מחולל טורבו מאמן: 6 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:11

ייצור חשמל באמצעות כוח דוושה תמיד ריתק אותי. הנה דעתי בנושא.

שלב 1: נקודת מכירה ייחודית

אני משתמש בבקר מנוע VESC6 וברץ 192KV שעובד כבלם מחודש. זה די ייחודי כמו מחוללי דוושות, אבל לפרויקט הזה יש חלק נוסף שלדעתי הוא חדש.

בעת רכיבה על כביש יש לך אינרציה וזה שומר על סיבוב הדוושות קבוע מאוד לאורך כל מהפכה. למאמני הטורבו יש מעט מאוד אינרציה ולכן כשדוחפים על הדוושות הגלגל מאיץ/מאט במהירות וזה מרגיש לא טבעי. גלגלי תנופה מועסקים בניסיון להחליק את תנודות המהירות הללו. מאמני אופניים נייחים שוקלים טון מסיבה זו.

חשבתי על פתרון חלופי לבעיה זו. בקר המנוע מוגדר לסובב את הרץ ב"מצב מהירות קבועה ". הארדואינו מתחבר ל- VESC6 באמצעות UART וקורא את זרם המנוע (שהוא ביחס ישר למומנט הגלגל). ה- Arduino מתאים את נקודת ההתחלה של סל"ד המנוע בהדרגה כדי לדמות את האינרציה וגרירה שתחווה ברכיבה על כביש. זה יכול אפילו לדמות גלגל חופשי במורד גבעה על ידי פעולה כמנוע כדי לשמור על גלגל מסתובב.

זה עובד בצורה מבריקה כפי שמעידים הגרף למעלה המציג את סל ד המנוע. הפסקתי לרכוב קצת לפני 2105 שניות. אתה יכול לראות במהלך 8 השניות הבאות, מהירות הגלגל יורדת בהדרגה בדיוק כפי שהייתה אם היית מפסיקה לדווש במעלה שיפוע קלה.

עדיין יש וריאציות מהירות קלות מאוד עם משיכות הדוושה. אבל זה גם נכון לחיים ומדומה נכון.

שלב 2: בדיקת תפוקת חשמל

רכיבה על אופניים היא הדרך היעילה ביותר לביצוע עבודות מכניות. השתמשתי בכלי VESC למדידת תפוקת הספק בזמן אמת. אפסתי את הקריאות לפני רכיבה על אופניים למשך 2 דקות בדיוק. דוושתי בעוצמה שלדעתי יכולתי לשמור עליה במשך כ -30 דקות.

לאחר 2 דקות אתה יכול לראות שהפקתי 6.15 וואט. מה שמתאים לתפוקת הספק ממוצעת של 185 W. אני חושב שזה די טוב בהתחשב בהפסדים הכרוכים בכך.

אתה יכול לראות את זרמי המנוע בגרף למעלה. הם מותאמים במהירות על ידי VESC6 כדי לשמור על סל ד מנוע קבוע למרות המומנט המשתנה שמפעילה הדוושה.

כאשר הדוושה מפסיקה המנוע מתחיל לצרוך מעט כוח בכדי שהגלגל יסתובב. לפחות עד שהארדואינו מבחין שאתה לא מדווש ועוצר את המנוע לגמרי. נראה כי זרם הסוללה כמעט אפס ממש לפני הכיבוי, כך שהספק חייב להיות לכל היותר כמה וואט כדי למעשה לסובב את הגלגל באופן פעיל.

שלב 3: הסתכלות על היעילות

השימוש ב- VESC6 משפר מאוד את היעילות. הוא ממיר את כוח AC של המנוע להספק DC טוב בהרבה מאשר מיישר גשר מלא. אני חושב שזה יעיל ביותר מ- 95%.

כונן החיכוך הוא כנראה נקודת התורפה בכל הנוגע ליעילות. לאחר רכיבה על אופניים במשך 5 דקות צילמתי כמה תמונות תרמיות.

המנוע הגיע לכ -45 מעלות צלזיוס בחדר של 10 מעלות. גם צמיג האופניים היה מפיץ חום. מערכות מונעות חגורות יעלו על מחולל הטורבו הזה בהקשר זה.

עשיתי בדיקה נוספת של 10 דקות בממוצע 180 וואט. לאחר מכן המנוע היה חם מכדי לגעת בו במשך זמן רב. כנראה בערך 60 מעלות. וחלק מהברגים דרך הפלסטיק המודפס בתלת מימד התרופפו! על הרצפה מסביב היה גם סרט דק של אבק גומי אדום. מערכות הנעה לחיכוך מבאסות!

שלב 4: סימולציה של אינרציה וגרירה

התוכנה פשוטה למדי ונמצאת כאן ב- GitHub. הפונקציה הכוללת נקבעת לפי שורה זו:

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

זה מתאים באופן הדרגתי את נקודת ההתחלה של הסל ד הבא (כלומר המהירות שלנו) בהתבסס על הכוח המדומה המופעל. מכיוון שזה פועל 25 פעמים/שנייה זה למעשה שילוב הכוח לאורך זמן. הכוח הכולל מדומה כך:

Force = Pedal_Force - Laminar_Drag - Turbulent_Drag - Gradient_Force

ההתנגדות לגלגול כלולה במהותה במונח השיפוע.

שלב 5: עוד כמה נקודות משעממות

הייתי צריך להתאים את הפרמטרים של בקרת מהירות PID של ה- VESC כדי לקבל אחיזות סל ד טובות יותר. זה היה מספיק קל.

שלב 6: מה שלמדתי

למדתי שמנגנוני הנעה לחיכוך מבאסים. לאחר 20 דקות בלבד של רכיבה על אופניים אני יכול לראות שחיקת צמיגים גלויה ואבק גומי. הם גם לא יעילים. שאר המערכת פועלת בחלום. אני מעריך כי גנרטור מונע חגורות יכול לקבל יעילות נוספת של 10-20% במיוחד עם סל"ד גבוה יותר. סל"ד גבוה יותר יפחית את זרמי המנוע וייצר מתח גבוה יותר שלדעתי ישפר את היעילות במקרה זה.

אין לי מספיק מקום בבית כדי להתקין כספומט מערכת מונע חגורות.