Турбо -тренер генераторы: 6 қадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:22

Электр қуатын педальмен өндіру мені әрқашан қызықтырды. Міне, менің көзқарасым осы.

1 -қадам: бірегей сату нүктесі

Мен VESC6 мотор контроллерін және регенеративті тежегіш ретінде жұмыс істейтін 192 кВ -тық шығынды қолданамын. Бұл бірегей, өйткені педаль генераторлары бар, бірақ бұл жобаның тағы бір бөлігі бар деп ойлаймын.

Жолда велосипед тебу кезінде сізде инерция болады және бұл революция кезінде педальдардың айналуын өте тұрақты етеді. Турбо жаттықтырушылардың инерциясы өте аз, сондықтан педальды басқанда дөңгелекті тездетеді/баяулатады және бұл табиғи емес сияқты. Бұл жылдамдықтың ауытқуын жою үшін маховиктер қолданылады. Стационарлық велосипедшілердің салмағы бір тонна.

Мен бұл мәселенің балама шешімін ойлап таптым. Қозғалтқыш реттегіші «тұрақты жылдамдық режимінде» озып шығушыны айналдыруға арналған. Arduino UART арқылы VESC6 -ға қосылады және қозғалтқыш тогын оқиды (ол дөңгелектің айналу моментіне тура пропорционалды). Arduino инерцияны имитациялау және жолда велосипедпен жүруді сүйреу үшін қозғалтқыштың айналу жиілігін біртіндеп реттейді. Ол тіпті дөңгелектің айналуын қамтамасыз ету үшін мотор ретінде жұмыс жасай отырып, төбеден еркін айналуды модельдеуге болады.

Бұл керемет жұмыс істейді, мұны жоғарыдағы қозғалтқыштың айналу жиілігін көрсететін график көрсетеді. Мен 2105 секундтың алдында велосипед тебуді тоқтаттым. Келесі 8 секунд ішінде дөңгелектің айналу жылдамдығы біршама төмендейді, егер сіз сәл көлбеу педальды тоқтатсаңыз.

Педальды соққылармен жылдамдықтың аздап өзгеруі әлі де бар. Бірақ бұл өмірге де қатысты және дұрыс имитацияланған.

2 -қадам: Қуат шығуын тексеру

Велосипедпен жүру - механикалық жұмысты орындаудың ең тиімді әдісі. Мен нақты уақыттағы қуатты өлшеу үшін VESC құралын қолдандым. Мен велосипедпен жүрместен бұрын 2 минут ішінде көрсеткіштерді нөлге айналдырдым. Мен педальды 30 минут ұстай алар едім деп ойлаймын.

2 минуттан кейін мен 6,15 Wh өндіргенімді көре аласыз. Бұл 185 Вт орташа қуатына сәйкес келеді, менің ойымша, бұл шығындарды ескере отырып жақсы.

Жоғарыдағы графиктен қозғалтқыш токтарын көруге болады. Олар VESC6 көмегімен педальмен айналысатын тербелмелі моментке қарамастан тұрақты қозғалтқыш айналу жиілігін ұстап тұру үшін тез реттеледі.

Педальды тоқтату кезінде қозғалтқыш доңғалақтың айналуын қамтамасыз ету үшін аз ғана энергия шығындай бастайды. Кем дегенде, Arduino сіздің педаль жасамайтыныңызды байқамайынша және қозғалтқышты мүлде тоқтатады. Батареяның ток күші тоқтағанға дейін нөлге жуық болады, сондықтан доңғалақты белсенді айналдыру үшін қуат максимум екі ватт болуы керек.

3 -қадам: тиімділікті қарау

VESC6 қолдану тиімділікті едәуір жақсартады. Ол қозғалтқыштың айнымалы ток қуатын тұрақты көпірге арналған түзеткіштен әлдеқайда жақсы түрлендіреді. Менің ойымша, бұл 95% тиімді.

Үйкеліс жетегі тиімділікке қатысты әлсіз нүкте шығар. 5 минут велосипедпен жүргеннен кейін мен термалды суреттер түсірдім.

Қозғалтқыш 10 градус бөлмеде шамамен 45 градус Цельсийге дейін көтерілді. Велосипед шинасы да жылуды тарататын еді. Белбеу жүйелері бұл турбогенератордан бұл тұрғыда асып түседі.

Мен орташа 180 Вт болатын екінші 10 минуттық тест жасадым. Осыдан кейін қозғалтқыш тым ұзақ ыстыққа тиіп кетпеді. Мүмкін шамамен 60 градус. 3D басып шығарылған пластиктен жасалған болттардың кейбірі босатылды! Сонымен қатар қоршаған қабатта қызыл резеңке шаңнан жасалған жұқа пленка болды. Үйкеліс жетек жүйесі сорады!

4 -қадам: инерция мен апаруды модельдеу

Бағдарламалық қамтамасыз ету өте қарапайым және GitHub -да. Жалпы функция мына жолмен анықталады:

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

Бұл әсер етуші күшке негізделген RPM келесі нүктесін қадамдық түрде реттейді (яғни, біздің жылдамдығымызды). Бұл секундына 25 рет жұмыс істейтіндіктен, ол уақыт ішінде күшті тиімді түрде біріктіреді. Жалпы күш келесідей модельденеді:

Force = Pedal_Force - Laminar_Drag - Turbulent_Drag - Gradient_Force

Жылжымалы қарсылық градиент терминіне кіреді.

5 -қадам: Бірнеше басқа зеріктік нүктелері

RPM жылдамдығын жақсарту үшін мен VESC -тің PID жылдамдығын басқару параметрлерін реттеуім керек болды. Бұл жеткілікті оңай болды.

6 -қадам: Мен не білдім

Мен үйкелісті қозғаушы механизмдер сорғыш екенін білдім. Бар болғаны 20 минуттық велосипедтен кейін шиналардың тозуы мен резеңке шаңын көремін. Олар да тиімсіз. Қалған жүйе арманға айналады. Менің ойымша, роторлы генератор 10-20% қосымша тиімділікке қол жеткізе алады, әсіресе жоғары айналу жиілігімен. Жоғары айналу жиілігі қозғалтқыш токтарын азайтады және жоғары кернеуді шығарады, менің ойымша, бұл жағдайда тиімділікті жақсартады.

Менің үйімде атмосфералық белбеу жүйесін орнатуға орын жоқ.