Педальный привод на генератор, а не на колесо? Обсудим "за" и "против"?

[Vik3]

Давайте уже забудем вопрос о КПД своих собственных мышечных сил, задача удобно нагрузить ноги, избавиться от звезд, переключателей, цепи.

Крутить с одинаковой нагрузкой в гору и с горы ... это противоестественно -мозги могут немного подвинуться и вызывать дискомфорт. Без звёзд и цепи помощь мотору в гору исключается, а в случае поломки электричества  это толкание велосипеда пешком до дома...да и не велосипед это уже 
У меня тоже есть моменты ментального дискомфорта при использовании боковых колёсиков - когда сравнительно долго опираешься на боковое колёсико вестибулярный аппарат равновесия отключается - едешь как на трайке, но как только возвращаешься к езде только на 2-х колёсах тебя несколько мгновений мотает пока мозги перестраиваются. Однако устойчивая езда по скользкой дороге явно того стоит. Здесь же себя лишаешь существующего запасного привода и добавки мощности в гору только ради равномерной нагрузки ног...
Оно конечно избыточная мощность двух моторов компенсирует отсутствие дополнительного момента от педалей, но это ценной намного бОльшей массы ( два мотора плюс МИД/генератор).

[Ev]

[user]Fin4master[/user],

Основная проблема генератора, по сравнению с педалями, в моменте прохода "мертвой зоны", когда ноги практически не создают усилия. В обычном приводе есть обгонная муфта ("трещетка"), которая расцепляется и эта "мертвая зона" проходится легко. В генераторе же, тормозящий момент не пропадает (когда педали перестают создавать момент), что вызывает резкое торможение в этой точке. И это не приятно.
Я считаю, что для комфортного педалирования нужно сделать электронный аналог обгонной муфты. То есть резкий порог, при снижении до которого оборотов педалей, нагрузка бы снималась резко и полностью. Для этого, как мне кажется, необходимо использовать сигналы с датчиков Холла. Только так можно быстро и точно мерить обороты. Технически это не сложно, датчики уже есть в генераторе (моторе), но я ещё не пробовал.
Альтернативное решение - маховик на валу генератора, но это нам не подходит из-за массы. 

[Fin4master]

То есть прохождение мертвой зоны, я так предполагаю, будет происходить с замедлением, уменьшением оборотов в некотором секторе, соответственно со снижением мощности в этот момент. По этому крутая нарастающая зависимость тока от напряжения генератора должна сыграть на руку, облегчить прохождение мертвых зон. В идеале, конечно, лучше сделать чтото наподобие синусоидальной зависимости мощности, которая синхронизируется с положением педалей, но это потом.

[Fin4master]

Сколхозил коробочку, покрасил, засыпал туда все детальки, пока собирал краску ободрал, ну нормально вообщем, все в "кулибин стайл". Заодно сделал нормальный тумблер включения батареи - красный и вольтметр, показывающий напряжение батареи. Синий тумблер подает "+" батареи на маленький преобразователь, выдающий 15В для питания мозгов бустера и индикатора напряжения. Фотки внутренностей сделать забыл.
Испытал как это все работает, подключил бустер к зарядке (выставил 44,5 ниже не регулируется), батарея была слегка разряжена. Когда входное напряжение ближе к выходному, бустеру работать очень легко, подозреваю кпд там был очень приличный, корпус был едва тепленький, хотя через него текло больше 300Вт. Многооборотник регулирует что-то типа "мощность" или "ток". Зарядное начинает немного звенеть при большой нагрузке, думаю это из-за того, что частота преобразования зарядного и бустера совпадает.
Где же мой генератор!?

Спойлер

[mr.Dream]

Основная проблема такого привода, когда момента двигателя будет недостаточно, будете стоять на месте,  вращая со всей дури педали, грея обмотки ) вместо того, чтобы переключить на пониженную и уверенно ехать.

[MaxWin]

Основная проблема такого привода, когда момента двигателя будет недостаточно, будете стоять на месте,  вращая со всей дури педали, грея обмотки ) вместо того, чтобы переключить на пониженную и уверенно ехать.

Спойлерить не красиво.
Кто-то хочет досмотреть досмотреть сериал до конца. А вдруг "убийца дворник"?
А если серьезно, то суть этой проблемы имеет куда более серьезные последствия, которые не имеют простого решения.

[Fin4master]

Основная проблема такого привода, когда момента двигателя будет недостаточно, будете стоять на месте,  вращая со всей дури педали, грея обмотки ) вместо того, чтобы переключить на пониженную и уверенно ехать.

В моем случае, если момента моторов не хватит, то на педали я даже встать не смогу, хоть на какой передачи они будут стоять, это к примеру сугроб глубиной по оси колес, либо какие-то жесткие буераки, где только пешком идти. Разумеется такие участки пути либо избегаются, либо преодолеваются пешком катя вел рядом или неся на руках, к примеру приходилось переносить его через ручьи, бревна, железные дороги и т.д.
Пока проблемы вижу только две: это все безумно дорого и КПД хотелось бы побольше, но чем-то приходится жертвовать.

[tmiaer]

[user]Fin4master[/user], на педалях в крутую горку (5-10 градусов) можно спокойно и эффективно ехать на нижней передаче. Слабый мотор туда даже с места не сдвинется. А если сдвинется, то будет ползти еле-еле, работать с КПД процентов 20 и быстро отправится к праотцам.

В вашем случае жертвовать приходится всем. То есть вы ограничиваете применение своего вела только ровным асфальтом, тратите лишние деньги, теряете ценную мускульную энергию в тепло и увеличиваете массу аппарата.

[SG_]

это вело-тренажор на улице   ну если маршрут продумывать то пойдет.

[Fin4master]

Приехал бафанг. Попытался разобрать посмотреть что внутри. Первым делом уперся в эту гайку с пазами, чем ее открутить?
Я так понял она держит большую шестерню, под которой фривил. Оба фривила я планирую заклинить намертво.

Спойлер

Разъединять провода пока не стал. Родилась идея убрать совсем крышку с контроллером, вместо нее выпилить другую из куска алюминия, к которому прикрутить диодный мост на шоттках, тем самым немного облегчить конструкцию. Суммарный вес мотора и шатунов получился 4,5кг, взвесил всю ту хрень которую я сегодня снял с велика (цепь, звезды, переключатели...) получилось почти 2,5кг, вот и результат вес увеличится на 2 кг с небольшим.
Процесс пошел, буду искать способ открутить эту гайку (плоскогубцами пробовал), чтобы разобрать мотор до конца и зафиксировать фривилы.

[tmiaer]

[user]Fin4master[/user], у диодного моста есть такая проблемка. Чтобы он заряжал батарейку, нужно чтобы обороты двигателя были выше, чем те, при которых напряжение на нём равно батарейному. Т.е. медленно и вальяжно крутить не получится. Обороты генератора всегда должны быть одинаковые. Таким образом вы ещё и ограничиваете себя одним фиксированным каденсом, от которого никуда нельзя будет деться.

[Fin4master]

[user]tmiaer[/user], вы предыдущие посты читали?

[Fin4master]

Как я раздербанил новый бафанг. Слабонервным не смотреть, кровь, кишки, расчлененка.

Спойлер

Сначала я думал заклинить оба фривила, теперь понял что смысла нет оба, пусть педали свободно крутятся назад. Первый фривил, тот что под большой шестерней, состоящий из собачек и зубчатого кольца, я фиксировать не буду. А вот второй фривил выполнен по подобию роликового подшипника внутри нейлоновой шестерни, я просто взял и тупо перевернул шестерню, теперь вращая педали вперед будет крутиться и ротор с магнитами. Если честно как-то не очень сделано, получается у тех кто используют кареточные движки, когда едешь с выключенным мотором и крутишь педали, то вращаешь все эти шестерни, а они как ни как все же тратят энергию.
И так белую шестерню я перевернул, но из-за того что она не симметричная теперь прижимная крышка выпирает почти на 2мм, подложил под нее шайбочки и притянул. Теперь в эту крышку упирается плата с холлами, пришлось ее снять. Все собрал, прицепил шатун, покрутил руками примерно с частотой нормального каденса, крутится туго, не знаю как это будет ногами, надеюсь со временем еще разработается. Выработал по двум фазам 20-22В в холостую, не густо, но для начала сойдет.
Продолжение следует.

[Fin4master]

Лампочки по 24В 60Вт, по две последовательно, подключил к двум фазам напрямую без моста. Звук конечно жесть  надеюсь притрется будет потише.
Да педалирование рваное, мертвые точки проходит с нормальным усилием, а в "полезной зоне" слишком легко - педали как будто проваливаются. Крутится в целом легко, какая там моща была сказать не могу, во втором мультиметре батарейка села.

[tmiaer]

[user]Fin4master[/user], надо подключать симметричную нагрузку ко всем трём фазам, тогда звук будет нормальный. А сейчас имеет место неравномерная пульсирующая нагрузка, пульсирующий момент, который и даёт такой звук. Или по две лампочки к каждой паре фаз, или с мостом.

[Fin4master]

[user]tmiaer[/user], точно! Спасибо, я об этом не подумал! Сегодня надеюсь спаять диодный мост. Планирую сделать трехфазный двухполупериодный удвоитель, для этого надо вывести силовой провод от центра звезды обмоток, будет напряжение повыше и кпд больше. Диоды прикупил MBR2045. Пока есть проблемы с креплением мотора, редуктор упирается в ось задней подвески, надо подложить какую-то шайбу под каретку, и еще придумать хомут, чтобы мотор не проворачивало вниз.

[Fin4master]

Выпотрошил контроллер из крышки, влепил туда мост на шоттках со средней точкой, сделал хомут и проставочное кольцо, генератор установлен и полностью готов. Пробовал педалировать на лампочки, по сравнению с предыдущим опытом генерации на переменке напряжение теперь уже постоянное стало побольше, сильно прыгает, доходит до 35-36В, каденс примерно такой же рваный и неудобный. Подключил к своему бустеру, бустер нагрузил на те же лампочки, педалировать стало еще хуже в сто раз, медленно тяжело проворачиваются мертвые зоны, резко и легко пролетают рабочие зоны, такое дерганое дурацкое педалирование, очень тяжело и неудобно. Тут я понял, что все перепутал наоборот, зависимость тока от напряжения оказалась не крутой, а наоборот заваленной, это видно по таблице, чето я тупанул. Бустер буду переделывать.
Опыт педалирования на улице показал, что придется напрочь переучиваться ездить, педалировать на автомате не так то уж просто, постоянно проявляют себя велосипедные привычки.

Спойлер

[Fin4master]

И так продолжаем. Форма напряжения с генератора представляет собой что-то наподобие синуса с постоянной составляющей. Подходящая картинка из гугла

Частота этого синуса есть удвоенная частота педалирования, т.е. 2 герца с копейками. Нужно сделать так, чтобы в горбах этого синуса с генератора забиралось больше мощности, в провалах - меньше. Нужно изменить зависимость входного тока от входного напряжения повышающего преобразователя, так чтобы при небольшом увеличении угловой скорости педалей вырастала потребляемая мощность с генератора, прохождение мертвых зон будет проходить с уменьшенной угловой скоростью и с гораздо меньшей мощностью, педалирование все-равно будет рваным, но я надеюсь существенно сгладить эту неравномерность. Изменения вношу в опорный сигнал усилителя ошибки шим-контроллера, который подается на вторую ногу TL494. Первым делом попробовал перекинуть делитель с постоянных стабилизированных 5 вольт на входное напряжение, чтобы ток менялся пропорционально входному напряжению, тем самым превратив бустер в корректор коэффициента мощности, снял характеристику, реально получилось точь в точь, что чисто активная нагрузка, ток меняется прямо пропорционально напряжению, по закону Омма. Но мне этот вариант тоже не подходит, это то же самое что крутить на лампочки.

Теперь пробую взять сигнал с делителя входного напряжения и вычесть из него фиксированный постоянный уровень, чтобы отсечь постоянную составляющую и срезать провалы синуса.

И подавать этот сигнал на шим-контроллер, чтобы он формировал нужную нагрузочную характеристику. Делаю это при помощи операционника по схеме вычитателя напряжений.

Поиграв с подстроичниками добился более-менее нормального результата, ну или по крайней мере мне на данный момент кажется, что нормального. Педалирование стало более плавным, с повышением нагрузки рваность все же проявляется.
Пока я остановлюсь на этом результате, буду тестировать, наблюдать. Результаты замера мощности, которые я делал китайским ваттметром GT Power пока не особо ясны, показания прыгают, пока я только настраивал и пробовал разные варианты, каких-то долговременных усредненных данных выложить еще не могу. Но пока я два вечера с ним экспериментировал с меня сто потов сошло. Максимальная нагрузка на выходе бустера которую мне удалось выжать едва переваливала за 200Вт, но это было очень тяжело и недолго.

О КПД говорить тоже сложно, как его замерить не знаю, могу лишь сказать что после моих экспериментов генератор становился едва тепленький, а бустер не нагревался вообще. Можно конечно найти велотренажер в каком-нибудь спортклубе, которые показывает мощность на валу, и чисто на глаз сравнить с моим педальным генератором, но это все очень приблизительно.
Сегодня может покручу на одной нагрузке хотя бы полчасика, посмотрим что выйдет.