Turbo Trainer Generator: 6 stappe

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:23

Die opwekking van elektrisiteit deur pedaalkrag het my nog altyd gefassineer. Hier is my mening daaroor.

Stap 1: Unieke verkoopspunt

Ek gebruik 'n VESC6 -motorbeheerder en 'n 192KV -outrunner wat as regenererende rem werk. Dit is redelik uniek soos wat pedaalopwekkers gebruik, maar daar is 'n verdere deel van hierdie projek wat ek dink nuut is.

As u op die pad ry, het u traagheid, en dit hou die rotasie van die pedale baie konstant gedurende 'n omwenteling. Turbo -afrigters het baie min traagheid, so as jy op die pedale druk, versnel/vertraag die wiel vinnig en dit voel onnatuurlik. Vliegwiele word gebruik om hierdie spoedskommelinge uit te skakel. Stationêre fietsafrigters weeg om hierdie rede 'n ton.

Ek het 'n alternatiewe oplossing vir hierdie probleem bedink. Die motorbeheerder is gekonfigureer om die outrunner in die "konstante spoedmodus" te draai. Die Arduino maak via UART verbinding met die VESC6 en lees die motorstroom (wat direk eweredig is aan die wielkoppel). Die Arduino pas die ingestelde motor se toerusting geleidelik aan om die traagheid te simuleer en te sleep wat u op 'n pad sou ry. Dit kan selfs die vryloop van 'n heuwel af simuleer deur as 'n motor te werk om die wiel te laat draai.

Dit werk briljant, soos blyk uit die grafiek hierbo wat die motortoerental toon. Ek het net voor 2105 sekondes opgehou fietsry. U kan binne die volgende 8 sekondes sien dat die wielspoed geleidelik afneem net soos dit sou gebeur as u ophou om 'n effense helling op te trap.

Daar is nog steeds baie geringe spoedvariasies met die pedaalhoue. Maar dit is ook lewensgetrou en korrek gesimuleer.

Stap 2: Toets kraguitset

Fietsry is die doeltreffendste manier om meganiese werk te verrig. Ek het die VESC -instrument gebruik om intydse kraglewering te meet. Ek het die lesings op nul gestel voordat ek presies 2 minute fietsgery het. Ek het met 'n intensiteit getrap wat ek dink ek vir ongeveer 30 minute sou kon handhaaf.

Na 2 minute kan u sien dat ek 6.15 Wh vervaardig het. Wat ooreenstem met 'n gemiddelde kraglewering van 185 W. Ek dink dit is redelik goed gegewe die verliese daaraan verbonde.

U kan die motorstrome in die grafiek hierbo sien. Hulle word vinnig deur die VESC6 aangepas om 'n konstante motortoerental te behou ondanks die wisselende wringkrag wat deur die trap uitgeoefen word.

As die trap stop, begin die motor 'n klein bietjie krag om die wiel te laat draai. Ten minste totdat die Arduino agterkom dat u nie trap nie en die motor heeltemal stop. Die batterystroom blyk amper nul te wees net voor afskakel, so die krag moet hoogstens 'n paar watt wees om die wiel aktief te draai.

Stap 3: Kyk na die doeltreffendheid

Die gebruik van die VESC6 verbeter die doeltreffendheid geweldig. Dit skakel die motor se wisselstroom in DC -krag aansienlik beter om as 'n gelykbrug -gelykrigter. Ek dink dit is meer as 95% doeltreffend.

Die wrywingskrag is waarskynlik die swak punt wat doeltreffendheid betref. Nadat ek 5 minute fietsgery het, het ek 'n paar termiese beelde geneem.

Die motor het ongeveer 45 grade Celsius in 'n kamer van 10 grade bereik. Die fietsband sou ook hitte laat verdwyn. Gordelgedrewe stelsels sal in hierdie opsig beter presteer as hierdie turbo -kragopwekker.

Ek het 'n tweede toets van 10 minute gedoen, gemiddeld 180 W. Hierna was die motor lank te warm om aan te raak. Seker so 60 grade. En 'n paar boute deur die 3D -gedrukte plastiek is losgemaak! Daar was ook 'n dun film rooi rubberstof op die omliggende vloer. Wrywingstelsels suig!

Stap 4: Simulasie van traagheid en sleep

Die sagteware is redelik eenvoudig en is hier op GitHub. Die algehele funksie word bepaal deur hierdie lyn:

RPM = RPM + (a*Motor_Current - b*RPM - c*RPM*RPM - GRADIENT);

Dit pas die volgende RPM -setpoint (dws ons snelheid) inkrementeel aan op grond van die gesimuleerde krag wat uitgeoefen word. Aangesien dit 25 keer per sekonde loop, is dit effektief om die krag mettertyd te integreer. Die algehele krag word soos volg gesimuleer:

Force = Pedal_Force - Laminar_Drag - Turbulent_Drag - Gradient_Force

Rolweerstand is in wese ingesluit in die gradiëntterm.

Stap 5: 'n Paar ander vervelige punte

Ek moes die parameters van die PID -snelheidsbeheer van die VESC aanpas om beter toeren per minuut te kry. Dit was maklik genoeg.

Stap 6: Wat ek geleer het

Ek het geleer dat wrywing -dryfmeganismes suig is. Na slegs 20 minute se fietsry kan ek sigbare bandverlies en rubberstof sien. Hulle is ook ondoeltreffend. Die res van die stelsel werk 'n droom. Ek reken 'n bandgedrewe kragopwekker kan 'n ekstra doeltreffendheid van 10-20% kry, veral met hoër toeren. Hoër toere sal die motorstrome verminder en hoër spannings produseer, wat volgens my die doeltreffendheid in hierdie geval sou verbeter.

Ek het nie genoeg ruimte in my huis om 'n gordelgedrewe stelselmotor op te stel nie.