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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Computadora de viaje para bicicleta eléctrica. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Hogar, hogar, hobby Presentamos a nuestros lectores una computadora de viaje basada en un microcontrolador PIC16F876A con sensor de corriente externo, diseñada para una bicicleta eléctrica. En su display muestra tanto los parámetros de conducción como el voltaje de la batería, la corriente, la potencia y el consumo de energía consumidos por la misma. El dispositivo está fabricado sobre una base de elementos accesibles y es fácil de replicar. Para controlar el modo de funcionamiento de las bicicletas eléctricas se utilizan varios instrumentos de medición. Los parámetros eléctricos se miden mediante analizadores de potencia [1, 2], los parámetros de movimiento se controlan mediante varios ciclocomputadores electrónicos [3] e incluso velocímetros mecánicos [4]. Incluso existen pantallas especiales para bicicletas eléctricas [5], que muestran todos los parámetros necesarios, pero que tienen un coste elevado. En base a esto, desarrollé una computadora de viaje para una bicicleta eléctrica en un microcontrolador PIC16F876A con un sensor de corriente externo. Principales características técnicas
La resolución de visualización del parámetro correspondiente se indica entre paréntesis. La computadora de viaje muestra la hora actual en incrementos de 1 minuto. El diagrama de la computadora de viaje se muestra en la Fig. 1. El microcontrolador DD2 (PIC16F876A-I/P) funciona desde un oscilador estabilizado por un resonador de cuarzo ZQ2 con una frecuencia de 8 MHz. Se proporciona el conector XP1 para programar el microcontrolador. Le conecté el programador PICkit2. El programa del microcontrolador fue desarrollado en el entorno gráfico Flowcode [6].
Las mediciones de voltaje y corriente se realizan utilizando el ADC interno de 10 bits del microcontrolador. Al medir voltaje, la señal del divisor de voltaje R5R9R12 se envía a la entrada analógica AN0 (RA0) del microcontrolador. Al medir la corriente, la caída de voltaje en el sensor de corriente Rш amplifica el amplificador operacional OPA241 (DA1). Desde la salida del amplificador operacional, la señal amplificada llega a la entrada analógica AN1 (RA1) del microcontrolador. La ganancia se establece recortando la resistencia R13 en el circuito de retroalimentación del amplificador operacional. En lugar de OPA241, se puede usar casi cualquier amplificador operacional de riel a riel en un paquete SO-8, por ejemplo, OPA340 o TS507. El programa calcula el consumo de energía y electricidad en función de los valores medidos de corriente y voltaje. Como sensor de corriente remoto se utilizó una derivación de medición estándar 75SHISV.2-0.5-15 con una caída de voltaje de 75 mV a una corriente de 15 A. Como reemplazo, se puede usar cualquier derivación estándar con una resistencia de 5... 10 mOhm o uno similar hecho en casa [7]. La computadora de viaje está alimentada por un regulador de voltaje lineal formado por el transistor regulador VT1 y el microcircuito TL431ID (DA2). Se instala un circuito VD1R10C6C7 en el circuito de alimentación, lo que reduce la interferencia creada por un motor eléctrico en funcionamiento. Las resistencias R16 y R17 aseguran una distribución uniforme de voltaje entre los condensadores C6 y C7. El voltaje de entrada máximo permitido (voltaje de la batería) depende del voltaje colector-emisor permitido del transistor VT1, su disipación de potencia permitida, la calidad de la disipación de calor y la potencia liberada en las resistencias R19-R22. Con los elementos estabilizadores indicados en el diagrama, el voltaje de la batería no debe exceder los 75 V. Sin embargo, el dispositivo es capaz de mostrar valores de hasta 102,3 V en el indicador. La computadora de viaje está fabricada sobre una placa de circuito impreso de una cara hecha de fibra de vidrio de 1,5 mm de espesor. En la figura 2 se muestra un dibujo de los conductores de la placa de circuito impreso y la disposición de los elementos en ella. 3 y fig. 4. En la figura. XNUMX muestra su apariencia.
En la parte frontal de la placa hay un microcontrolador PIC16F876A, un resonador de cuarzo ZQ2, un chip de reloj en tiempo real DS1307, resistencias de sintonización, un transistor VT1, un conector XP1 (bloque de pines angulares PLS-5R) y un bloque PLS-14. para conectar el indicador HG1. La parte coincidente del conector, el bloque de enchufe PBS-1, está soldada en los orificios de montaje del indicador HG14. En el soporte BH-1 hay instalada una batería de litio de 2032V G3 CR642. Todos los demás elementos están montados en el lado de los conductores impresos. Un resonador de cuarzo cilíndrico ZQ1 (32768 Hz) está soldado en los orificios del lado de los conductores impresos junto a los pines 1 y 2 del microcircuito DD1. La parte superior de su cuerpo está soldada a una sección de lámina conectada a un cable común. La placa del ordenador de viaje se fija a la placa LCD sobre dos soportes metálicos de 10...12 mm de altura mediante tornillos M3. Se utilizan resistencias y condensadores de tamaño estándar 120b para montaje en superficie. Los condensadores C6 y C7 son de óxido de tantalio para montaje en superficie en un tamaño de bastidor E. Se pueden sustituir por otros condensadores del mismo tamaño con una capacidad de 6,8...22 μF para una tensión de 35 V. Los condensadores restantes son de tamaño cerámico. 1206 o 0805. Un reemplazo para el transistor npn BD139 en un estabilizador de voltaje puede ser otro transistor de la misma estructura en un paquete TO-126 con un voltaje colector-emisor permitido de más de 80 V, por ejemplo, BD179, MJE182 2N5192, BF469, KT817G. Debajo de la carcasa del transistor se coloca una tira de lámina fina de cobre o aluminio con un área de aproximadamente 6 cm.2, sirviendo como disipador de calor. El transistor se fija a la placa con un tornillo y una tuerca M3. Para reducir el error de medición derivación Rш, debe ubicarse lo más cerca posible del terminal negativo de la batería. Todas las conexiones a la computadora de viaje se pueden realizar con cables de pequeña sección transversal. Para conectar el interruptor de láminas SF1 (sensor de trayectoria), desvíe R a la computadora de viajeш, y batería GB1, se utiliza un conector PC7TV no mostrado en el esquema, instalado en la caja del ordenador de viaje. El interruptor de láminas se tomó de un ciclocomputador electrónico averiado. Los parámetros de la computadora de viaje se muestran en una pantalla LCD WH1604A de cuatro líneas con una tensión de alimentación de 5 V sin retroiluminación. Su ausencia se explica por la elevada corriente consumida por la retroiluminación (220 mA), lo que provocaría un sobrecalentamiento del transistor VT1. En la pantalla LCD se muestran simultáneamente siete parámetros: voltaje, corriente, cantidad de electricidad consumida, hora actual, velocidad, kilometraje total y consumo específico de energía eléctrica desde el momento en que se enciende la computadora de viaje (ver Fig. 4). El valor de la velocidad se muestra en la pantalla mediante pseudografía. Esto hizo posible llevar la altura de los dígitos a dos líneas, lo que hizo mucho más fácil leer la velocidad en la pantalla. La computadora de viaje se controla mediante los botones SB1 “M” (configurar los minutos), SB2 “H” (configurar las horas) y SB3 “P” (modo de visualización). Pulsando sucesivamente el botón SB3 en la esquina inferior derecha de la pantalla, en lugar del consumo específico de energía eléctrica (Fig. 5,a), la velocidad media (Fig. 5,b), el kilometraje diario (Fig. 5,c ), la carga de la batería (Fig. 5,d) o la potencia consumida por el motor eléctrico (Fig. 5,e).
Cuando mantiene presionado el botón SB3 durante más de 5 s, el programa ingresa al modo para configurar la circunferencia de la rueda (Fig. 5, e). Al mantener presionado este botón, la circunferencia de la rueda cambia en pasos de 1 cm, desde 201 a 215 cm (rueda de 26 pulgadas). Cuando el dispositivo se enciende inicialmente, la circunferencia de la rueda se establece en 210 cm. 5 s después de soltar el botón SB3, se sale del modo de configuración de la circunferencia de la rueda y el valor establecido se escribe en la EEPROM del microcontrolador. Al programar el microcontrolador, es necesario escribir ceros en las primeras cinco celdas EEPROM (Fig. 6) para establecer el valor inicial de la distancia recorrida en cero. Si no se hace esto, el kilometraje será de 1525,7 km.
El programa guarda la distancia recorrida en la EEPROM del microcontrolador 3 segundos después de que se detiene la bicicleta eléctrica. Para indicar el momento de la grabación, aparece un símbolo de asterisco en la esquina superior derecha de la pantalla LCD durante 0,3 s. Cuando se corta la energía, el programa restablece los valores de consumo específico de energía eléctrica, velocidad promedio y kilometraje diario. Para configurar el dispositivo, en lugar de una batería, puede utilizar una fuente de alimentación de laboratorio con una tensión de salida de 25...50 V y una corriente de carga permitida de al menos 5 A. Como equivalente de carga, puede utilizar un potente Resistencia bobinada con una resistencia de 5...10 Ohmios. Configure el dispositivo en el siguiente orden. Primero, calibra su voltímetro. Para hacer esto, se suministra voltaje al dispositivo desde una batería o desde una fuente de energía de laboratorio, monitoreándolo con un voltímetro digital preciso. Al cambiar la resistencia de la resistencia de sintonización R9, se logran las mismas lecturas entre el voltímetro estándar y el dispositivo que se está ajustando. A continuación se calibra el molinete. Se conecta un amperímetro digital preciso en serie con la carga. Al aplicar la tensión de alimentación, cambiando la resistencia de la resistencia de sintonización R13, se logran las mismas lecturas entre el amperímetro estándar y el dispositivo que se está ajustando. Si es necesario, seleccionando la resistencia R25 se establece el contraste óptimo de la imagen en el indicador. La computadora de viaje se puede instalar en cualquier caja de plástico o metal adecuada. Archivo de placa de circuito de computadora de viaje en formato Sprint Layout 5.0 y programa de microcontrolador: ftp://ftp.radio.ru/pub/2016/05/tripcomp.zip. Literatura
Autor: A. Nefediev
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