Turbo Trainer Generator: 6 քայլ

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:45

Ոտնակով էլեկտրաէներգիա արտադրելը ինձ միշտ գրավել է: Ահա իմ վերաբերմունքը դրա վերաբերյալ:

Քայլ 1: Վաճառքի եզակի կետ

Ես օգտագործում եմ VESC6 շարժիչի վերահսկիչ և 192KV գերազանցող, որն աշխատում է որպես վերականգնող արգելակ: Սա բավականին յուրահատուկ է, քանի որ գնում են ոտնակ գեներատորներ, բայց այս նախագծում կա ևս մի հատված, որը, կարծում եմ, նոր է:

Cyանապարհին հեծանիվ վարելիս դուք իներցիա ունեք, ինչը հեղափոխության ընթացքում պեդալների պտույտը շատ անփոփոխ է պահում: Turbo մարզիչները շատ քիչ իներցիա ունեն, այնպես որ ոտնակներին հրելիս անիվն արագ արագանում/դանդաղում է, և դա անբնական է թվում: Թռչող անիվներ են օգտագործվում `փորձելով հարթել արագության այս տատանումները: Այս պատճառով ստացիոնար հեծանիվ վարժեցնողները կշռում են մեկ տոննա:

Ես այլընտրանքային լուծում եմ գտել այս խնդրի համար: Շարժիչի վերահսկիչը կազմաձևված է, որպեսզի պտտեցնի առաջընթացը «հաստատուն արագության ռեժիմում»: Arduino- ն UART- ի միջոցով միանում է VESC6- ին և կարդում շարժիչի հոսանքը (որն ուղիղ համեմատական է անիվի ոլորող մոմենտին): Arduino- ն աստիճանաբար կարգավորում է շարժիչի RPM- ի սահմանաչափը `իներցիան մոդելավորելու և ճանապարհին հեծանիվ վարելու փորձը քաշելու համար: Այն նույնիսկ կարող է նմանակել բլրի վրայով ազատ շարժվելը ՝ աշխատելով որպես շարժիչ, որպեսզի անիվը պտտվի:

Այն փայլուն է աշխատում, ինչպես վկայում է վերևի գծապատկերը, որը ցույց է տալիս շարժիչի RPM- ը: Ես դադարեցի հեծանիվ վարել 2105 վայրկյանից անմիջապես առաջ: Դուք կարող եք տեսնել առաջիկա 8 վայրկյանների ընթացքում, երբ անիվի արագությունը աստիճանաբար նվազում է այնպես, ինչպես եթե մի փոքր թեքությամբ դադարեցնեիք ոտնակներով շարժվելը:

Ոտնաթաթի հարվածներով արագության դեռ շատ փոքր տատանումներ կան: Բայց դա նաև ճշմարիտ է կյանքի համար և ճիշտ է մոդելավորված:

Քայլ 2: Էլեկտրաէներգիայի թողարկման փորձարկում

Հեծանվավազքը մեխանիկական աշխատանք կատարելու ամենաարդյունավետ միջոցն է: Ես օգտագործել եմ VESC գործիքը `իրական ժամանակի էներգիայի ելքը չափելու համար: Հեծանվավազքից առաջ ընթերցումները զրոյացրել եմ ուղիղ 2 րոպե: Պեդալ արեցի այնպիսի ուժգնությամբ, որը, կարծում եմ, կարող էի պահպանել մոտ 30 րոպե:

2 րոպե անց կարող եք տեսնել, որ ես արտադրել եմ 6,15 Wh: Ինչը համապատասխանում է միջին հզորության 185 Վտ -ի: Կարծում եմ, որ դա բավականին լավ է `հաշվի առնելով կորուստները:

Շարժիչի հոսանքները կարող եք տեսնել վերևի գրաֆիկում: Նրանք արագորեն ճշգրտվում են VESC6- ի կողմից `շարժիչի կայուն RPM- ն պահպանելու համար, չնայած ոտնակավորության կողմից գործադրվող տատանվող ոլորող մոմենտին:

Երբ pedaling- ը դադարում է, շարժիչը սկսում է մի փոքր էներգիա սպառել ՝ անիվը պտտելու համար: Առնվազն մինչև Arduino- ն նկատի, որ դու ոտնակ չես անում և ընդհանրապես կանգնեցնի շարժիչը: Մարտկոցի հոսանքը, ըստ երևույթին, գրեթե զրոյական է անջատումից անմիջապես առաջ, այնպես որ հզորությունը պետք է լինի առավելագույնը մի քանի վտ, որպեսզի անիվը իրականում ակտիվորեն պտտվի:

Քայլ 3: Նայեք արդյունավետությանը

VESC6- ի օգտագործումը զգալիորեն բարելավում է արդյունավետությունը: Այն շարժիչի AC հոսանքը զգալիորեն ավելի լավ է փոխարկում DC- ի, քան կամրջի լրիվ ուղղիչ սարքը: Ես կարծում եմ, որ այն ավելի քան 95% արդյունավետ է:

Շփման շարժիչը թերևս թույլ կողմն է արդյունավետության առումով: 5 րոպե հեծանիվ վարելուց հետո ես որոշ ջերմային պատկերներ արեցի:

10 աստիճանի սենյակում շարժիչը հասել է մոտ 45 աստիճանի ջերմաստիճանի: Հեծանիվների անվադողը նույնպես կթուլացներ ջերմությունը: Գոտու վրա հիմնված համակարգերն այս առումով կգերազանցեն այս տուրբո գեներատորին:

Ես երկրորդ 10 րոպեանոց փորձարկումն արեցի, որի միջին արժեքը 180 Վտ էր: Դրանից հետո շարժիչը շատ տաք էր երկար շոշափելու համար: Հավանաբար մոտ 60 աստիճան: Եռաչափ տպված պլաստիկի պտուտակներից մի քանիսը թուլացել են: Շրջապատող հատակին կար նաև կարմիր ռետինե փոշու բարակ շերտ: Շփման շարժիչային համակարգերը տհաճ են:

Քայլ 4: Իներցիայի և քաշման մոդելավորում

Theրագիրը բավականին պարզ է և այստեղ է GitHub- ում: Ընդհանուր գործառույթը որոշվում է այս տողով.

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

Սա աստիճանաբար ճշգրտում է հաջորդ RPM- ի սահմանման կետը (այսինքն. Մեր արագությունը) `հիմնված գործադրված ուժի վրա: Քանի որ սա աշխատում է 25 անգամ/վայրկյանում, այն ժամանակի ընթացքում արդյունավետ կերպով ինտեգրում է ուժը: Ընդհանուր ուժը մոդելավորվում է այսպես.

Force = Pedal_Force - Laminar_Drag - Turbulent_Drag - Gradient_Force

Շարժակազմի դիմադրությունն ըստ էության ներառված է գրադիենտ տերմինի մեջ:

Քայլ 5: Մի քանի այլ ձանձրալի կետեր

Ես ստիպված էի հարմարեցնել VESC- ի PID արագության կառավարման պարամետրերը `ավելի լավ RPM պահելու համար: Դա բավական հեշտ էր:

Քայլ 6: Այն, ինչ ես սովորել եմ

Ես սովորել եմ, որ շփման շարժիչ մեխանիզմները ծծում են: Հեծանիվ վարելուց ընդամենը 20 րոպե անց ես տեսնում եմ անվադողերի տեսանելի մաշվածություն և ռետինե փոշի: Նրանք նույնպես անարդյունավետ են: Մնացած համակարգը երազում է: Ես կարծում եմ, որ գոտիով աշխատող գեներատորը կարող է ստանալ լրացուցիչ 10-20% արդյունավետություն, հատկապես ավելի բարձր RPM- ների դեպքում: Ավելի բարձր RPM- ն կնվազեցնի շարժիչի հոսանքները և կարտադրի ավելի բարձր լարման, ինչը, կարծում եմ, այս դեպքում կբարձրացնի արդյունավետությունը:

Ես իմ տանը բավականաչափ տարածք չունեմ գոտիով պայմանավորված ատոմատեխնիկա տեղադրելու համար: