что такое синусный контроллер для электросамоката
Все про контроллеры электросамоката | Схема, проверка, ремонт
Электросамокат отличается от обычного самоката наличием дополнительных компонентов. Главные из них – встроенный в колесо бесколлекторный электродвигатель, аккумуляторная батарея и контроллер. Аккумуляторная батарея обеспечивает автономное питание мотора, а коллектор отвечает за его корректное управление и контроль работы. Среди представленных в продаже электронных компонентов есть масса готовых решений, позволяющих снабдить электроприводом как самокат, так и другие виды персонального транспорта.
Предшественники современных контроллеров напоминали массивный реостат. Теперь они компактны, не имеют движущихся элементов и регулируют передачу электроэнергии к двигателю в зависимости от длительности поступающих импульсов. Контроль и управление электросамокатом производится при помощи пульта, закрепленного на руле. Обычно на пульте есть рычаги или кнопки для включения питания и фар, выбора режимов и скорости езды.
На дисплее может отображаться текущая скорость, уровень заряда батареи, пробег и другая информация. При отсутствии дисплея минимальную информацию о работе устройства могут предоставлять светодиодные индикаторы. Многие современные электросамокаты интегрируются со смартфонами, которые берут на себя функции дисплея и пульта управления.
Принцип работы контроллера
Первостепенная задача этого элемента – подавать на электромотор энергию, получаемую от аккумуляторной батареи. Проходящий по обмоткам ток создает магнитное поле, которое взаимодействует с находящимися в мотор-колесе магнитами ротора. В результате колесо приводится в движение, причем частотой вращения управляет контроллер. Принцип работы контроллера электросамоката таков: он принимает сигнал от ручки газа и с учетом продолжительности поступающих импульсов регулирует скорость вращения мотора.
Кроме основной задачи, этот контролирующий и управляющий элемент:
Схема подключения и распиновка контроллера электросамоката
К контроллеру подсоединяется электромотор и остальные электрокомпоненты самоката. Для их подключения используются многожильные соединительные провода в термостойкой изоляции из силикона. Совместимость контроллера с электродвигателем и АКБ электросамоката определяется по максимальному току, напряжению батареи и другим рабочим параметрам.
Рассмотрим схему подключения контроллера электросамоката и функции контактов на примере устройства, разработанного для управления трехфазными электромоторами с рабочими параметрами 36 В и 350 Вт. В таблице приведен перечень электрических разъемов контроллера, их назначение и цвета изоляционного покрытия используемых в них проводов.
Подключение к ручкам тормоза и стоп-сигналу. К общему жгуту проводов подключено 2 разъема.
Выбор контроллера. Типы контроллеров. Сравнение. Отличие встроенных контроллеров и не встроенных.
Какой контроллер выбрать для своего железного коня? Этим вопросом задаётся каждый пользователь электротранспорта в любом случае. И выбор этот очень важен. Какими контроллеры бывают?
Будем разбираться. Программирование контроллера (и наличие этой возможности) очень важная вещь. Ведь далеко не всех устраивают заводские настройки. В основном настраивают параметры скорости на различном положении селектора скоростей. Как правило их бывает три. Управление (контроль) движением при нажатии ручки газа контроллер осуществляет ограничением либо скоростью, либо мощностью в % соотношении.
При управлении скоростью контроллер «видит» её во время движения и считает в % от максимальной при 100 % значении. Как только показатель скорости достигает предельного от выбранного (заданного) вами в программе прошивки, он отключает газ и искусственно ограничивает набор скорости.
Управление мощностью. Тут всё просто. Контроллер ограничивает подачу Ампер на двигатель на полном нажатии ручки газа. Например, такая схема управления у контроллера Марк 2. Селектор на 3 скорости:
— Первая скорость 20 а.
— Вторая скорость 40а.
— Третья скорость 60 а.
Синусные и с токовым управлением. Контроллеры синусные наиболее распространены в использовании. Особенно в эконом сегменте электротранспорта. 
Они простые и дешёвые. Выбирают такие по параметрам, указанным на корпусе или по описанию от продавца. Плюс таких контроллеров — это безусловно бесшумность работы. Но учитывая небольшую цену, есть и минусы. В первую очередь речь идёт о не совсем чётком управлении и примитивности. Поэтому выражение «дёшево и сердито» в отношении них как никогда актуально. А применение таковых в аппаратах выше эконом класса, можно охарактеризовать как «на любителя». На конфигах с большой мощностью (от 3000 ватт и более) применять подобные контроллеры как правило специалисты не рекомендуют. Есть синусные контроллеры и сложные, с большим набором функций. Например, от производителя Kelly. Эти контроллеры отличаются тем, что, имея относительно скромные размеры выдают очень высокие показатели силы тока (переваривают большую мощность). Обладая огромным количеством различных функции, эти контроллеры явно нельзя назвать дешёвыми. К тому же надо помнить, что излишняя сложность и «навороченность» имеет свои недостатки. Обслуживать, настраивать и ремонтировать такие изделия крайне тяжело даже специалистам. Даже простое программирование не каждому самостоятельно дано освоить полностью.
Контроллеры с токовым управлением как правило имеют большую цену по сравнению с синусными, обладая схожими мощностными характеристиками. Они уже не являются бесшумными и в процессе работы издают характерный звук напоминающий звук троллейбуса. Однако управление на таких контроллерах более чуткое и приятное. Особенно на старте и позволяет лучше контролировать подачу и силу газа. За что их и любят настоящие ценители электротранспорта. Разумеется, ценовая категория таких изделий бывает разной. И качество токового управления может существенно отличаться у разных производителей и конкретных моделей. Типичные представители токового и синусного управления это всеми известные контроллеры: Инфинион 3 и Инфинион 4. Многие специалисты считают, что Инфинион 3 серии с натяжкой можно назвать токовым. Да он уступает по качеству управления многим аналогам в этом компоненте, однако надо помнить, что это контроллер с доступной ценой. И его соотношение цена=качество является оптимальным.
Встроенные контроллеры это такие, которые находятся непосредственно внутри корпуса двигателя. Яркий пример это набор magic pie от производителя Golden motor. Плюс такого размещения — это экономия места на раме вашего байка и отсутствие лишних разъёмов с проводами. Однако есть и существенные минусы такого расположения. Мотор, его корпус и обмотки сильно греются при нагрузках выше среднего уровня. При выставлении предельно допустимых настроек по току и жёсткой эксплуатации контроллеры не обдуваются встречными потоками воздуха. Часто происходит перегрев и выход из строя. Ремонтировать их сложно, а иногда и вовсе невозможно. А ТТХ у них крайне скромные. Это явно не вариант, для любителей отжигать» на все деньги». Если такие контроллеры сгорают их просто выкидывают и ставят обычный контроллер закрепляя на раме или помещая в отдельный корпус.
Даже если вы выбираете для своего контроллера внешний способ установки «под обдув». При езде против сильного встречного ветра, в гору, снегу или грязи он может сильно нагреваться. Если скажем производителем заявлена предельно допустимая нагрузка в 45 а. никогда не используйте и не снимайте этот максимум. А если устанавливаете контроллер в защитный корпус или кофр вместе с батареей, то используйте ещё меньший ток в настройках, и желательно поставить термодатчик для контроля за температурой в постоянном режиме.
Изначально выбирая изделие по цене смотрите на набор его функций. За что вы хотите или не хотите переплачивать. Нужен ли вам задний ход, стоп сигнал, «душилка», «противоугонка» и электронный тормоз. Устроит ли вас совместимость с обычными бортовыми компьютерами типа цикланалист v3, или вам нужна возможность подключения самых навороченных информационных приборов.
Что такое синусный контроллер для электросамоката
Ну если так в лоб, то реверс будет если поменять две фазы и подобрать новую комбинацию датчиков холла (скорее всего тоже два проводка с датчиков прийдется поменять местами). Какие конкретно поменять вряд ли кто скажет, рабочую комбинацию скорее всего нужно искать самостоятельно. При поиске нужной комбинации возможны подводные камни типа: самоообучаемый контроллер увидев нерабочую комбинацию может самостоятельно пересамообучится (один из моих так делает), и прийдется начинать все с начала.
На некоторых контроллерах удается добиться реверса инвертированием сигналов со всех трех датчиков холла, но это надо делать внешнюю схему на микросхеме, и не факт что этот метод сработает на конкретном контроллере.
Последний раз редактировалось sidart 05 окт 2019, 12:19, всего редактировалось 1 раз.
Точка на платі то є, але не обов»язково, що позначення буде (re)!
Можна звязатися з продавцями Evel, вони підскажуть до яких точок потрібно підпаяти два проводки, можна викласти на форумі фото плати контролера, і тут підскажуть. В любому випадку, Вам потрібно розібрати контролер!
На контролері, є багато точок (контактних площадок) з позначеннями, які можуть розширити спектр можливостей контролера, якщо попередньо вони не були задіяні.
Але в різних контролерах, деякі функції можуть бути по різному підписані!
Потрібно вивести два проводки під кнопку, тумблер. Один провід підпаяти до площадки, яка відповідає за реверс (задній хід), а інший провід до точки GND (земля).
Часовой пояс: UTC + 2 часа
Кто сейчас на конференции
Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 5
Контроллер мотор колеса синусный или нет
Контроллер для электровелосипеда и электроскутера
Контроллер управления для бесщеточного двигателя постоянного тока (BLDC, PMSM) – это важное звено в системе электрокомпонентов. Без контроллера электродвигатель не сможет даже запуститься, не говоря о его полноценной работе. Аккумуляторная батарея имеет 2 полюса – положительный и отрицательный, а мотор-колесо – 3 фазных провода. Поэтому подключить аккумулятор и двигатель напрямую невозможно. Для этого используется дополнительное звено – контроллер управления.
Выполняемые функции
Именно контроллер формирует в обмотке статора мотор-колеса вращающееся магнитное поле и получает ответные сигналы о позиции ротора. Сигналы поступают от датчиков Холла, а при управлении моторами без датчиков позиция роторов определяется по противо-ЭДС.
К тому же, контроллер управляет электродвигателем:
Контроллер выступает в роли понижающего преобразователя, поэтому проходящий по обмоткам мотора фазный ток может быть гораздо выше батарейного тока, поступающего от АКБ к контроллеру. Именно от него зависит мощность, поступающая на двигатель. Например, при использовании мотор-колеса номинальной мощностью 1000 Вт можно кратковременно получать значения до 2000–2500 Вт. Главное – использовать подходящий контроллер и постоянно контролировать температуру, чтобы не допустить перегрева двигателя.
Схема контроллера для электровелосипеда или электроскутера
Контроллер для электрического велосипеда или скутера имеет алюминиевый корпус, из которого выходят разноцветные провода с разъемами для подключения разных устройств. Внутри скрыты:
Схема подключения
Контроллер для электроскутера, е-байка или электросамоката подключается в соответствии с прилагаемой к нему схемой. Главное – не спешить и внимательно разобраться с назначением проводов. Лучше всего покупать контроллер в комплекте с мотор-колесом, тогда их разъемы будут гарантированно совместимыми.
Общий принцип подключения выглядит так:
Разновидности контроллеров управления
По принципу взаимодействия с электромотором
Для использования с датчиками Холла
Совместимы с мотор-колесами, оснащенными датчиками Холла.
Совместимы с моторами без датчиков, определяют позицию роторов по противо-ЭДС.
Могут работать и с датчиками положения, и без них.
По виду выходного сигнала
Создающие сигналы прямоугольного вида (меандр)
Цена таких моделей – ниже. При их использовании обеспечивается увеличенная скорость, но из-за вибрации обмоток двигатель шумит сильнее.
Создающие чистые синусоидальные сигналы.
Дороже. Обеспечивают тихую работу мотора и небольшое снижение максимальной скорости – по сравнению с меандровым контроллером при том же напряжении АКБ.
Сознающие сигналы в виде «модифицированной синусоиды» или сглаженного меандра.
По принципу реагирования на сигналы ручки газа
Обеспечивающие управление скоростью, мощностью или крутящим моментом.
Как выбрать контроллер для электровелосипеда?
При выборе контроллера для электровелосипеда или другого транспорта на электротяге нужно оценить рабочие характеристики устройства. Ключевые параметры обычно указаны в маркировке. По ней можно узнать:
Для расчета предельной мощности контроллера находим произведение допустимых величин напряжения и силы тока. Диапазон мощности у таких приборов широкий. Для велосипедов на электротяге обычно используются модели с номиналом мощности от 350 до 2000 Вт. Для электрических скутеров – от 1000 до 4000 Вт. Для электромотоциклов – от 5000 до 10 000 Вт. Для электромобилей – от 10 000 до 50 000 Вт и более.
О совместимости
Программируемые модели и их задачи
Программируемые контроллеры соединяются по Bluetooth со смартфоном и позволяют настраивать рабочие характеристики – от значений аккумуляторного и фазного токов до углов фазного опережения.
При выборе управляющих контроллеров учитывается и наличие второстепенных функций:
Расширение функционала
Широкий ассортимент контроллеров позволяет выбрать прибор, по максимуму подходящий под конкретные цели. Наряду с интернет-магазинами, есть специализированные мастерские, для которых не составляет проблемы вывести из контроллера управления провода под нужные заказчику функции.
Многие печатные платы имеют большой функционал, но в серийно поставляемых моделях он используется только частично. К примеру, у многих моделей не выведен провод для круиз-контроля, заднего хода, рекуперации энергии и других возможностей. Но специалисты мастерской VoltBikes могут вывести провода под конкретные задачи непосредственно при покупке контроллера.
О цене
Контроллеры можно купить в разных категориях:
Электробайк. Контроллер двигателя своими руками
Как вы уже знаете из прошлых постов, у нас в компании есть DIY-движение. В свободное от работы время коллеги занимаются фрезеровкой печатных плат в домашних условиях, делают тепловизор на FLIR Lepton, а также решают семейные разногласия с помощью 4 контроллеров и 2 умных часов. Продолжим серию увлекательный историй! Сегодня я расскажу, как сделать контроллер к трехфазному двигателю электровелосипеда своими руками. Целью создания такого контроллера было:
В тоже время на рынке представлены европейские качественные контроллеры для электробайков. Они оснащаются расширенными функциями, работают на разных напряжениях и токах и их можно программировать. Устанавливаются они на сверхмощные электровелосипеды. Но цена у них кусается — 10-20 тыс. рублей.
В итоге я решил пойти своим путем: разобраться в устройстве контроллера, сделать его прототип, а затем попытаться сделать контроллер качественнее китайского контроллера. На текущий момент проект у меня в разработке только и на уровне прототипа, готового варианта пока нет. Буду рад услышать ваши комментарии и советы.
Применение
В электровелосипедах используются трёхфазные бесщёточные электродвигатели с датчиками Холла. Стоит отметить, что применение подобных трёхфазных двигателей достаточно обширно:
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. Необходимо учитывать, что чем больше в двигателе обмоток на каждую фазу, тем больше происходит электрических оборотов за один физический оборот мотор-колеса.
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.
Цикл работы
Чтобы привести в движение трёхфазный двигатель, нужно рассмотреть цикл его работы за электрический оборот. Итак, имеем три фазы — A, B, C. Каждая из фаз получает положительную и отрицательную полярности в определённый момент времени. Поочерёдно по шагам пропускается ток от «плюса» одной фазы к «минусу» другой фазы. В итоге получается шесть шагов = три фазы × две полярности.
Рассмотрим эти шесть шагов цикла. Предположим, что положение ротора установлено в точке первого шага, тогда с датчиков Холла мы получим код вида 101, где 1 — фаза А, 0 — фаза B, 1 — фаза С. Определив по коду положение вала, нужно подать ток на соответствующие фазы с заданными полярностями. В результате вал проворачивается, датчики считывают код нового положения вала — и т. д.
В таблице указаны коды датчиков и смена комбинаций фаз для большинства электродвигателей. Для обратного хода колеса (реверса) достаточно перевернуть знаки полярности фаз наоборот. Принцип работы двигателя довольно прост.
Цикл двигателя представлен в gif-анимации.
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. Поэтому оптимальны полевые (MOSFET) транзисторы. Чаще всего их используют в контроллерах. Очень редко можно встретить комбинированный вариант транзисторов.
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. С отрицательным — нижними. Для каждого шага открывается пара ключей: верхний одной фазы и нижний соседней фазы. В результате ток проходит от одной фазы к другой и приводит электродвигатель в движение.
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:
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.
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. Так делать нельзя, потому что Н-мост будет плохо работать и перегреваться. Но для кратковременных тестов это пойдёт. Кое-как, с сильными перегревами и страшными звуками, вибрациями и толчками колесо медленно закрутилось. Начало положено.
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. Но при увеличении оборотов синхронизация с контроллером пропадала, появлялся посторонний звук, колесо дёргалось, вибрировало и полностью останавливалось.
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:
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.
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.
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.
Прототип на базе микросхемы MC33035
Параллельно с разработкой контроллера на Ардуино я рассматривал альтернативные варианты логической части контроллера. И это привело меня к микросхеме MC33035. Это старая разработка от Motorola, сейчас её выпускает ON Semiconductor. Создана специально для мощных трёхфазных двигателей.
Одним словом, микросхема содержит всё необходимое для управления электродвигателем. Её стоимость очень низкая: на Алиэкспрессе — около 50 рублей. Для сборки полноценного контроллера на её основе потребуется микросхема MC33035, полумостовые драйверы и Н-мост из полевых транзисторов. Я также собрал контроллер на этой микросхеме. Работает отлично, стабильно, колесо крутится как надо на различных оборотах. Но функционал микросхемы ограничен, если необходимо наворотить различные функции, вывод на дисплей скорости, одометр, расход батареи, то опять же возникает необходимость дополнительно подключить Ардуино или что-то аналогичное.
Главное преимущество контроллера на базе MC33035 — это простота в использовании. Просто покупаете микросхему, собираете Н-мост, спаиваете всё на плату с небольшой обвязкой — и контроллер готов. Если нужно просто запустить двигатель с ШИМ-сигналом и управлять им — оптимальный вариант.
Контроллер на базе Ардуино — вариант сложнее, понадобится писать логику, обеспечивать дополнительные защиты контроллера. Но для экспериментов, прототипов, дополнительного функционала, использования различных режимов работы двигателя — подходящий вариант. Поэтому я решил пока отложить MC33035 и продолжить работу с Ардуино.
Планы на будущее контроллера
Продолжая работу над контроллером, планирую сделать следующее: