Контроллер электровелосипеда 350 Вт 36/48 18 А распиновка функции

Аппаратное прерывание

И тут я понял, в чём дело: Ардуино не успевает обрабатывать показания датчиков Холла! Поэтому необходимо было использовать пины Ардуино с аппаратным прерыванием. Так как у Ардуино УНО таких пинов всего два, а под датчики нужно три пина, надо взять Ардуино Леонардо или Искра Нео, где таких пинов — четыре штуки.

Переписав программу под прерывания и подключив Искру Нео вместо УНО, я повторил испытания.

//Пины ключей Н-мостов
const int TAH = 8; //T — транзистор, А — фаза (синяя), Н — верхний ключ полумоста
const int TAL = 9; //T — транзистор, А — фаза (синяя), L — нижний ключ полумоста
const int TBH = 10; //T — транзистор, B — фаза (зелёная), H — верхний ключ полумоста
const int TBL = 11; //T — транзистор, B — фаза (зелёная), L — нижний ключ полумоста
const int TCH = 12; //T — транзистор, C — фаза (жёлтая), H — верхний ключ полумоста
const int TCL = 13; //T — транзистор, C — фаза (жёлтая), L — нижний ключ полумоста
//------------------------------------------------------------------------------------------------
//датчики холла
int HallA = 3; //пин 1 (с прерыванием)
int HallB = 1; //пин 2 (с прерыванием)
int HallC = 0; //пин 3 (с прерыванием)
//------------------------------------------------------------------------------------------------
volatile boolean vala;
volatile boolean valb;
volatile boolean valc;
//------------------------------------------------------------------------------------------------
void setup() { //Установка пинов ключей на выход pinMode(TAH, OUTPUT); pinMode(TAL, OUTPUT); pinMode(TBH, OUTPUT); pinMode(TBL, OUTPUT); pinMode(TCH, OUTPUT); pinMode(TCL, OUTPUT); //Считывание датчиков Холла vala = digitalRead(HallA); valb = digitalRead(HallB); valc = digitalRead(HallC); //Аппаратное прерывание на пинах датчиков Холла attachInterrupt (digitalPinToInterrupt(HallA), changeA, CHANGE); attachInterrupt (digitalPinToInterrupt(HallB), changeB, CHANGE); attachInterrupt (digitalPinToInterrupt(HallC), changeC, CHANGE); //LOW вызывает прерывание, когда на порту LOW //CHANGE прерывание вызывается при смене значения на порту с LOW на HIGH, и наоборот //RISING прерывание вызывается только при смене значения на порту с LOW на HIGH //FALLING прерывание вызывается только при смене значения на порту с HIGH на LOW
}
void Fases() { digitalWrite(TAH, (vala && !valb) ? HIGH : LOW); digitalWrite(TAL, (valb && !vala) ? HIGH : LOW); digitalWrite(TBH, (valb && !valc) ? HIGH : LOW); digitalWrite(TBL, (valc && !valb) ? HIGH : LOW); digitalWrite(TCH, (valc && !vala) ? HIGH : LOW); digitalWrite(TCL, (vala && !valc) ? HIGH : LOW);
void changeA() { vala = digitalRead(HallA); Fases();
}
void changeB() { valb = digitalRead(HallB); Fases();
}
void changeC() { valc = digitalRead(HallC); Fases();
}
void loop() {
}

Колесо наконец-то заработало чётко, без вибраций, шумов, отлично стало набирать обороты без рассинхронизации. Прототип оказался жизнеспособным. Но это ещё не полноценный контроллер, поскольку в нём не было обвязки с защитами и обеспечением качественного ШИМ-сигнала.

Делаем полную замену проводки электровелосипеда — весь процесс, включая распайку контроллера. часть 1

Дисплей lcd5 инструкция

Настройка параметров.

Данное руководство поможет Вам ознакомиться с дисплеем KT-LCD3, для правильной установки наилучшей конфигурации работы двигателя и контроллера, что улучшит управление электровелосипедом.

РАЗМЕРЫ И МОНТАЖНЫЕ РАЗМЕРЫ

Схема проводки

ИНСТРУКЦИЯ ПО УСТАНОВКЕДисплей устанавливаются на руле электрического транспортного средства, с возможностью регулировки. Подключение дисплея к контроллеру производиться при выключенном питании электровелосипеда. После окончания установки дисплея снимите защитную пленку. ФОТО УСТАНОВКИ НА РУЛЕ ЭЛЕКТРОВЕЛОСИПЕДА

ОБЗОР ФУНКЦИЙДля комфортного использования электровелосипеда дисплей KT-LCD5 отображает пользователю следующую информацию: • Время поездки (одной поездки (TM) и общее время поездки (ТТМ)); • Скорость (скорости в режиме реального времени (км/ч или миль/час),максимальная скорость (MXS) и средняя скорость (AVS));

• Дальность поездки (км или мили) одной поездки (DST) или общее пройденое расстояние (ODO)); • Коэффициент сиcтемы PAS (ASSIST) от 1 до 5; • Сопровождение велосипеда со скоростью 6 км/ час (скорость пешехода) ; • Функция круиз контроль;

• Индикатор емкости батареи • Напряжение батареи (VOL) в режиме реального времени; • Индикатор включение подсветки и габаритных огней (при условии поддерживания функции контроллером) •Информация об ошибках двигателя; • Настройка параметров пользователя • Дисплей автоматически определяет напряжение питания (24,36,48 V)

ОТОБРАЖЕНИЕ ИНФОРМАЦИИ НА ДИСПЛЕЕ

Индикатор активации системы PAS

Время последней поездки

Общее время поездок

Индикатор пешеходного режима движение со скоростью 6 км/ час

Управление дисплеем KT-LCD5 осуществляется с помощью таких клавиш:
Кнопка вверхКнопка внизКнопка включения/выключения питания, она же кнопка меню

СТАНДАРТНЫЙ РЕЖИМ ЭКСПЛУАТАЦИИВкл/ВыклДля включения нажмите и удерживайте кнопку . Для выключения питания нажмите и удерживайте кнопку . Если транспортное средство не приводят в движение и не пользуются кнопками управления в течении 5 минут — дисплей автоматически выключается, в результате чего отключается питание.

ИНТЕРФЕЙС ДИСПЛЕЯНиже приведены символы, отображаемые на дисплее

Дисплей 1.

Если длительно удерживать кнопку

то питание оборудования будет выключено

ИЗМЕНЕНИЕ УСИЛИЯ СИСТЕМОЙ PAS

При стандартном режиме эксплуатации, изменение усилий системы PAS производиться при помощи кнопки

или кнопки

Диапазон переключения 1-5 (это также может быть настроено по желанию пользователя):

• положение 1 для самой низкой мощности и
• положение 5 для самой высокой мощности.

При включении дисплея показание «Режим PAS» соответствует показаниям при выключении.

Когда показания «Режим PAS»=0,- двигатель не включается.

ВКЛЮЧЕНИЕ ФУНКЦИИ СОПРОВОЖДЕНИЕ ВЕЛОСИПЕДА СО СКОРОСТЬ 6 КМ/ЧАС (СКОРОСТЬ ПЕШЕХОДА)

Для включении функции «Сопровождение велосипеда со скоростью 6 км/ час (скорость пешехода)» необходимо нажать и удерживать кнопку (

вниз), логотип

на дисплее мигает, транспортное средство движется со скоростью не более 6 км/ч.

Для выключения функции отпустите кнопку

(вниз).

ФУНКЦИЯ КРУИЗ КОНТРОЛЬ

Для включении функции «Функция круиз контроль» необходимо при движении велосипеда со скоростью более 7 км/ч нажать и удерживать кнопку

(вниз).

Данная функция включается програмно.

Для отключении функции «Функция круиз контроль» необходимо нажать на ручку тормоза, газа либо любую кнопку дисплея.

ВКЛЮЧЕНИЕ ПОДСВЕТКИ И ГАБАРИТНЫХ ОГНЕЙ

Для включении подсветки дисплея и габаритных огней (если данная функция поддерживается контроллером) необходимо нажать и удерживать кнопку

(вверх).

Для выключения подсветки дисплея и габаритных огней (если данная функция поддерживается контроллером) необходимо нажать и удерживать кнопку

(вверх).

ИНДИКАТОР ЕМКОСТЬ БАТАРЕИ

Дисплей автоматически определяет напряжение питания (24V, 36V, 48V). Когда емкость батареи составляет более 70%, светиться четыре сегмента на дисплее, при падении емкости батареи, сегменты автоматически гаснут.

Когда емкость батареи составляет менее 15%, дисплей полностью отключается.

ОЧИСТКА ДАННЫХ

Для сброса данных о средней, максимальной скорости, пробеге и времени за поездку — (по истечении 5 секунд после включения питания) нажмите одновременно кнопки (

вверх) и

(вниз) значения замигают, сброс осуществляется во время мигания нажатием кнопки

включения.

ОБЩЕЕ ВРЕМЯ И ДАЛЬНОСТЬ ПОЕЗДКИ

Для просмотра общей дальности поездки и времени кратковременно нажмите кнопку

включения.

В течении 5 секунд после просмотра данных дисплей автоматически вернется в предыдущий интерфейс.

ПОКАЗАНИЕ МАКСИМАЛЬНОЙ И СРЕДНЕЙ СКОРОСТИ

Для просмотра показаний максимальной скорости (MXS) и средней скорости (AVS) одновременно кратковременно нажмите кнопки

вверх и

вниз.

Для выхода в предыдущий интерфейс нажмите кнопку

включения

.

При движении велосипеда в течении 5 секунд дисплей автоматически вернется в предыдущий интерфейс.

АВАРИЙНЫЙ РЕЖИМ

При возникновении неисправностей дисплей переходит в аварийный режим, отображая код неисправности:

Таблица кода ошибок:

01 Неисправность ручки газа

03 Неисправность датчика холла мотора

04 Неисправность датчика системы PAS

06 Короткое замыкание в моторе или контроллере

НАСТРОЙКА ПАРАМЕТРОВ ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ

ОБЩИЕ НАСТРОЙКИ

1. Установка максимальной скорости

В течении 5 секунд после включения дисплея одновременно удерживать кнопку

(вверх) и

(вниз) в течение 2 секунд, начнет мигать показатель максимальной скорости.

При помощи кнопок

(вверх) или

(вниз) установить максимальное значение скорость езды.

По умолчанию максимальное значение скорости 25 км/час.

Если в течении 1 минуты после изменения настроек не нажать на кнопку

(включения) то дисплей автоматически вернется в предыдущий интерфейс.

Для сохранения изменений установки максимальной скорости и перехода к следующей настройке нажмите кнопку

(включения) на несколько секунд.

Для выхода из меню настроек, используйте короткое нажатие кнопки

(включения)

2. Диаметр колеса

После завершения установки максимальной скорости, введите настройки диаметра колеса. При мигающем значении на дисплее при помощи кнопок

(вверх) и

(вниз), выберите соответствующий диаметра колеса вашего транспортного средства.

Возможные размеры: 8,10,12,14,16,18,20,22,24,26,700 с и 28 дюймов

Если в течении 1 минуты после изменения настроек не нажать на кнопку

(включения), то дисплей автоматически вернется в предыдущий интерфейс.

Для сохранения изменений установки диаметра колеса и перехода к следующей настройке нажмите кнопку

(включения) на несколько секунд.

Для выхода из меню настроек, используйте короткое нажатие кнопки

(включения).

3. Единицы измерения (км, градусы Цельсия или мили, градусы фаренгейта)

После завершения установки диаметра колеса, войти в настройки единиц измерения. При мигающем значении на дисплее при помощи кнопок

(вверх) и

(вниз) выберите соответствующие единицы измерения скорости, пробега, и температура окружающей среды.

Если в течении 1 минуты после изменения настроек не нажать на кнопку то дисплей автоматически вернется в предыдущий интерфейс.

Для сохранения изменений установки единиц измерения и перехода к следующей настройке нажмите кнопку

(включения) на несколько секунд.

Для выхода из меню настроек, используйте короткое нажатие кнопки

(включения)

НАСТРОЙКА ПАРАМЕТРОВ «P»

После окончания настроек максимальной скорости, диаметра колеса и единиц измерения дисплей перестанет мигать.В течение одной минуты после окончания мигания одновременно удерживать кнопку

(вверх) и

(вниз) в течение 2 секунд чтобы войти в настройки параметров P.

1. Режим настройки параметров P1 )

P1 является режимом настройки характеристики параметров двигателя Р1 — количество магнитов. По умолчанию стоит значение 46 (для безредукторных двигателей), это значит что контроллер для расчёта скорости, отображаемой на дисплее будет считать прохождение 46 магнитов мимо одного датчика холла мотор-колеса за один оборот колеса. Если мотор-колесо редукторное — то нужно ввести значение количество магнитов умноженное на коэффициент редукции.

При мигающем значении на дисплее настройки Р1 при помощи кнопок

(вверх) и

(вниз) выберите соответствующее значение (диапазон настроек от 1 до 255).

Для сохранения изменений настроек Р1 и перехода к настройкам параметров P2 нажмите кнопку

(включения) на несколько секунд.

2. Режим настройки параметров P2

P2 -способ определения скорости контроллером.

Диапазон настроек от 0 до 6.

По умолчанию стоит значение 0 (для безредукторных мотор-колёс

Показания 1-6 соответствует количеству импульсов выдаваемых двигателем при прохождении одного оборота колеса.

Для сохранения изменений настроек Р2 и перехода к настройкам параметров P3 нажмите кнопку

(включения) на несколько секунд.

Внимание:

При установке параметр P2 равным 0, для редукторных колес показания скорости могут иметь погрешности!

3. Режим настройки параметров P3

Р3 — настройка системы PAS
Диапазон настроек 0 или 1.
Значение «0» — устанавливается для изменения работы датчика системы PAS вручную (соотношение скорости вращения педалей и скорости двигателя).
Значение «1» — соответствует автоматическому режиму настроек (установлено по умолчанию).
Для сохранения изменений настроек Р3 и перехода к настройкам параметров P4 нажмите кнопку

(включения) на несколько секунд.

4. Режим настройки параметров P3

P4 режим работы ручки газа.
Диапазон настроек 0 или 1.
Значение «0» — для возможности старта от ручки газа с места.
Значение «1» — для включения ручки газа только после старта на педалях.
Для сохранения изменений настроек Р4 и перехода к настройкам параметров P5 нажмите кнопку

(включения) на несколько секунд. .

5. Режим настройки параметров P5

P5 режим настройки индикатора емкость батареи

Диапазон настройки от 0-40.

При установке значения «0» — секции батареи на дисплее будут гаснуть соответственно вольтажу в режиме реального времени. Это означает, что если, к примеру, вы используете аккумулятор с диапазоном рабочего напряжения 40-55 вольт (итого 15 вольт диапазон), то первое деление потухнет при 70%, т.е.

51 вольт, второе — 50% т.е. 48Вольт, третье — 25% т.е. 43 вольта, полностью исчезнут и мигает — меньше 42 вольт. Такая система исчисления остатка ёмкости некорректна, т.к. падение напряжение не прямо пропорционально расходу запаса энергии. Как правило, при падении напряжения ниже 45 вольт ёмкость уже практически исчерпана полностью.

Чтобы изменить настройки еще раз — используйте короткое нажатие кнопки

(включения).

Для выхода из меню настроек — нажмите кнопку

(включения) на несколько секунд.

Для чего электровелосипеду контроллер

Наверняка почти каждый любознательный представитель мужской половины человечества в детстве имел дело с моторчиками, установленными в детских игрушках, например, электрических машинках или лодках.

Эти моторчики представляли собой двигатели постоянного тока. Для вращения к ним достаточно было подключить батарейку, и направление вращения менялось в зависимости от полярности подключения.

В том случае обмотки ротора (вращающейся части электродвигателя) подключаются к источнику питания по очереди через пару графитовых щёток, таким образом ротор приводится во вращение.

В электровелосипедах же используются бесщёточные моторы, а точнее трёхфазные асинхронные двигатели, которым недостаточно просто подать напряжение питания от батареи. На первый взгляд кажется, что всё только усложнилось, но дело вот в чём.

Во-первых, двигатели постоянного тока имеют узел, который требует обслуживания и периодического ремонта — это как раз те самые щётки и коллектор, по которому они скользят.

Во-вторых, КПД этих двигателей ниже, а вес больше. В третьих, они имеют ограниченный диапазон скоростей вращения. Всех этих недостатков трёхфазные асинхронные двигатели лишены.

Но последним требуется контроллер — устройство, обеспечивающее коммутацию обмоток строго по определённому алгоритму.

В зависимости от типа двигателя (с датчиками положения ротора или без) от контроллера к двигателю идёт либо только три силовых провода, либо к ним добавляются 5 или 6 тонких проводов.

Силовые провода — это те, которые непосредственно подключены к обмоткам двигателя. А тонкие (слаботочные) провода — это провода питания и сигналов с датчиков положения.

На фото силовые провода (синий, зелёный и жёлтый) спрятаны в стеклоармированных трубках, а слаботочные видны: синий, зелёный и жёлтый — это сигналы с датчиков положения, красный и чёрный — это питание датчиков, а белый — с датчика температуры, который спрятан под платой ближе к обмоткам.

Мостовые драйверы

Далее предстояла работа над напряжением 20 вольт на управление затворами. Для этого существуют мостовые драйверы транзисторов, они обеспечивают стабильные импульсы в 20 вольт на затвор и высокую скорость отклика. Сначала у меня были популярные драйверы для маломощных моторов L293D.

Для управления затворами его достаточно, к тому же их очень просто использовать. Один такой драйвер может обеспечить питанием две пары ключей. Поэтому я взял две штуки L293D. Собрал контроллер с этими драйверами, и колесо начало крутиться существенно плавнее, посторонних звуков стало меньше, нагрев транзисторов уменьшился.

В это же время я наткнулся на два варианта мостовых драйверов:

Что касается HIP4086, то это полноценный мостовой драйвер, предназначенный для трёхфазного электродвигателя. Мне он показался несколько замороченным, и мои попытки использовать его в контроллере не увенчались успехом: он у меня так и не заработал. Углублённо разбираться в причинах не стал.

А взял я IR2101 — полумостовой драйвер, обеспечивающий работу нижнего и верхнего ключей для одной фазы. Несложно догадаться, что таких драйверов нужно три. К слову, драйвер очень прост в использовании, его подключение происходит безболезненно и легко. Получилась такая схема:

Печатная плата

И готовый результат

Собрал контроллер с этим драйвером и запустил двигатель. Ситуация с работой электродвигателя кардинально не поменялась, симптомы остались те же, как и в случае с драйвером L293D.

Настройка параметров c lcd дисплея

C1 Режим выбора параметров датчика мощности. Для большинства систем PAS-сенсоров выбираем: для прямого вращения (когда датчик на левой стороне каретки) — 00, 01, 02 (02 — слабая чувствительность); для обратного вращения (датчик на правой стороне каретки под звездой), соответственно — 05, 06, 07.

С2 Режим настройки сдвига фаз. По умолчанию=0. Параметр С2 предназначен для настройки сдвига фаз двигателя при использовании синусоидальной составляющей и его значение по умолчанию равно 0. Когда устанавливается другое значение, подразумевается использование особой фазы, на которую и указывает параметр. Диапазон настройки параметра С2 от 0 до 7.

СЗ Режим установки значения уровня PAS при включении контроллера. 8 – восстанавливать то, которое было при последнем выключении велосипеда кнопкой на пульте дисплея, 0-5 – установка значения PAS при включении.

KT-LCD-3 настройка параметра C1

KT-LCD-3 настройка параметра C2

KT-LCD-3 настройка параметра C3

С5 Регулировка максимального тока контроллера. 00 — максимальный ток и очень плавный старт, 01 — максимальный ток и плавный старт, 02 — максимальный ток и плавный старт с минимальной задержкой, 03 — 50%, 04 — 67%, 05 — 75%, 06 — 80%, 07 — 84%, 08 — 87%, 09 — 91%, 10 — 100% от максимального тока.

Если у вас слабый контроллер до 20 ампер будьте аккуратны с насройкой C5 — контролер может выйти из строя.

С6 Регулировка яркости подсветки дисплея. С6 = 3 — средняя яркость

KT-LCD-3 настройка параметра C4

KT-LCD-3 настройка параметра C5

KT-LCD-3 настройка параметра C6

С7 Настройка функции «Круиз». С7=1 — круиз включён, для его активации нужно при движении с одной скоростью зажать нижнюю кнопку более 2-х секунд, пока на дисплее не появится символ «С».

С8 Настройка отображения рабочей температуры двигателя. С8=1 — включено отображение температуры мотора на дисплее (чередуется с температурой воздуха).

С9 Установка пароля включения. С9=0 (выключен пароль) Пароль восстановить невозможно, при утере — только заливать прошивку с другого дисплея через кабель

KT-LCD-3 настройка параметра C7

KT-LCD-3 настройка параметра C8

KT-LCD-3 настройка параметра C9

С10 Режим восстановления настроек по умолчанию С10=n (y – сбросить настройки)

C11 Совместимость прибора с предыдущими версиями С11=0 — максимальная совместимость

C12 Настройка минимального напряжения контроллера.0 — 38в, 1 — 38,5в, 2 — 39в, 3 — 39,5в, 4- 40в, 5 — 40,5в, 6 — 41в, 6,5 — 41в, 7 — 41,5в. Совет — чтобы проехать на пару км дальше — выбирайте минимальное значение, но чтобы ощутимо продлить общий срок эксплуатации батареи — выбирайте 7 (41,5в).

KT-LCD-3 настройка параметра C10

KT-LCD-3 настройка параметра C11

KT-LCD-3 настройка параметра C12

С13 Рекуперация. С13=0 (выключена)

С14 сила помощи мотором при использовании PAS-сенсора.

• 1 — слабая (примерно 6 / 17 / 30 / 45 / 100% от полной мощности при Assist = 1/2/3/4/5);
• 2 — средняя (примерно 12 / 22 / 40 / 55 / 100%);
• 3 — сильная (примерно 17 / 30 / 45 / 66 / 100%).

KT-LCD-3 настройка параметра C13

KT-LCD-3 настройка параметра C14

Для входа в четвёртый уровень настроек снова зажимаем кнопки «вверх» и «вниз» и ждём несколько секунд. Если ничего не происходит — вам не повезло, версия прошивки не позволяет

У меня к сожалению версия которая не позволяет зайти в данный пункт меню.

Отображение информации на lcd-3 дисплее

Отображение информации на LCD-3 дисплее

элементы управления lcd-3 дисплея

Блок кнопок управленияУправление дисплеем KT-LCD3 осуществляется с помощью таких клавиш:

Кнопка вверх
Кнопка включения/выключения питания, она же кнопка меню
Кнопка вниз

СТАНДАРТНЫЙ РЕЖИМ ЭКСПЛУАТАЦИИВкл/ВыклДля включения нажмите и удерживайте кнопку Для выключения питания нажмите и удерживайте кнопку Если транспортное средство не приводят в движение и не пользуются кнопками управления в течении 5 минут — дисплей автоматически выключается, в результате чего отключается питание.

Прототип на ардуино

Под рукой у меня была Arduino UNO, и я решил собрать контроллер на её основе.

Первым делом я подал на датчики Холла питание 5 вольт от Ардуино (его достаточно для датчиков). Сигнальные провода от датчиков подключил на цифровые пины Ардуино, написав простейшую программу для считывания и обработки сигналов с датчиков.

//Пины ключей Н-мостов
const int TRAplus = 8;
const int TRAminus = 9;
const int TRBplus = 10;
const int TRBminus = 11;
const int TRCplus = 12;
const int TRCminus = 13;
//датчики холла
const int HallA = 3;
const int HallB = 1;
const int HallC = 0;
boolean vala;
boolean valb;
boolean valc;
boolean pvala;
boolean pvalb;
boolean pvalc;
int pHall;
int turns;
void setup() { //Установка пинов ключей на выход pinMode(TRAplus, OUTPUT); pinMode(TRAminus, OUTPUT); pinMode(TRBplus, OUTPUT); pinMode(TRBminus, OUTPUT); pinMode(TRCplus, OUTPUT); pinMode(TRCminus, OUTPUT); //Вывод данных через серийный порт Serial.begin(9600);
}
void loop() { //Считываем датчики Холла и записываем их значение в val vala = digitalRead(HallA); valb = digitalRead(HallB); valc = digitalRead(HallC);
//Счётчик оборотов колеса. Необходима доработка if(vala && !pvala) { if(pHall == HallC) // или HallB в обратную сторону turns ; pHall = HallA; } if(valb && !pvalb) { if(pHall == HallA) // или HallC в обратную сторону turns ; pHall = HallB; } if(valc && !pvalc) { if(pHall == HallB) // или HallA в обратную сторону turns ; pHall = HallC; } digitalWrite(TRAplus, (vala && !valb) ? HIGH : LOW); //если vala==HIGH и valb==LOW, тогда записать HIGH, иначе LOW digitalWrite(TRAminus, (valb && !vala) ? HIGH : LOW); digitalWrite(TRBplus, (valb && !valc) ? HIGH : LOW); digitalWrite(TRBminus, (valc && !valb) ? HIGH : LOW); digitalWrite(TRCplus, (valc && !vala) ? HIGH : LOW); digitalWrite(TRCminus, (vala && !valc) ? HIGH : LOW); pvala = vala; pvalb = valb; pvalc = valc; Serial.print(vala); Serial.print(valb); Serial.println(valc); //Serial.println(turns/3);
}

Затем собрал Н-мост из полевых NPN-транзисторов. Подвёл к мосту независимое питание на 12 вольт. Но при отладке, чтоб убедиться в работоспособности, я подключил напрямую шесть пинов 5V из Ардуино на затворы H-моста. У большинства полевых транзисторов затвор работает на 20 вольт.

Разновидности контроллеров управления

Транзисторы и н-мост

Но чтобы поочерёдно подавать ток на каждую из фаз и менять их полярность, необходимы транзисторы. Ещё нам нужна передача больших токов, высокая скорость переключения и чёткость открытия/закрытия затворов. В данном случае удобнее управлять затворами по напряжению, а не по току.

Для переключения фаз со сменой их полярностей используют классическую схему Н-моста (H-Bridge) из полевых транзисторов.

Он состоит из трёх пар транзисторов. Каждая из пар подключается к соответствующей фазе обмотки двигателя и обеспечивает подачу тока со значением ( или –). Транзисторы, отвечающие за включение фазы с положительным значением, называют верхними ключами.

Из схемы видно, что мы не можем включить одновременно верхний и нижний ключ у одной и той же фазы: произойдёт короткое замыкание. Поэтому очень важно быстрое переключение верхних и нижних ключей, чтобы в переходных процессах не появилось замыкание. И чем качественнее и быстрее мы обеспечим переключения, тем меньше у нас будет потерь и нагрева/перегрева транзисторов H-моста.

Для запуска остаётся обеспечить управление затворами ключей H-моста. Для управления H-мостом нужно:

1. Считать показания датчиков Холла.
2. Определить, в каком положении какую пару ключей включать.
3. Передать сигналы на соответствующие затворы транзисторов.

Устройство двигателя

Для разработки контроллера необходимо разобраться с принципом работы самого электродвигателя.

Электродвигатель состоит из фазных обмоток, магнитов и датчиков Холла, отслеживающих положение вала двигателя.

Конструктивно электродвигатели делятся на два типа: инраннеры и аутраннеры.

У инраннеров магнитные пластины крепятся на вал, а обмотки располагаются на барабане (статоре), в этом случае в движение приводится вал. В случае аутраннера всё наоборот: на валу — фазные обмотки, а в барабане — магнитные пластины. Это приводит в движение барабан.

Так как у велосипеда колесо крепится валом на раму, то здесь применителен тип аутраннера.

На этой картинке условно представлены три фазы с обмотками, соединёнными между собой. В реальности обмоток намного больше, они располагаются равномерно с чередованием по фазам по окружности двигателя. Чем больше обмоток — тем плавнее, чётче, эластичнее работает двигатель.

В двигатель устанавливаются три датчика Холла. Датчики реагируют на магнитное поле, тем самым определяя положение ротора относительно статора двигателя. Устанавливаются с интервалами в 60 или 120 электрических градусов. Эти градусы относятся к электрическому фазному обороту двигателя.

Обмотки трёх фаз в большинстве случаев соединяются между собой по двум схемам: звезда и треугольник. В первом случае ток проходит от одной из фаз к другой, во втором — по всем трём фазам в разной степени. Иногда эти две схемы подключения комбинируют в одном двигателе, например в электромобилях.

При старте и наборе скорости идёт соединение фаз по звезде: она даёт больший момент при относительно низких оборотах; далее, после набора скорости, происходит переключение на треугольник, в результате количество оборотов увеличивается, когда уже не нужен большой крутящий момент. По сути, получается условно автоматическая коробка передач электродвигателя.

Электровелосипед: назначение разъемов контроллеров и схема подключения.