Автоматическое переключение передач на велосипеде с внешним движком

[anatoli_nik]

Даже в аналоговой серве импульс сравнивается (вычитается длительность) с отрицательным импульсов внутреннего блокинг генератора. То что осталось идет на усилитель, мостовой или с двуполярным питанием, где усиливается и тащит серву в нужном направлении пока опорный (резистор в обратной связи меняет длительность) и пришедший импульсы не станут равны. Управление двигателем получается пилообразным (если достаточно большое усиление то трапеция) и довольно сильно греются ключи.
Самое интересное что аналоговая серва будет работать и при других промежутках (отличных от 20мс) между импульсами (блокинг генератор запускается фронтом импульса), лишь бы период импульсов был больше 2,2мс, как бы стандарт с древних времен длинна импульса 1,6+-0,6мс, и в отсутствие импульсов будет стоять на месте. А такой длинный промежуток нужен чтобы впихнуть в посылку несколько каналов плюс пауса синхронизации (около 6мс) для работы декодера (должен же он откуда то знать где первый импульс)

[-Владимир-]

В теории понятно, теперь схемку бы посмотреть.

[anatoli_nik]

Схема простейшей сервы:
Срезал сильно изображение, вход импульсов в точке соединения С3 и R11.

Диаграмма импульсов в контрольных точках:

Кусок схемы древнего регулятора хода, часть обведенная красным выделяет импульсы вперед-назад (обведены синим-зеленым) R4 можно использовать для ОС.

А это, как ни странно, сервотестер:

Все схемы я когда то паял и проверял, все работает. Сервотестер заработал сразу, нужно только настроить среднюю длинну импульсов резистором R7 при среднем положении R5. Для простейшей сервы нужно помучиться с R1 R3 и R10 (у меня тогда, да сейчас, был только осцил на звуковой карте (только сервотестер проверялся на нормальном осциле)).
С регулятором хода по проще в выделении импульсов, потому как генератор опорных импульсов на К555АГ1 (две детальки для настройки) а выделяет импульсы старая добрая ЛА3, здесь все работает сразу.

[Hokins]

Коллеги. Посмотрите пожалуйста на эту ссылку (http://www.instructables.com/id/DIY-Electronic-Derailleur/?ALLSTEPS).
Похоже наша тема.

[Ghozt]

Листал подборку "Моделист-конструктор", номер 9 за 2007 год. В нем представлен механический автомат переключения со всеми чертежами. Сканы страниц во вложении

[Silvaticus]

Мне вот интересно, а что парой серво- или как их там моторчиков и двумя парами кнопок, плюс плата управления нельзя обойтись?  :bw:Есть подводные камни? Там же по сути при жмахании на кнопку нужно просто чтобы моторчик тросик дергал на фиксированный шаг в одном или другом направлении. 

[peat]

Я проводил эксперимент со стандартной 3 кг сервой. Дело не пошло. Проблема в том что на вал сервы постоянно действует натяжение тросика. Серва работает в режиме удержания, постоянно жужжит. Там коллекторные моторы. Вал постоянно совершает микро премещения с частотой где то 200 герц. Во первых серва греется постоянно пожирая ток , во вторых из за микроперемещений вала на одном месте трется резистор обратной связи и грохаются коллекторы. Из за пружины в планетарке , серва не будет работать в кратковременном режиме. Здесь нужна червячная передача по типу тех что делают в подобных устройствах. Впринципе это делается при помощи той же сервы и болта с гайкой , но там время переключения будет не айс. Нужно вобщем выбирать сервы торковые , или вообще сервы для яхт которые тягают паруса , и обязательно бесколлекторные. С электроникой проблем нет , контроллер для переключения уже работает , только задавай логику.

[Ghozt]

В первом посте ссылка на электронный переключатель - из него удаляли пружину, чтобы уменьшить нагрузку сервоприводу. И серва напрямую рулила переклюком без тросов. Такой подход мне видится более правильным, чем простая замена манетки сервоприводом без удаления промежуточных связывающих деталей

[rzaviy]

[user]peat[/user], Я недавно ремонторовал немецкий велос от Саньё,так там на самом правом шатуне шатуне,точнее в середине, стоял примитивный ПАС. Сама звезда крепилась на паук с люфтом в пару мм.При натяжении цепи,кручении педалей под нагрузкой,звезда смещалась и давила на датчик.Сам датчик был разбитый,но имел сопротивление,которое менялось от степени нажатия на него концевикрм звезды.Единственное,что мне не понравилось это токосьёмник,как на пылесосах,который вырвало у него.
Собственно я про что говорю. Если от степени натяжения  задняя втулка шатун меняется сопротивление датчика,то можно его уровнем переключать передачи в простой тригерной манетке,простыми електромагнитами.

[rzaviy]

Думаю можно сигнал снимать и от верхней части цепи,то есть уровень натяжённости.Поставить что- вроде успокоителя на верхнюю часть цепи.Цепь будет давить с определённой силой на датчик,пропорционально нагрузке на цепь.

[Vadevil]

В случае электропривода на эту же цепь - контур замкнется, "самовозбудиться" и разгонитесь очень быстро 

[peat]

В первом посте ссылка на электронный переключатель - из него удаляли пружину, чтобы уменьшить нагрузку сервоприводу. И серва напрямую рулила переклюком без тросов. Такой подход мне видится более правильным, чем простая замена манетки сервоприводом без удаления промежуточных связывающих деталей

Эмм.. что касаемо альфины то пружина там часть механизма переключения и удалить ее не получится. К тому же болда с сервой на колесе где грязь не самая лучшая идея. Лучше если трос будет но короткий а сам механизм закреплен подальше от колеса. Вообще трос не помеха в этом случае.
Добавлено 21 Янв. 2016 в 19:35

Думаю можно сигнал снимать и от верхней части цепи,то есть уровень натяжённости.Поставить что- вроде успокоителя на верхнюю часть цепи.Цепь будет давить с определённой силой на датчик,пропорционально нагрузке на цепь.

Какой сигнал ? Какой датчик ? Мы вроде говорим про переключатель и еще и автомат ?
Автомат делается на показателе скорости , оборотов движка и потребляемого тоаа. Простейшему автомату требуется всеголишь скорость.
Естессно что вся логика намконтроллере и вся эта кутерьма разрабатывается с нуля.
Колхоз на аналоге тут не прокатит.

[Waldemar]

Давно уже заморачиваюсь подобными идеями. Пробовал способ с ссылки в шапке (собственно это первое  что я нашёл). Далее перекопал весь интернет. Немногие, собственно, достигли успеха. По первому способу - из за отсутствия пружины и вменяемой фиксации переклюка, на расколбасе, возможны непредвиденные переключения. Далее приведу доводы за и против крепления сервы прямо на переклюк:
1. Далеко не каждый переклюк можно переделать, плюс ко всему надежность всей это конструкции оставляет желать лучшего.
2. Отсутствие фиксации переключателя довольно здорово мешает процессу. Наверное если ездить по зеркалу то способ норм. Для леса не подходит вообще.
Теперь плавно перейдем к тезисам тягания тросика
1. Чтобы утянуть тросик нужно не такое уж и большое усилие, 30кг серва справляется гарантированно.
2. Зря вы отбросили планетарки и альфину в частности - это замечательная вещь и с киловатным кареточным бафангом она справится, а местный энтузиаст Peat в неё вроде и побольше закачивал с мотором циклон.
3. Вернёмся к переклюкам. Сделаный единожды механизм натяжки тросика можно присобачить к чему угодно. Мне как человеку который постоянно что то меняет это очень важно.
4. Не надо постоянно натягивать трос. Надо сделать механизм фиксации (или частично позаимствовать его из манетки) и единичными импульсами толкать диск переключения вперед-назад.
5. Сейчас погуглю - скину ссылку, где описан метод, по которому последний раз я пробовал решить эту проблему.

[Waldemar]

Кстати вот очень толковый подход.
https://xde90.wordpress.com/

---
к сожалению это не то что я искал. Я подумываю попробовать использовать шаговый двигатель. Я встречал шаговые двигатели где чтобы провернуть вал требуется немалое усилие (то есть пружину удалять не нужно). В этом случае на вал шаговика надевается диск (например от манетки) с креплением стандартного тросика. Всё это можно засунуть в маленькую закрытую коробку, дабы грязи не налетело. В общем на тему подписался, слежу с интересом))

[rzaviy]

[user]peat[/user],  Почему к скорости? если не будет хватать тяги,то и скорости не будет.
Смысл тензодатчика в усилии какое к нему прикладывает.
Нам надо,чтоб на движок было не больше того,что он,движок, может вытянуть,иначе он не выйдет на ХХ. Если больше ,то скидаем передачу вниз.
Если прижать верхнюю цепь вниз,то от напряжённости цепи будет зависит на сколько она давит на датчик(датчик весов).
Думаю по такому принципу работают тензодатчики.

[peat]

[user]peat[/user],  Почему к скорости? если не будет хватать тяги,то и скорости не будет.
Смысл тензодатчика в усилии какое к нему прикладывает.
Нам надо,чтоб на движок было не больше того,что он,движок, может вытянуть,иначе он не выйдет на ХХ. Если больше ,то скидаем передачу вниз.
Если прижать верхнюю цепь вниз,то от напряжённости цепи будет зависит на сколько она давит на датчик(датчик весов).
Думаю по такому принципу работают тензодатчики.

Алгоритм переключения передач простейший. Весь даиапазон скоростей ( к примеру 0-60 кмч ) разбиваем на количество передач.
К примеру -
0-10кмч - 1
10-20=2
20-30=3
30-40=4
40-45=5
45-50=6
50-55=7
55-60=8

Это я грубо. На самом деле для альфины достаточно переключать через одну итог 4 скорости на 0-60кмч , причем в начале до 20 кмч для торковости можно  не перебрасывать через одну. Но это уже детали настройки.

Далее обязательно вводим гистерезис. Это нужно чтобы система не дрюкала переключатель на границах диапазона.
Гистерезис аж 5 кмч.

Итого. Стоим на месте. 
Вжарили ручку газа. Система на 1 скорости. По достижению 10 кмч , переключается вторая передача. Держим 10 кмч , включена вторая. Для того чтобы система переключилась обратно на первую , нужно опустить скорость до 5 кмч. Гистерезис у нас 5 кмч.

Это если по плоскачу. 

Процесс немного усложняется если будут горки.
Вводим потребление тока и в программе вяжем это со скоростью. В результате получаем некий коэффициент по которому происходит переключение так же с учетом гистерезиса.

Примерный расчет -
Скорость (минус)  потребление = коэффициент.
Допустим скорость 15 кмч , 2 передача. Потребление 20 ампер. Амперы удобнее разделить на коэффициент и привести к скорости. Разделим на 10.
Итого 15-20/10=13 (попугаев)
Горка стала круче , потребление увеличилось до 60 ампер и требуется переключение передач.
Итого 15-40/10=9 попугаев.
Попугаи снизились , произошло переключение на одну вниз. Там и держим пока  не увеличится скорость или не уменьшится расход.

Соответственно все пороги переключений и коэффициенты подбираются опытным путем.

Во бщем одним словом за торковый датчик вполне сойдет отношение скорость/потребление. Можно еще привязать обороты. Но сам датчик торковости не нужен.

Но я бы все это сделал только для плоскача , а на ручку повесил 2 кнопки - Gear Up , Gear Down  и в случае если нужна торковость , снижал бы руками на одну вниз если горка.

Мне было бы интересно такое решение если бы я мог обеспечить время переключения передачи скажем 0.05 сек. А через 2 - 0.1 сек. Тогда я бы мог утереть нос в разгоне с адекватной по моще МК аппаратами. Но холивар прошел , надобности нет.

[Silvaticus]

[user]Waldemar[/user], у меня на трайке стоят bar end shifters, честно говоря там особой фиксации нет, просто крутишь и все.

[DIVAS]

[user]rzaviy[/user], Датчик усилия, конечно, штука полезная, но есть нюансы:
1. если переключать передачи под полной нагрузкой, то механика долго не проживёт.
2. нужно ловить моменты, когда нет нагрузки. А тогда получается очень неоднозначный набор условий переключения - то ли это сброс газа для переключения, то ли это пользователь просто решил ехать помедленнее.
3. сам по себе датчик усилия интересен только для педальной тяги, а усилие электропривода проще определять напрямую по току.
4. АКПП для педального привода в целом не имеет большого смысла, ибо внезапные переключения под нагрузкой могут стать причиной разных неожиданностей и повреждения механики переключения.
Так что в целом тензодатчик для АКПП не очень-то и нужен. Единственное, для чего он реально может быть полезен - это для запрета переключения, пока пользователь активно педалирует.

Вообще, если речь именно о переключении передач миддрайва, без учёта педалирования ногами, то нужно объединять управление АКПП и двигателем (контроллером двигателя) в отдельный контроллер.
Механическую нагрузку на двигатель можно определять и без тензодатчика - по фазному току, либо косвенно по положению ручки газа и соотношению расчётных и реальных оборотов. Но это не должно быть единственное условие переключения.
По-хорошему, логика работы должна быть основана на оборотах и моменте, но должна также учитывать и положение ручки газа.
Условием для переключения вверх должно быть превышение номинальных тяговых оборотов двигателя (можно вычислять исходя из коэффициента передачи и скорости колеса, но тогда нужно знать все коэффициенты).
Условием для переключения вниз должно быть понижение оборотов ниже некоторого предела и, возможно, вторичное условие - превышение некоторого значения фазного тока. Однако логика должна обеспечивать безусловное переключение на заданную (не обязательно самую низкую) низшую передачу при снижении скорости движения до нуля (выходит, скорость колеса мерить тоже нужно).
Командой на переключение должен быть кратковременный сброс газа - пользователь сам должен инициировать сброс газа, ибо автоматика может выбрать самый неудачный момент для переключения (например, при езде в гору на малой скорости).
А после переключения контроллер АКПП должен ещё хотя бы 1/4...1 оборота двигателя принудительно придушивать сигнал газа, чтобы механика завершила переключение без большой нагрузки, и только после этого разрешать полный газ. Разумеется, автоматика должна управлять газом только в сторону душения через диод, во избежание всяких ЧП в случае сбоя.

Но поскольку делать всё это в любом случае придётся программно на контроллере (например, Ардуино), есть смысл продумать разные режимы работы АКПП - "ленивый" (с большими гистерезисами, чтобы переключать по минимуму), "спорт" (максимально точный и быстрый выбор передачи) и т.п.

Если далее обвешивать всё это защитами и прочими фичами, то в систему должны добавиться датчики температуры (чтобы переключать на пониженную при перегреве двигателя, контроллера или батареи), измерение состояния батареи (переключать на пониженные передачи при почти полном разряде) и т.д. и т.п.