Chuyển đổi xe đạp điện tự làm với giá rẻ

vietleather 21 Tháng Tám, 2021

0 17 6 minutes read

Vào năm 2009, tôi đã viết trong những trang này về những nỗ lực của mình trong việc lắp thêm một động cơ điện vào một chiếc xe đạp — một dự án liên quan đến việc bỏ ra một khoản tiền đáng kể và nhiều giờ trong một cửa hàng máy móc sau một chiếc máy tiện. Vào thời điểm đó, xe đạp điện vẫn còn khá xa lạ, ít nhất là ở Hoa Kỳ, vì vậy nó có vẻ xứng đáng với chi phí và công sức xây dựng của riêng tôi. Tua nhanh hàng chục năm. Tính sẵn có của xe đạp điện và số lượng người đi xe đạp đã bùng nổ. Việc chuyển đổi xe đạp điện và xe đạp điện có mục đích sử dụng động cơ trung tâm hiện đang trở nên phổ biến. Tuy nhiên, có một điều không thực sự thay đổi là chi phí. Nếu bất cứ điều gì, nó đã tăng lên. Hãy xem xét hai chiếc xe đạp điện được mô tả trong chuyên mục Gizmo của tháng này, mỗi chiếc có giá hàng nghìn đô la. Điều đó khiến tôi suy nghĩ, việc thực hiện một chuyển đổi đơn giản bây giờ sẽ khó đến mức nào và tốn bao nhiêu? Nhờ một số phát triển kỹ thuật và thương mại gần đây, tôi đã có thể nghĩ ra một bản chuyển đổi xe đạp điện tử với chi phí ít hơn 200 đô la Mỹ mà vẫn hoạt động một cách ấn tượng. Cách tiếp cận mà tôi đã áp dụng là đơn giản về mặt cơ học mà bạn có thể làm được. Nó sử dụng một động cơ “outrunner” được thiết kế cho ván trượt điện. Với những người chạy nhanh hơn, trường hợp của động cơ quay. Việc lái xe đạp chỉ cần gắn nó vào khung sao cho vỏ xe tiếp xúc với bánh sau. Tôi đã đọc về những cách sắp xếp truyền động ma sát như vậy và đã theo dõi công việc của một người đi xe đạp ở Úc tên là Kepler, người đã phát minh ra một giá đỡ có khớp nối thông minh cho phép động cơ rút lại khỏi bánh xe khi không sử dụng lực. Anh ấy đã bán bộ dụng cụ cho thú cưỡi của mình với số lượng nhỏ. Nhưng cách tiếp cận mới nhất của Kepler giữ cho động cơ tiếp xúc liên tục với bánh xe, cho phép phanh tái tạo. Tôi nghĩ: “Điều gì có thể dễ dàng hơn?” Vì vậy, tôi đã mua một động cơ chạy điện được thiết kế cho ván trượt điện với giá 88 đô la và tạo một giá đỡ cho nó từ một vài mảnh nhôm vụn. Động cơ gắn vào xe đạp của tôi dưới các thanh răng, ngay phía sau giá đỡ phía dưới. Ở vị trí đó, nó hầu như không thể nhìn thấy được. Mặc dù sẽ rất tuyệt nếu tạo ra một cơ chế điều khiển bằng lò xo nào đó để kiểm soát lực đẩy của động cơ vào lốp, nhưng tôi vẫn giữ mọi thứ đơn giản: Tôi chỉ làm xẹp lốp một chút, vặn chặt động cơ vào đúng vị trí và bơm lại lốp. Hầu hết các thành phần đều rẻ và sẵn có. Phần duy nhất tôi cần để chế tạo là một giá đỡ bằng nhôm cho động cơ . James Provost Tiếp theo tôi cần quyết định chọn bộ điều khiển tốc độ điện tử (ESC) để cấp nguồn cho động cơ. Vì vậy, tôi đã tận dụng Dự án VESC mã nguồn mở do Benjamin Vedder tạo ra. Công việc của anh ấy bao gồm phần cứng phức tạp và phần sụn liên quan, cũng như phần mềm cấu hình phức tạp. Việc trở thành một thiết kế mã nguồn mở chắc chắn sẽ khiến giá của phần cứng này giảm xuống: Bộ điều khiển tôi mua chỉ trả lại cho tôi 85 đô la. Tất nhiên, yếu tố thiết yếu thứ ba của bất kỳ chiếc xe đạp điện nào là pin. Ở đây, tôi đã tận dụng lợi thế của việc đã sở hữu một chiếc máy cắt cỏ chạy điện, nhận ra rằng pin 40 volt, 4 ampe giờ mà tôi có cho nó sẽ hoạt động tốt. Tất cả những gì cần thiết là một bộ chuyển đổi phù hợp, tôi đã mua với giá 18 đô la từ Terrafirma Technology, một công ty được thành lập bởi một kỹ sư tên là Michael House, người đã kinh doanh cung cấp bộ chuyển đổi in 3D cho những người muốn sử dụng lại pin công cụ điện lithium-ion . Trên tay lái có ba nút điều khiển: một công tắc điều chỉnh tạm thời được vận hành bởi ngón tay cái bên phải của tôi và hai cảm biến hiệu ứng Hall, được chuyển đổi khi tôi bóp cần phanh, được tôi dán các nam châm neodymium nhỏ vào. Các công tắc này được kết nối với Arduino Nano, sẽ gửi tín hiệu thích hợp đến bộ điều khiển tốc độ. Việc không có tiếng ồn, kết hợp với vị trí kín đáo của động cơ và các bộ phận khác, khiến khó ai có thể nhận ra rằng tôi đang ngồi trên một chiếc xe đạp điện. Phần thách thức nhất của dự án này là tìm ra cách cấu hình ESC. Phần mềm của Vedder có chứa các “thuật sĩ” để trợ giúp, nhưng nó vẫn phức tạp. Việc sử dụng nó buộc tôi phải xem xét sự khác biệt giữa amps động cơ và amps pin cũng như những ưu điểm và nhược điểm của việc điều khiển động cơ bằng cách đặt dòng động cơ mục tiêu hoặc bằng cách thay đổi chu kỳ làm việc được áp dụng. Tôi đã quyết định kiểm soát dòng điện của động cơ, điều này tôi điều chỉnh bằng công tắc điều khiển bằng ngón tay cái trên ghi đông. Bóp phanh sau (mà tôi thường hiếm khi sử dụng trên xe đạp đường trường) áp dụng một lượng nhỏ phanh phục hồi trước khi các miếng đệm tiếp xúc – giống như ở chiếc Prius của vợ tôi. Việc áp dụng phanh trước sẽ cắt điện cho động cơ mà không kích hoạt phanh phục hồi. Chuyến thử nghiệm đầu tiên của tôi đã thuyết phục tôi rằng tôi cần một số phản hồi định lượng về những gì động cơ đang hoạt động. Có thể có thông tin như vậy được hiển thị trên điện thoại thông minh, bằng cách sử dụng mô-đun Bluetooth được cắm vào ESC. Nhưng tôi đã vội vàng và chỉ cần gắn vào ghi đông một chiếc đồng hồ Drok mà tôi đã mua cho một dự án sạc pin cho xe đạp trước đó. Việc đặt bộ điều khiển tốc độ để sử dụng điều khiển dòng điện ban đầu khiến tôi bối rối khi thử nghiệm nó với bánh sau trên không. Với cài đặt nguồn được cố định, bánh xe sẽ quay ngày càng nhanh và cường độ dòng điện lấy từ pin sẽ tăng đều đặn. Tuy nhiên, các cuộc thảo luận trực tuyến đã thuyết phục tôi rằng đây là hành vi được mong đợi khi chỉ huy động cơ duy trì cường độ dòng điện cố định trong cuộn dây của nó (do đó áp dụng mô-men xoắn không đổi) trong khi tải ít. chuyển chúng thành tín hiệu PPM, tín hiệu này được áp dụng cho bộ điều khiển tốc độ điện tử. Bộ điều khiển tốc độ được kết nối với động cơ và pin theo kiểu thông thường, với cầu chì dạng lưỡi ô tô phù hợp để đảm bảo an toàn. kiểm soát tốc độ xe đạp tăng tốc và khi tôi đạt đến tốc độ mục tiêu, tôi nhấn vào phanh trước, điều này sẽ đưa cài đặt hiện tại của bộ điều khiển về trung tính. Sau đó, tôi có thể nâng nó lên từ đó nếu cần để duy trì tốc độ mong muốn. Trợ lực điện hầu như không gây tiếng ồn, bởi vì không có bánh răng để tạo ra tiếng ồn và vì thiết bị điện tử của Vedder sử dụng điều khiển hướng trường yên tĩnh để cung cấp năng lượng cho động cơ. Ở tốc độ, tôi không thể nghe thấy tiếng động cơ nào cả. Việc không có tiếng ồn, kết hợp với vị trí kín đáo của động cơ và thực tế là pin và thiết bị điện tử được giấu bên trong một túi cốp, khiến khó ai có thể nhận ra rằng tôi đang trên một chiếc xe đạp điện. Tôi đã tận dụng sự lén lút đó trong một chuyến đi thử nghiệm đầu tiên. Trong khi lảng vảng, thử nghiệm các bộ điều khiển, tôi bị một sinh viên đại học đi xe đạp địa hình đi ngang qua, người chắc hẳn nghĩ rằng ông già râu xám này trên chiếc xe 12 tốc độ 4 thập kỷ đang lúi húi và thở phì phò. Vì vậy, tôi đổ nước trái cây và thổi qua anh ta, sau đó duy trì tốc độ Tour de France. Khi tôi vượt lên phía trước, tôi cười thầm một mình. “OK boomer,” thực sự. Bài báo này xuất hiện trên ấn bản tháng 9 năm 2021 với tên gọi “Một chiếc xe đạp điện tử tức thì”.