dlho, aby sa na displeji nabitia batérie zobrazila nenulová hodnota. Potom dlho stlačte toto číslo, kým sa na prípitku nezobrazí, že používanie bolo resetované. Číslo by sa malo vrátiť na nulu. Ak sa to po niekoľkých pokusoch nestane, znova skontrolujte pripojenia z terminálu HC05 RXD k Arduinu.

Krok 9: Konečné zhromaždenie

Nainštalujte všetok montážny materiál a namontujte obvod arduino na svoj bicykel. Namontujte svoje zariadenie Android do tašky alebo iného držiaka a môžete začať!

Obrázky zobrazujú bodnutie batérie na mojom bicykli a tašku na moje zariadenie s Androidom.

Môžete vidieť malú dosku pre pripojenia deliča napätia batérie a ACS712 namontované tak, aby som po montáži všetkého dosiahol na skrutky svorkovnice. Modul bluetooth HC-05 je späť v pravom rohu.

Biela svorkovnica má všetky pripojenia ovládača batérie a bicykla k obvodu.

Ak by som to mal urobiť znova, určite by som skombinoval delič napätia batérie a ACS712 na rovnakom kuse dcérskej dosky. Môžem tiež skúsiť namontovať modul bluetooth na dcérsku dosku pod arduino.

Krok 10: Budúce kroky

Aplikácia pre Android by mohla využiť veľa práce. Chcel by som pridať niekoľko farebných zmien na základe rozsahov meraní. Chcel by som tiež pridať označenie, že meranie sa v aplikácii neaktualizuje. Môžete tiež pridať niekoľko grafických ukazovateľov. Aj pekná ikona by bola veľkým vylepšením.

Najlepšou funkciou by bol „odhad vyprázdnenia“, ktorý by vám povedal vzdialenosť, ktorú by ste mohli prejsť na zostávajúcu batériu, a či je to viac ako vzdialenosť do cieľa. Pretože bežne jazdím buď do práce, alebo domov, myslím si, že v aplikácii sú uložené „waypointy“GPS, ktoré majú zostávajúcu vzdialenosť domov, a koľko batérie sa v tomto waypointe v priemere spotrebuje. Pravdepodobne by ste mohli tiež urobiť niečo s dátovým pripojením, ale ja ho bežne nemám.

Rád by som sa presťahoval z knižnice bluetooth v tejto aplikácii do rozvinutejšej, ktorá má napríklad automatické opätovné pripojenie.

Ak to vytvoríte, môžete zvážiť pridanie hardvérového dolnopriepustného filtra na meraný prúd a jeho samostatné meranie, aby ste ho mohli použiť na výpočet celkového použitého náboja. Pri nízkom zaťažení, menej ako 4 A alebo viac, sa meranie značne líši, +/- 1A. Nie som si istý, či je to len problém merania, alebo sa prúd natoľko mení, ako sa koleso otáča. V každom prípade môže k presnosti pomôcť oddelené meranie priemerného prúdu za sekundu alebo dve. Môžete len rýchlejšie vzorkovať prúd a urobiť to v softvéri, ale neviem, ako rýchlo by ste museli vzorkovať. Myslím, že vloženie osciloskopu na signál by mohlo pomôcť zistiť, ako rýchlo ho vzorkovať.

Na meranie rýchlosti vetra môžete pridať veci ako pitotovu trubicu (na to už existuje návod).

Môžete pridať ovládanie plynu v uzavretej slučke z arduina.

Ak ste vždy chceli na svojom bicykli zdroj napájania USB, môžete jednoducho previesť kábel z 5V DC meniča pre arduino kdekoľvek, kde potrebujete napájacie pripojenie USB.

Krok 11: Otázky a komentáre

Ak máte všeobecné otázky o ktorejkoľvek z položiek tu, je lepšie ich namiesto vyzvania tu jednoducho vygoogliť. Žiadna z položiek nie je kritická, môžete takmer určite nahradiť niečím iným a prácu dokončiť.

Nežiadajte odo mňa, aby som vám poslal kód, všetko je na github. Získajte to odtiaľ. Nepotrebujete ani účet github.

Prosím, nepýtajte sa ma, ako mám niečo robiť v systéme Android Studio alebo na Arduine. Asi neviem. Opäť stačí vygoogliť.

Naozaj sa ma nepýtajte na žiadne produkty Apple, nemám tušenie.

Ak aplikácia vo vašom zariadení nefunguje, ospravedlňujeme sa. Ale asi neviem, ako to opraviť, aby áno. Funguje to na mojom telefóne, to je všetko, čo potrebujem.

Aj keď sú návrhy na vylepšenia vítané, pravdepodobne ich nikdy nebudem implementovať, mám iné veci, ku ktorým sa mám posunúť. Pravdepodobne nikdy ani nebudem implementovať svoje vlastné návrhy. Najlepšie je vsadiť kód na github a pridávať si veci sami. Ak áno, dajte sem prosím vedieť ľuďom, aby mohli použiť váš kód namiesto môjho.

Ak ste už sami vytvorili lepšiu verziu, pošlite sem odkaz na ňu, aby o nej vedeli ostatní. Neurazím sa. S potešením vezmem vašu verziu a začnem ju používať.

Krok 12: Aktualizácia aplikácie na testovanie

Ide o aktualizované verzie aplikácie.

Čísla sú oveľa väčšie. Je tu nová ikona. Už neexistuje žiadne tlačidlo „pripojiť“. Použite možnosť „pripojiť - zabezpečiť“z ponuky v pravom hornom rohu.

Táto verzia by mala fungovať aj späť na Android verzie 2.3 perník. Funguje to na mojom LG P500 Optimus One.

Verzia „app-settings-debug.apk“má ponuku nastavení, ktorá umožňuje nastaviť kapacitu batérie tak, aby bol výpočet zostávajúceho percenta správny. Nebolo to úplne testované.