Прошивка гироскутера для управления ручкой газа • Самоделки своими руками

А почему на двигателе сразу нет датчиков?

В некоторых приложениях (например, для коптеров) все эти заморочки не нужны. Контроллеры пытаются угадать происходящее с ротором по току в катушках. С одной стороны, это меньше заморочек, но с другой стороны, иногда приводит к проблемам с моментом старта двигателя, поэтому слабоприменимо, например, в робототехнике, где нужны околонулевые скорости. Давайте попробуем запитать наш движок от обычного китайского коптерного ESC (electronic speed controller).

Мой контроллер хочет на вход PPM сигнал: это импульс с частотой 50Гц, длина импульса задаёт обороты: 1мс — останов, 2мс — максимально возможные обороты (считается как KV двигателя * напряжение).

Вот здесь я выложил исходный код и кубовские файлы для синей таблетки. Таймер 1 генерирует PWM для ESC, таймеры 2,3,4 считают соответствующие квадратурные сигналы. Поскольку в прошлой статье я крайне подробно расписал, где и что кликать, то здесь только даю ссылку на исходный код.

На вход моему ESC я даю пилообразное задание скорости, посмотрим, как он его отработает. Вывод синей таблетки лежит тут, а код, который рисует график, тут.

Поскольку у меня двигатель имеет номинал 400KV, а питание я подал 10В, то максимальные обороты должны быть в районе 4000 об/мин = 419 рад/с. Ну а вот и график подоспел:

Видно, что реальные обороты соответствуют заданию весьма приблизительно, что терпимо для коптеров, но совершенно неприменимо во многих других ситуациях, почему, собственно, я и хочу использовать более совершенные контроллеры, которым нужны сигналы с датчиков холла. Ну и бонусом я получаю угол поворота ротора, что бывает крайне полезно.

Вход в режим калибровки и процесс определения элементов управления:

1. Нажимаем и отпускаем кнопку питания контроллера;
2. Сразу после звукового сигнала зажимаем кнопку и ждём многотональный звуковой сигнал;
3. Теперь отпускаем кнопку и дожидаемся короткого гудка высокого тона (входим в режим калибровки);
4. Крутим пару раз полностью ручку газа и отпускаем;
5. Нажимаем пару раз на кнопку тормоза и отпускаем;
6. Нажимаем и отпускаем кнопку выключения контроллера (выходим из режима калибровки);
7. Перезагружаем контроллер и проверяем работу ручки газа и электронного тормоза.

Если все прошло успешно, то после калибровки мотор-колёса должны реагировать на ручки газа и тормоза. Если контроллер издает звуковые сигналы ошибки, то необходимо проверить правильность подключения фазных проводов и сигнальных проводов с датчиков Холла.

На этом процесс прошивки гироскутерной платы для управления ручкой газа завершён. Дальнейшее описание проекта “Электроскутер Honda Tact AF16 из деталей от гироскутера” скоро будет размещен на этом сайте. Электроскутер уже собран, нужно время на написание статьи и также на монтаж видео.

А пока можете подписаться на наши сообщества, чтобы не пропустить новые статьи и видео о самоделках:

Датчики холла

Теперь давайте поставим три датчика холла в те чёрные точки, обозначенные на схеме. Давайте договоримся, что датчик выдаёт логическую единицу, когда он находится напротив красного магнита. Всего существует шесть (сюрприз!) возможных состояний трёх датчиков: 2 3 — 2.

Обратите внимание, что они генерируют три сигнала, сдвинутые друг относительно друга на 1/3 периода. Кстати, электрики используют слово градусы, говоря про 120°, чем окончательно запутывают нубов типа меня. Если мы хотим сделать свой контроллер двигателя, то достаточно читать сигнал с датчиков, и соответственно переключать напряжение на обмотках.

Для размещения датчиков я использовал вот такую платку, дизайн которой взял тут. По ссылке лежит проект eagle, так что я просто заказал у китайцев сразу много подобных платок:

Эти платки несут на себе только три датчика холла, больше ничего. Ну, по вкусу можно поставить конденсаторы, я не стал заморачиваться. Очень удобно сделаны длинные прорези для регулировки положения датчиков относительно статора.

Двигатель

Электромотор электрического самоката также оснащен контроллерами Холла. Они установлены в колесе самоката. Всего их три. Электрические велосипеды и самокаты оснащаются датчиками «SS41» или их точными аналогами.

Работают элементы следующим образом:

1. В колесо установлен электрический трехфазный двигатель синхронного типа.
2. На поверхности статора установлена печатная плата с вмонтированными датчиками Холла.
3. Каждый датчик отвечает за одну фазу двигателя.
4. При подаче напряжения на обмотки двигателя, создается ЭДС при взаимодействии с постоянным магнитом.
5. Колесо начинает вращаться.
6. Для удерживания постоянных оборотов, контроллер посылает сигналы определенной частоты именно в момент прохождения ротора через магнитное поле.
7. Положение ротора в момент оборота определяется датчиками Холла.
8. Каждая обмотка в момент воздействия ротора, становится электрическим магнитом и открывает прохождение тока через датчик Холла.
9. Этот сигнал поступает на контроллер, и процесс повторяется.

Работа и вращение колеса осуществляется по правильной комбинации. Всего их 6. Происходит это так:

1. Контроллер подает « » на одну фазу двигателя.
2. Минус подается на фазу «2».
3. Третья фаза остается без напряжения.
4. Вращение создает чередование подачи напряжения. Теперь на фазу «-» поступает « », а на пустую фазу подается «-».

Именно за эту последовательность чередований и отвечает каждый датчик Холла, открываясь в момент появления магнитного поля на определенной фазе.

Датчики очень чувствительны к воздействию влаги, нагрузки и повышению температуры. В мотор-колесе, могут выйти из строя сразу все элементы или один из трех. Проверить датчики на работоспособность можно ранее описанным способом.

Дополнительное оборудование

По причине высокой скорости, электрические самокаты и велосипеды оснащаются дополнительным элементом Холла. Этот датчик отвечает за контроль скорости вращения колеса. Работает устройство по принципу считывания количества сигналов, поступающих от колеса самоката.

Электрические велосипеды оснащаются дополнительной системой «PAS».

Система позволяет взаимодействовать педалям велосипеда с его электродвигателем. Работает механизм следующим образом:

1. Датчик Холла цифрового типа устанавливается на «каретку» велосипеда.
2. Ось этой «каретки» оснащена постоянными магнитами.
3. Вращая педали, владелец приводит в движение постоянные магниты.
4. Магниты вращаются вокруг датчика Холла.
5. Импульсный сигнал от датчика передается на блок контроля.
6. Блок, получив электрический импульс, передает на колесо напряжение заданной величины для запуска электрического двигателя.
7. Двигатель запускается и приводит в движение мотор-колесо.

Такая система способна работать без ручек газа, но является не безопасной. Мотор-колесо без дополнительного контроля может самопроизвольно увеличить скорость.

Замена дх мотор-колеса

1. Для вскрытия моторизированного колеса, берём в руки стамеску и молоток. Приспосабливаем первую под крышку и слегка постукиваем по ней молотком. Тут крайне важно следить за тем, чтобы инструмент не проскользнул внутрь движка, так как в этом случае стамеской могут быть нанесены серьёзные повреждения обмотке силового агрегата. Если такое произойдёт, то придётся не слабо раскошелиться на перемотку.

При тугом снятии крышки МК либо застревании её на оси, нужно постучать молотком по торцу оси двигателя с той стороны, где застопорилась крышка.

2. Далее выдавливаем ротор из статора. Для воплощения этого в реальность, нужно держа статор, упереть мотор осью о твёрдую поверхность и нажать не жалея сил. Выдавив, удерживая одной рукой статор, второй, забираем ротор. Здесь нужно соблюдать осторожность, так как неодимовые магниты настолько мощны, что могут вернуть статор на его исходное место, придавив попутно вам пальцы.

3. После выдавливания сердцевины, вашему взору предстанут ДХ в статоре. Прогреваем паяльником железо возле неисправного датчика — это делается для обеспечения более лёгкого извлечения детали. Греем минут 5. Затем подковыриваем датчик с помощью канцелярского ножа или тоненькой отвёрточки и выдвигаем его наружу.

4. Как разберётесь с датчиками Холла, прозвоните МК посредством тестера. Если измерительного прибора под рукой нет, подключите моторизированное колесо и проверьте его работоспособность. Если всё в порядке, осуществляем герметизацию крышки силиконом и закручиваем болты полностью.

Замена ручки газа

В ряде случаев рукоятку акселератора проще и надежнее заменить, чем отремонтировать. Например, при наличии серьезных повреждений или после попадания воды. Или если ремонтные работы не увенчались успехом. Для замены нужно:

• снять с руля старые грипсы;
• зафиксировать ручку шурупом, используя 6-гранник на 2,5 мм;
• при установке модели рычажной конструкции – убедиться, что при таком ее положении вам будет комфортно пользоваться кнопкой включения электроники и поворачивать рычаг большим пальцем, удерживая остальную часть руки на грипсе.

От исправности и удобства использования ручки газа во многом зависит удовольствие от поездок, поэтому к выбору и использованию этого органа управления нужно подходить ответственно.

Надеемся, вы не пропустили нашу предыдущую статью об электровелосипедах, их преимуществах, особенностях технического оснащения и использования.

Удивительно, насколько сильно на пробег электровелосипеда влияет сам факт наличия ручки газа. Ведь когда её нет, и ты вынужден крутить педали, а велосипед тебе помогает — это одно. Но совсем другое, когда она у тебя под рукой, и при езде в горку так и тянет ей воспользоваться!

По факту ручку газа использует большинство российских электровелосипедистов.

Сегодня я предлагаю ознакомиться с разновидностями и устройством ручек газа для электровелосипедов, а также рассмотреть их принцип работы.

Запуск мотор колеса без датчиков холла

Почти все современные контроллеры, а тем более покупные, умеют заставить работать мотор колесо без датчиков холла, которые, как многие утверждают, весьма ненадежные. Хотя лично у меня ни разу в жизни подобного инцидента не было. Дело все в том, что датчики холла ставятся на почти всех шаговых моторах, и лишь за редким исключением они могут отсутствовать.

Так перелопатив кучу аппаратуры, я лично проблемы такой не встречал, чтобы они резко или без причинно выгорали, или замыкали. В связи с тем, что данная затея, а именно работа мотор колеса без ДХ, пришлась по вкусу многим потребителям электротранспорта, ну и появилась востребованность.

И вот, на сегодняшний момент, к сожалению, данной функцией обладают наверно около 90% современных контроллеров, а без этой функции найти контроллер уже, к сожалению, проблема.

Почему, к сожалению, все дело в том, что функция работы без датчиков холла приоритетная, а не адаптивная, как это может показаться в видео ролике. Что это значит, все очень просто, если при езде произойдет проблема с датчиками холла, микроконтроллер запомнит последние данные работы мотора и просто отключит на ходу их, и будет ехать как и раньше, причем о выходе их из строя вы даже не узнаете.

Многие скажут, это же хорошо, от части это так, но когда данный режим приоритетный, к сожалению, существует задержка при движении, которая приводит к тупизне отклика акселератора на включение мотора. Для тех кто в теме, тот поймет. В общем, контроллер отдает команды дольше из-за их анализа и принимает решения так же дольше.

А если добавить тупизну и рывки на старте, которые толком не лечатся, особого плюса для обычного потребителя данная функция не принесет.

Да и еще применяя разные контроллеры одной и той же мощности, я сделал вывод, что максимальная скорость зачастую зависит от прошивки, и может сильно варьироваться при одной и той же мощности контроллера на 36/48В от 10 до 35 км/ч в зависимости от мощности мотор колеса.

А повышение мощности контроллера для электротранспорта и при условии, что мотор будет тем — же самым зачастую незаметен для пилота, что уже доказано ни в одном из предыдущих обзоров.

Ну и как происходит жесткий переход на работу без датчиков холла на универсальном контроллере можно наблюдать в данном видео :

Источник

Как подключить ручку газа к контроллеру электровелосипеда

Для подключения ручки газа к контроллеру электровелосипеда применяются классические разъемы. Обычно на управляющем контроллере для этих целей предусмотрен темный разъем с 6 гнездами. Идентичный ему разъем есть и у ручки акселератора, оснащенной кнопкой включения электропитания и индикатором уровня заряда АКБ.

При отличиях в разъемах определить назначение проводков можно по их цвету:

• для управления скоростью – красный 5В, белый сигнальный, черный земля;
• для включения контроллера – замыкаемые проводки коричнево-желтой расцветки;
• для индикатора уровня заряда АКБ – зеленый.

Точные цвета проводов указываются в инструкции к конкретному изделию. При наличии на рычаге управления скоростью дополнительных кнопок и рычагов можно определить соответствующие им провода, используя тестер. При прозвонке он покажет сигнал при включенном состоянии кнопки и ноль при выключенном состоянии.

При подключении рукоятки провод следует без натяжки зафиксировать на раме с применением пластиковых хомутов или изоленты. Это важно не только для внешнего вида е-байка, но и для недопущения обрыва проводки при езде. Формулировка «без натяжки» означает, что при повороте руля не должен ощущаться перетяг. Для защиты контактов от влаги и пыли места соединений обрабатываются силиконовым герметиком.

Ликбез: принцип работы бесколлекторного двигателя

В качестве иллюстрации я возьму очень распространённый двигатель с двенадцатью катушками в статоре и четырнадцатью магнитами в роторе. Вариантов намотки и количества катушек/магнитов довольно много, но суть всегда остаётся одной и той же. Вот фотография моего экземпляра с двух сторон, отлично видны и катушки, и магниты в роторе:

Чтобы было ещё понятнее, я нарисовал его схему, полюса магнитов ротора обозначены цветом, красный для северного и синий для южного:

На датчики холла пока не обращайте внимания, их всё равно нет 🙂

Что будет, если подать плюс на вывод V, а минус на вывод W (вывод U не подключаем ни к чему)? Очевидно, будет течь ток в катушках, намотанных зелёным проводом. Катушки намотаны в разном направлении, поэтому верхние две катушки будут притягиваться к магнитам 1 и 2, а нижние две к магнитам 8 и 9.

Остальные катушки и магниты в такой конфигурации роли практически не играют, поэтому я выделил именно магниты 1,2,8 и 9. При такой запитке мотора он очевидно крутиться не будет, и будет иметь семь устойчивых положений ротора, равномерно распределённых по всей окружности (левая верхняя зелёная катушка статора может притягивать магниты 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13).

Давайте записывать наши действия вот в такую табличку:

А что будет, если теперь подать плюс на U и минус на W? Красные катушки притянут к себе магниты 3,4,10 и 11, таким образом чуть-чуть повернув ротор (я по-прежнему выделяю магниты, за которые ротор тянет):

Давайте посчитаем, на сколько повернётся ротор: между щелями магнитов 1-2 и 3-4 у нас 51.43° (=360°*2/7), а между соответствующими щелями в статоре 60° (=360°/12*2). Таким образом, ротор провернётся на 8.57°. Обновим нашу табличку:

Теперь сам бог велел подать на U и — на V!

Теперь опять пора выровнять магниты с зелёными катушками, поэтому подаём напряжение на них, но красный и синий магниты поменялись местами, поэтому теперь нужно подать обратное напряжение:

C оставшимися двумя конфигурациями всё ровно так же:

Если мы снова повторим самый первый шаг, то наш ротор провернётся ровно на одну седьмую оборота. Итак, всего у нашего мотора три вывода, мы можем подать напряжение на два из них шестью разными способами 6 = 2*C 2 3, причём мы их все уже перебрали.

Запишем ещё раз всю последовательность для нашего двигателя:

Есть один нюанс: у обычного коллекторного двигателя за переключение обмоток отвечают щётки, а тут нам надо определять положение ротора самим.

Постойте, но ведь это очень похоже на квадратурный сигнал с обычного инкрементального энкодера!

Ещё бы! Единственная разница, что инкрементальные энкодеры дают два сигнала, сдвинутые друг относительно друга на 90°, а у нас три сигнала, сдвинутые на 120°. Что будет, если завести любые два из них на обычный квадратурный декодер, например, той же самой синей таблетки?

Я долго думал, как же мне использовать все три сигнала, ведь у нас происходит шесть событий на одну седьмую оборота, мы должны иметь возможность получить 42 отсчёта на оборот. В итоге решил пойти грубой силой, так как синяя таблетка имеет кучу аппаратных квадратурных декодеров, поэтому я решил в ней завести три счётчика:

Видно, что при каждом событии у нас увеличиваются два из них, поэтому сложив три счётчика, и поделив на два, мы получим равномерно тикающий определитель положения вала, с точностью до 6*7 = 42 отсчёта на оборот!

Вот так выглядит макет подключения датчиков Холла к синей таблетке:

Принцип работы рычага газа и системы pas

При использовании ручки акселератора без системы PAS скорость движения регулируется дросселем. Использование электропривода при такой системе управления не зависит от вращения педалей, т.е. их можно вовсе не использовать. Дроссель работает по принципу автомобильной педали газа: чтобы ускориться или продолжить движение, дополнительные действия не требуются.

Система pedal-assist работает иначе. Она автоматически включает электродвигатель исключительно после того, как райдер начинает вращать педали. Старт настраивается – плавный или с пробуксовкой. Электромотор работает только при педалировании, причем степень его участия в движении можно настроить от минимума до режима «турбо». Настройка выполняется рулевым компьютером.

Основные преимущества использования ручки акселератора на е-байке – это:

• возможность точно регулировать скорость движения, увеличивая или уменьшая мощность электромотора;
• комфортные старты;
• отличная маневренность на дороге.

Разбираемся с датчиками холла в электротранспорте

• Сообщений: 316
• Город: Москва Последний визит:
  Сегодня в 01:29

Сущность эффекта, открытого в 1879 г. американским физиком Э. Холлом, заключается в появлении разности потенциалов между гранями полупроводниковой пластины, через которую протекает ток и на которую воздействует перпендикулярное магнитное поле. Разность потенциалов прямо пропорциональна силе тока и квадрату магнитной индукции.

Эффект Холла широко применяется в бесконтактных датчиках тока. Другое направление — датчики перемещения, в которых элемент Холла крепится к неподвижному шасси, а собственно магнит находится на движущейся части исследуемого объекта. Поскольку выходной сигнал датчика Холла пропорционален индукции магнитного поля, а не скорости его изменения, это даёт серьёзное преимущество в точности по сравнению с аналогичными по назначению индуктивными датчиками.

Магниточувствительные элементы, использующие эффект Холла, обычно называют «датчиками Холла» (англ. «Hall Sensor»). Различают простые и интегральные датчики Холла. В последних кроме полупроводниковой пластины содержится встроенный усилитель-формирователь. Типовые параметры интегральных датчиков Холла: напряжение питания 2.5…5 В или 4.5… 18 В, ток потребления 8…20 мА, минимальная регистрируемая магнитная индукция 2… 10 мТл, выходной сигнал — аналоговый (модулированное по амплитуде напряжение) или цифровой (открытый коллектор, КМОП-элемент, импульсы ШИМ).

Датчики Холла – это маленькие электронные устройства, реагирующие на магнитное поле. Именно по ним синхронный двигатель узнает, в каком положении в данный момент времени пребывает ротор, и подает напряжение на определенные фазы. Вот зачем нужны датчики Холла в мотор-колесе – они отвечают за правильное чередование фаз и обеспечивают вращение мотора.

Итак обычно, в мотор-колесах размещено 3 датчика холла модели SS41F меняются все разом либо на такую же модель.

Аналоги которые упоминаются в интернете: TLE4945L.

Совершенно безразлично, какие у Вас моторы и ручки/педали газа — везде используются и/или могут использоваться эти датчики — SS41 в моторах и SS49 в ручках/педалях газа.

Тестируются датчики на МК(мотор-колесе) очень просто: Подавая на ток и вращая колесо на выходе будем снимать до 5В. К сожалению в РФ датчики достаточно дорогие. Поэтому я взял себе сразу небольшую партию вот здесь на Алике.

Будет время сниму видео по диагностике и замене датчиков хола в МК.

Источник

Зачем нужен датчик холла в электросамокате

С развитием электроники и мощных емкостных аккумуляторов самокаты и велосипеды стали оснащаться электродвигателями.

За их работу отвечает умная электроника. Статья даст подробное описание, что такое датчик Холла в электровелосипеде и электросамокате. Будет описано назначение этих устройств, принцип работы и способы устранения неисправностей.

Эффект холла

Прежде чем разобраться, для чего нужны датчики Холла в самокате, необходимо понимать, на каком эффекте основана его работа. Такой эффект был открыт Эдвином Холлом и получил свое название в честь его первооткрывателя. Именно он провел эксперимент с воздействием магнитного поля на электрический проводник. Суть эксперимента в следующем:

1. Две грани золотой пластины были подключены к электрическому току.
2. Пластину поместили между полюсами магнитов.
3. При воздействии магнитного поля, на 2 других гранях золотой пластины появился слабый электрический ток.

Данный опыт показал, что под воздействием магнитного поля формируется слабая, но постоянная разница потенциалов на поверхности проводника.

Современный элемент Холла отлично подходит для контроля положений вращающихся частей электродвигателя. Нашел он свое применение и в конструкции различных электросамокатов и электровелосипедов.

Электросамокат

Помимо электросамоката, принцип Холла используются в двигателе и ручке газа электровелосипеда. Оба этих транспортных средства конструктивно схожи: имеют синхронный трехфазный электродвигатель, блок контроля и ручку газа.

Ручка газа

В ручке газа электросамоката установлен элемент холла модели «SS49Е».

Работает система по следующему принципу:

1. Ручка оснащена постоянным магнитом. Магнит имеет равноименные полюса.
2. Внутри ручки, между постоянным магнитом закреплен аналоговый биполярный датчик Холла.
3. При проворачивании ручки, датчик смещается относительно магнитного поля, а значит меняется частота и напряжение электрического поля. Эти данные передаются на блок управления, который на основе выходного напряжения увеличивает или снижает количество оборотов электромотора устройства.

Датчик Холла в ручке газа достаточно надежен. Он представляет собой биполярный элемент с тремя выходами:

Датчик срабатывает только при воздействии магнитного поля. Проверить его работоспособность можно следующим образом:

1. На контакт « » подать напряжение 5 вольт.
2. Подключить красный щуп вольтметра к контакту «выход».
3. Черный щуп вольтметра подключить к контакту «-».
4. Подвести магнит к датчику.

Исправный элемент должен сработать при воздействии постоянного магнита и показать на выходе напряжение 5 вольт.

Двигатель

Электромотор электрического самоката также оснащен контроллерами Холла. Они установлены в колесе самоката. Всего их три. Электрические велосипеды и самокаты оснащаются датчиками «SS41» или их точными аналогами.

Работают элементы следующим образом:

1. В колесо установлен электрический трехфазный двигатель синхронного типа.
2. На поверхности статора установлена печатная плата с вмонтированными датчиками Холла.
3. Каждый датчик отвечает за одну фазу двигателя.
4. При подаче напряжения на обмотки двигателя, создается ЭДС при взаимодействии с постоянным магнитом.
5. Колесо начинает вращаться.
6. Для удерживания постоянных оборотов, контроллер посылает сигналы определенной частоты именно в момент прохождения ротора через магнитное поле.
7. Положение ротора в момент оборота определяется датчиками Холла.
8. Каждая обмотка в момент воздействия ротора, становится электрическим магнитом и открывает прохождение тока через датчик Холла.
9. Этот сигнал поступает на контроллер, и процесс повторяется.

Работа и вращение колеса осуществляется по правильной комбинации. Всего их 6. Происходит это так:

1. Контроллер подает « » на одну фазу двигателя.
2. Минус подается на фазу «2».
3. Третья фаза остается без напряжения.
4. Вращение создает чередование подачи напряжения. Теперь на фазу «-» поступает « », а на пустую фазу подается «-».

Именно за эту последовательность чередований и отвечает каждый датчик Холла, открываясь в момент появления магнитного поля на определенной фазе.

Датчики очень чувствительны к воздействию влаги, нагрузки и повышению температуры. В мотор-колесе, могут выйти из строя сразу все элементы или один из трех. Проверить датчики на работоспособность можно ранее описанным способом.

Дополнительное оборудование

По причине высокой скорости, электрические самокаты и велосипеды оснащаются дополнительным элементом Холла. Этот датчик отвечает за контроль скорости вращения колеса. Работает устройство по принципу считывания количества сигналов, поступающих от колеса самоката. Чем больше таких сигналов, тем выше скорость поступления импульсов от контроллера на колесо. Таким образом сохраняется интенсивность поступления сигналов, сохраняется скорость вращения.

Электрические велосипеды оснащаются дополнительной системой «PAS».

Система позволяет взаимодействовать педалям велосипеда с его электродвигателем. Работает механизм следующим образом:

1. Датчик Холла цифрового типа устанавливается на «каретку» велосипеда.
2. Ось этой «каретки» оснащена постоянными магнитами.
3. Вращая педали, владелец приводит в движение постоянные магниты.
4. Магниты вращаются вокруг датчика Холла.
5. Импульсный сигнал от датчика передается на блок контроля.
6. Блок, получив электрический импульс, передает на колесо напряжение заданной величины для запуска электрического двигателя.
7. Двигатель запускается и приводит в движение мотор-колесо.

Такая система способна работать без ручек газа, но является не безопасной. Мотор-колесо без дополнительного контроля может самопроизвольно увеличить скорость.

Характеристики и схемы подключения

Элементы Холла в конструкции электрических самокатов имеют разные характеристики. Из-за этого они не могут быть взаимозаменяемыми. Например, элемент Холла в ручке газа нельзя устанавливать на колесо.

Модель «SS41» имеет следующие характеристики:

1. Устанавливается только на колесо.
2. Относится к биполярному цифровому типу.
3. Рабочее напряжение 4.5–24 В.
4. Потребляемы ток 15 мА.
5. Выходной контакт имеет направление втекания тока.

Эти элементы стоят непосредственно на статоре двигателя.

Модель «SS49Е» для ручки газа. Характеристики:

1. Тип линейный.
2. 2.Рабочее напряжение 3.0–6.5 В.
3. Максимальный выходной ток 20 мА.
4. Время отклика 3 мс.
5. Аналогичные устройства на рынке — AH49E, SS-49(E), 49E.

Для обоих типов датчиков характерна рабочая температура в пределах 40–110 градусов. При замене неисправных датчиков очень важно обращать внимание, какие элементы используются в качестве аналогов. Они должны полностью совпадать по своим характеристикам с вышедшим из строя элементом.

Заключение

Датчики Холла для электрического транспорта имеют важное значение. Они помогают значительно сократить количество механических деталей и узлов. За счет установки миниатюрных устройств, производители существенно увеличивают рабочие характеристики и постоянную динамику вращения мотор-колеса таких транспортных средств.

Видео по теме

Источник

Разнообразие моделей

Большинство ручек газа совместимо с любыми управляющими контроллерами, т.к. все они подают 5 В и, как правило, поддерживают работу рычага газа на датчике Холла. Совместимость подтверждается наличием на управляющем контроллере 3 проводков для подсоединения к рычагу газа.

По размерам все модели рассчитаны на традиционную толщину руля 22,2 мм. По типу конструкции они бывают:

1. Курковые или рычажные – модели квадроциклетного типа, имеющие для регулировки скорости небольшой рычаг (язычок), который управляется большим пальцем. Дополнительно на таком элементе управления обычно присутствует кнопка включения/выключения электрокомпонентов и индикатор заряда АКБ. При длительных поездках использование рычажных моделей приводит к перенапряжению запястья.
2. На полную руку – модели скутерного или мотоциклетного типа, предусматривающие вращение почти всей рукоятки, кроме зафиксированной на руле основы. Некоторые модели дополнительно оснащаются замком зажигания и индикатором уровня заряда АКБ.
3. На полруки – устройства типа «грипшифт» с вращаемой частью в виде широкого кольца. Практичное решение, отличающееся удобством использования и простотой управления. Дополнительно на корпусе обычно присутствует индикатор заряда АКБ и кнопка включения/выключения электроники. Угол поворота подвижного кольца, как правило, достигает 70°.

Ремонт ручки газа электровелосипеда

Ремонтные действия подразумевают выявление и устранение причины неполадок. Чаще всего они заключаются в замене вышедшего из строя датчика Холла на работоспособный аналог серии SS49E. Явный признак неисправности датчика выглядит так: при включении электровелосипеда уровень заряда АКБ рукоятка показывает, но при добавлении газа ничего не происходит.

В таком случае нужно найти среди проводов контроллера разъем, к которому подключается ручка газа. Обычно от нее идет 6 проводов: 2 для кнопки включения, 1 для индикатора заряда и 3 для датчика Холла. Нужно подать питание на контроллер электровелосипеда и найти мультиметром 5-вольтную линию. Обычно это красный и черный провод, а 3-й подключенный на этой линии провод – сигнальный.

Чтобы проверить, поступает ли с него сигнал при добавлении газа, нужно поставить на него плюсовой контакт мультиметра. При вращении грипсы или повороте курка значение напряжения на выходе датчика Холла должно меняться. Его оно не меняется, значит, датчик Холла неисправен и подлежит замене. Для этого:

1. Разбирается ручка газа: снимается окошко, поддевается чем-то плоским и стягивается резиновая рубашка, аккуратно снимаются пластиковые фиксаторы-защелки. Главное – не спешить, чтобы не сломать их. Далее нужно снять возвратную пружину, открутить винтики и снять пластиковую крышку корпуса.
2. Внутри находятся кнопка включения, индикатор зарядки батареи и датчик Холла. Его нужно вынуть из посадочного места и посмотреть написанный на нем номер. Вместо неисправного датчика нужно поставить такой же, но исправный. С ножек датчика нужно снять термоусадку и отпаять провода. Далее – надеть новую термоусадку и подпаять выводы нового датчика. После пайки – подтянуть термоусадку к датчику и прогреть феном. Аналогично поступить со всеми 3-мя проводами.
3. Припаянный датчик Холла установить на место, и аккуратно уложить провода.
4. Перед сборкой ручки желательно обработать все трущиеся элементы смазкой без растворителей, чтобы уменьшить выработку на пластике и продлить срок службы органа управления.
5. Далее нужно правильно установить крышку корпуса, возвратную пружину, стакан, резиновую накладку, смотровое окошко и фиксирующую накладку.
6. Отремонтированную и собранную ручку газа остается только протестировать.

Наглядно процесс разборки и сборки ручки акселератора электровелосипеда с целью замены датчика Холла продемонстрирован в видео к этой статье.

Ручка газа

В ручке газа электросамоката установлен элемент холла модели «SS49Е».

Работает система по следующему принципу:

1. Ручка оснащена постоянным магнитом. Магнит имеет равноименные полюса.
2. Внутри ручки, между постоянным магнитом закреплен аналоговый биполярный датчик Холла.
3. При проворачивании ручки, датчик смещается относительно магнитного поля, а значит меняется частота и напряжение электрического поля. Эти данные передаются на блок управления, который на основе выходного напряжения увеличивает или снижает количество оборотов электромотора устройства.

Датчик Холла в ручке газа достаточно надежен. Он представляет собой биполярный элемент с тремя выходами:

Датчик срабатывает только при воздействии магнитного поля. Проверить его работоспособность можно следующим образом:

1. На контакт « » подать напряжение 5 вольт.
2. Подключить красный щуп вольтметра к контакту «выход».
3. Черный щуп вольтметра подключить к контакту «-».
4. Подвести магнит к датчику.

Исправный элемент должен сработать при воздействии постоянного магнита и показать на выходе напряжение 5 вольт.

Ручка газа full-twist

Если посмотреть ручки газа, которые заказываются на Aliexpress чаще всего, — окажется, что это Full-twist (поворачиваемая полностью).

Та часть, из которой выходит провод, крепится на руле при помощи шестигранника, а вся остальная часть вращается.

Единственное преимущество ручки газа этого типа, на мой взгляд, — ощутить себя «как на мотоцикле», но оно перекрывается её большим недостатком.

Огромный минус заключается в том, что за такую ручку невозможно надёжно держаться одновременно с управлением — если во время езды применяется экстренное торможение, велосипедист, двигаясь по инерции, может случайно повернуть её не в сторону отключения, а наоборот — в сторону увеличения газа. Но это по моим ощущениям и исходя из моего опыта.

Кроме того, если просто взять включенный электровелосипед за эту ручку, можно случайно её повернуть и велосипед поедет. Машинально пытаясь его при этом удержать, мы повернём ручку ещё больше. Такие случаи встречаются, причём не редко.

Ручки газа расширенной функциональности

Некоторые комплекты по электрификации велосипеда не содержат дисплея как отдельного компонента — его функцию выполняет дисплей или индикатор, встроенный в ручку газа.

Например, у этой ручки газа куркового типа есть переключатель для включения велосипеда и индикатор напряжения батареи.

Конечно, при использовании такой ручки газа без отдельного дисплея нельзя будет выбрать степень помощи при ассистентном режиме, но некоторые его просто не используют.

Другой вариант — ручка газа Full-twist со светодиодным индикатором уровня заряда батареи и кнопкой включения света. Хотя, на эту кнопку можно подключить функцию включения контроллера и тоже обойтись без дисплея.

В некоторых случаях вместо кнопки устанавливается замок со встроенными контактами — чтобы нельзя было включить электровелосипед без ключа.

На самом деле, разновидностей довольно много, не буду перечислять их все. Давайте лучше заглянем внутрь некоторых из них и посмотрим как там всё устроено.

Характеристики и схемы подключения

Элементы Холла в конструкции электрических самокатов имеют разные характеристики. Из-за этого они не могут быть взаимозаменяемыми. Например, элемент Холла в ручке газа нельзя устанавливать на колесо.

Модель «SS41» имеет следующие характеристики:

1. Устанавливается только на колесо.
2. Относится к биполярному цифровому типу.
3. Рабочее напряжение 4.5–24 В.
4. Потребляемы ток 15 мА.
5. Выходной контакт имеет направление втекания тока.

Эти элементы стоят непосредственно на статоре двигателя.

Модель «SS49Е» для ручки газа. Характеристики:

1. Тип линейный.
2. 2.Рабочее напряжение 3.0–6.5 В.
3. Максимальный выходной ток 20 мА.
4. Время отклика 3 мс.
5. Аналогичные устройства на рынке — AH49E, SS-49(E), 49E.

Для обоих типов датчиков характерна рабочая температура в пределах 40–110 градусов. При замене неисправных датчиков очень важно обращать внимание, какие элементы используются в качестве аналогов. Они должны полностью совпадать по своим характеристикам с вышедшим из строя элементом.

Шаг 2. подготовка платы к прошивке

Перед началом прошивки нужно изучить расположением всех контактов на плате контроллера гироскутера, в интернете нашел хорошую картинку с данной информацией:

Плата контроллера у меня на чипе GD32F103RCT6 (это аналог STM32).

Сначала необходимо припаять на плату контроллера конденсаторы 0,1-0,47 мкФ (2 шт.) и резисторы 2-10 кОм (2 шт.). Установка данных элементов на плату контроллера предназначена для устранения помех в проводах систем управления ручкой газа, без их установки может быть нестабильная работа и возможны ложные срабатывания при управлении. Ниже на фото показана установка данных элементов.

Ещё для подключения программатора к плате контроллера необходимо припаять гребенку на 3 контакта (можно на 4 контакта). Выход 3,3В мы не будем использовать при подключении программатора, так как может выйти из строя чип микроконтроллера (это советуют многие самодельщики).

Для удобства подключения платы для прошивки, вместо кнопки включения гироскутера, добавил переключатель на 2 положения (вкл. и выкл.). После прошивки нужно будет установить обратно стандартную кнопку для корректной работы платы.

Я же в итоге оставил и кнопку от гироскутера и переключатель, подключенными к плате, чтобы при необходимости снова прошить гироскутер ничего не перепаивать.

На этом подготовка платы к прошивке завершена.

Эффект холла

Прежде чем разобраться, для чего нужны датчики Холла в самокате, необходимо понимать, на каком эффекте основана его работа. Такой эффект был открыт Эдвином Холлом и получил свое название в честь его первооткрывателя. Именно он провел эксперимент с воздействием магнитного поля на электрический проводник. Суть эксперимента в следующем:

1. Две грани золотой пластины были подключены к электрическому току.
2. Пластину поместили между полюсами магнитов.
3. При воздействии магнитного поля, на 2 других гранях золотой пластины появился слабый электрический ток.

Данный опыт показал, что под воздействием магнитного поля формируется слабая, но постоянная разница потенциалов на поверхности проводника.

Современный элемент Холла отлично подходит для контроля положений вращающихся частей электродвигателя. Нашел он свое применение и в конструкции различных электросамокатов и электровелосипедов.

Подводим итог

Я провёл детство в обнимку с этой книжкой, но раскурить принципы работы бесколлекторников довелось только сейчас.

Оказывается, что шаговые моторы и вот такое коптерные моторчики — это (концептуально) одно и то же. Разница лишь в количестве фаз: шаговики (обычно, бывают исключения) управляются двумя фазами, сдвинутыми на 90°, а бесколлекторники (опять же, обычно) тремя фазами, сдвинутыми на 120°.

Разумеется, есть и другие, чисто практические отличия: шаговики рассчитаны на увеличение удерживающего момента и повторяемость шагов, в то время как коптерные движки на скорость и плавность вращения, что сказывается на количестве обмоток, подшипниках и т.п.

Update: красивая анимация от Arastas:

https://www.youtube.com/watch?v=7xRsFnd7jN8

Источник