Ростелеком ТВ 

Знания для новичков об радиоэлектронике. Курсы электронщика. Электрические материалы. Сопротивление, проводимость

Сделать электровелосипед своими руками – процесс достаточно сложный, предполагающий владение хорошими навыками. При отсутствии понимания сути процесса проще купить агрегат. Понимая рабочий процесс за токарным станком, имея в своём арсенале нужные инструменты, можно выполнять сборку.

Комплект необходимого инвентаря

Чтобы раскрыть суть вопроса: как из обычного велосипеда сделать желанный электровелосипед, для начала подготавливаются к работе. Нужно будет пользоваться:

  • сварочным аппаратом;
  • основным комплектом инструментов (подразумевается ножовка либо плоскогубцы);
  • токарным станком;
  • штангенциркулем большего размера;
  • сверлильным станком и комплектом свёрл;
  • шлифовальным станком;
  • съёмником цепи;
  • ключом для демонтажа трещотки;
  • металлорежущими предметами (подойдут гидравлическими ножницы, допускается применение ацетилено-кислородной резки, воспользоваться установкой для плазменной резки);
  • основным арсеналом для ремонтных работ с байком.

Также понадобится пособничество:

  • блока V-конструкции;
  • фрезы;
  • метчиков и плашек;
  • плоскошлифовального станка.

Предполагается работать со следующими материалами:

  • металлическим уголком;
  • звёздочкой ANSI #40, предполагающей 9 зубьев;
  • двумя подшипниками;
  • круглой болванкой из стали окружностью 0,5–1 дюймов;
  • четырёхдюймовым и дюймовым шкивами под клиновой ремешок;
  • клиновым ремнём.

Как преобразовать обычный велосипед в желаемый электровелосипед

Как собрать электровелосипед, волнует многих велосипедистов. В целях экономичной сборки следует поискать знакомых, которые могли бы предоставить бесплатно мотор с аккумулятором и велосипедом. Желательно найти байк с максимальным количеством передач. Это нужно для большего ускорения и увеличения допусков в электроцепи.

В поисках старого кресла с электродвигателем поможет интернет, где часто предлагают моторы б/у с аккумуляторами. Предпочтительнее обратиться в отдел ремонта и сбыта инвалидных кресел, поскольку здесь повезёт наверняка. Вряд ли техперсонал откажет в помощи за небольшую сумму.

Изготавливаем наружное подшипниковое кольцо

За неимением наружного кольца на байке, изготавливаем его самостоятельно. Необязательно делать резьбу, можно обойтись и без неё. Кольцо закрепляется винтами внутри каретки самодельного электровелосипеда.

Изготавливаем промежуточный вал

К большому ролику, подшипникам и звездочкам размером центрального отверстия подойдёт стальная болванка, размер которой должен составлять 5/8 от окружности звезды. Подходим к токарному станку, стачиваем один край заготовки до одного дюйма и диаметра, уменьшенного в два раза от окружности звезды. Остаток заготовки стачивается также. Центральная часть составляет 5/8 окружности звезды, чтобы промежуточный вал не проскальзывал.

Просверливаем прорехи для болтов, предварительно закрепив вал блоком V-образной конфигурации. Болтовые отверстия должны находиться по уровню. Размер болтов подбирается в соответствии с размерами вала и остальных частей.

Модифицируем звёзды

Слишком большую по ширине звёздочку модифицируем. Обработка звезды на токарном станке производится подрезным резцом до тех пор, пока ширина детали не станет 0,1 дюйм. После этого приступаем к установке резцовой каретки предположительно на 10 градусов, производим изменение угла зубьев до получения одинаковых показателей с двух краёв.

Работа с главным ведущим шкивом

При наличии отверстия в двигателе, внутри заготовки сверлим дюймовое отверстие, идентичное размеру вала. Соответствие размеров нужно обязательно соблюдать. После этого с помощью станка одну сторону стачиваем до 0,5 дюйма соответственно размерам ролика, предварительно обработанного.

О сборке промежуточного вала

Заранее прикупив цилиндрические штифты с винтами, собираем вал. При условии безошибочно выточенных деталей, сборка не вызовет никаких проблем.

Собираем цепную передачу

С помощью съемника приступаем к демонтажу цепи. Устанавливаем цепь обратно, продевая механизм через скоростной переключатель сзади. Зацепляем цепь на кассетную среднюю звезду. Проверяем правильность положения заднего переключателя. Для получения требуемой длины цепи располагаем её концы рядом. Разъединяем механизм в месте сгиба.

Важно! При разъединении цепи нужно убедиться в прикреплении пина к её концу. В противном случае возникнут проблемы в соединении механизма.

Проверяем работу без нагрузки

Переворачиваем самодельный электровелосипед колёсами кверху для свободного вращения заднего колеса. На умеренной передаче начинаем проверку. В целях обеспечения натяжения велоцепи следует крепко удерживать мотор снизу противоположно клиновому ремню. Свободной рукой подсоединяем моторные провода к аккумулятору.

На слёт цепи влияют следующие факторы:

  • мало сточена ширина звезды;
  • в случае проскальзывания ремня влияет слишком высокая передача либо его слабая натяжка;
  • плохо выровненные звезды.

О макете моторного крепления

В целях экономии макет изготавливается из картона, а не металла. Преобразовать картонную заготовку в любую форму значительно проще, чем металлическую. По возможности можно внедрить двигатель за подседельным штырём. Тогда вращающиеся элементы будут находиться на большем расстоянии от ног.

О предварительном моторном креплении

По картонному макету вырезаем металлическое крепление, приложив к железу оригинал и обведя его мелком. Для вырезки металлического макета понадобятся большие гидравлические ножницы, позволяющие в точности повторить все контуры. Остальные инструменты требуют владения определённых навыков.

Устанавливаем двигатель

Берём неравнобокий уголок и начинаем с выполнения прорех для U-образных болтов с последующей их установкой. Необходимо исключить скольжение болтов. Обладая картонным макетом, разметка будет лёгкой. Прикладываем его к пластине, помечая кернером один конец прорези, затем другой. Каждая сторона должна получить по две прорехи, всего четыре.

Отверстия должны быть нормальными для закручивания гаек и для внедрения болтов. Так, для болтов 3/8 дюйма предполагается 0,4-дюймовое отверстие.

Для выполнения прорезей лучше воспользоваться торцовой фрезой. В случае с плазменной резкой вырезаются аккуратные прорехи в железном уголке для болтов.

Устанавливаем неравнобокий уголок

Некоторые двигатели не требуют этой установки. По возможности устанавливаем неравнобокий уголок, за счёт которого двигатель закрепляется прочнее. В качестве альтернативы используем U-образные болты.

Производим крепление адаптерного кронштейна к двигателю. Скольжение кронштейна обеспечивает адекватное натяжение ремня. Изготавливаем пластину и привинчиваем её к переднему участку двигателя. Пластина предполагает некоторое смещение. Крепление небольшого прямоугольника, параллельного двигателю, производится болтами непосредственно к основной пластине монтажа.

Приступаем к сварке двигательного крепления

Предварительно производим тщательную пескоструйную очистку и небольшую зачистку щёткой по металлу. Штыки должны быть чистыми. В сварке важно соблюдать последовательность. Сварив один край, нужно подождать, пока остынет металл, а затем приступать ко второй части.

Основной жар направляем преимущественно на пластину, выбираем менее высокую температуру сварки, но доступную для проваривания листов. Можно капать расплавленный металл для лучшей спайки двух металлических листов.

Собираем ременной привод

Здесь всё предельно просто. Надеваем ремень на шкивы, хорошо натянув его, и затягиваем болтами. Поскольку эксплуатация велосипеда приводит к постепенному растягиванию ремня, периодически проверяем степень натяжения и корректируем, если нужно.

Производим повторную проверку без нагрузки

На самой низкой передаче запускаем мотор по максимуму. При достаточном креплении повышаем постепенно передачи. В случае установки велокомпьютера сзади, наблюдаем за его показателями. Передний велокомпьютер не показывает ничего. Ремень также не должен проскальзывать.

Об аккумуляторном креплении

Заранее проверив батарейки и зарядное устройство на пригодность, устанавливаем аккумулятор. Делаем картонную заготовку батарей, поскольку она легче перемещается. Выбираем оптимальный участок для установки батарей. Рекомендуемое место – поближе к земле, подальше от седла. Подобное размещение обусловлено возможностью увеличения сцепления покрышки заднего колеса и снижением центра тяжести байка.

Берём железные уголки, делаем из них поддон для последующего крепления аккумуляторов стяжками либо эластичными шнурами. Привариваем поддон к велораме. Сварной шов должен получиться высококачественным, поскольку на него будут производиться существенные нагрузки.

На рисунке представлена наглядная схема электровелосипеда. Поскольку велосипед уже оснащён переключением передач, достаточно внедрить обычный переключатель, чтобы управлять двигателем. Допускается установка однополюсного трёхпозиционного десятиамперного переключателя от ненужной радиостанции. Рабочие позиции обозначены двумя включателями и одним выключателем. Представленная схема показывает работу одного аккумулятора под 12-вольтовым напряжением при выставленном режиме первого включателя. Второй выключатель предполагает работу двух аккумуляторов с 24-вольтным напряжением, позволяя использовать мотор на всю мощность, а при необходимости снизить обороты.

Это наглядный пример схемы из трёх аккумуляторов. Каждой электрической схеме присуще иметь плюсы и минусы.

Испытываем велосипед, ищем и устраняем неполадки

Закончив сборку электровелосипеда, пора испытать его на деле. Можно пригласить друзей, чтобы похвастаться собственным изобретением и рассказать им, как собрать электровелосипед. Обязательно голову защищаем шлемом во избежание непредвиденных обстоятельств, приводящих к травме. Возможно, что первое изобретение не оправдает надежд, поэтому нужно быть морально готовым к такому повороту. Среди распространённых причин возможных неполадок – плохой контакт проводов, неправильный расчёт передаточного отношения.

Проводя испытание уникального изобретения, следует взять с собой инструменты, которые понадобятся в приведённых случаях:

  • отсоединились провода;
  • при условии превышенного передаточного отношения;
  • неисправность аккумуляторов.

Эти неполадки не позволят ехать велосипеду.

Диагностика электровелосипеда

Для диагностирования предполагаемых проблем, включаем самодельный электровелосипед с поднятым задним колесом. Вращение покрышки недопустимо и обусловлено чрезмерным передаточным отношением. Целесообразно прибегнуть к увеличению шкива промежуточного вала либо уменьшению двигательного шкива. Это нужно для снижения передаточного отношения и увеличения крутящего момента. В результате велосипед поедет.

При отсутствии вращения покрышки диагностируют отсоединения проводов либо непригодность аккумуляторов. Тогда обеспечиваем аккумуляторам полную зарядку, а проверку напряжения на них производим с помощью мультиметра. Оптимальное напряжение полного заряда обычно составляет 27 вольт.

Проверку целостности электроцепи выполняем тем же мультиметром. Отсоединяем провода, проложенные к двигателю, подсоединяем их к прибору с последующим включением переключателя. При условии отображения только нулей на экране заряженных аккумуляторов, диагностируется проблема самих проводов либо переключателя.

Медленный ход велосипеда обычно обусловлен неправильным передаточным отношением. Для диагностирования этой проблемы смотрим на степень вращения заднего колеса в поднятом состоянии. При ускоренном вращении диагностируется повышение передаточного отношения. В этом случае уменьшаем его посредством увеличения размера валочного шкива либо уменьшением размера двигательного шкива.

Если вращение покрышки характеризуется одинаковой быстротой, как при нагрузке, так и без неё, поступаем обратным образом. Производим увеличение передаточного отношения или уменьшаем размер валочного шкива. Можно увеличить размер двигательного шкива.

Подойдя к теории сборки электромопеда со знанием дела, можно попробовать сделать его своими руками.

Электровелосипед - это обычный велосипед только с электроприводом. Самый простейший электропривод будет состоять из источника тока, самого двигателя и введения в разрыв цепи переменного резистора, которым и будем мы регулировать ток, а значит и скорость вращения вала двигателя. Ниже приведена структурная схема простого электропривода для электровелосипеда:

Это простейшая схема электропривода. Основным элементом электропривода является двигатель. Двигатель выбираем на необходимое нам напряжение и ток, но по мощности не менее 400 ватт - если конечно не хотим помогать педалями крутить. При 400 ваттах ваш велосипед на таком электроприводе поедет до 30 км в час с условием того, что у вас будет установлен редуктор, ну а дальность на прямую зависит от емкости аккумулятора. Давайте вернемся к двигателю. Так вот перед выбором двигателя обязательно учитывайте соотношение напряжения и емкости аккумулятора к напряжению и мощности двигателя. Допустим, вы выбрали двигатель 500 ватт на 12 вольт, а аккумулятор поставили на велосипед свинцовый от автомобиля. В вашем автомобильном аккумуляторе 90 Ампер/час емкость.

Рассчитаем ток потребления двигателя по закону ома: ток=мощность двигателя/ напряжение двигателя=500/12=40 Ампер. А если вы выберете двигатель 400 ватт на 12 вольт, то ток=400/12=33 А. Я советовал выбрать вам бы второй двигатель на 400 ватт, так как ток потребления 30 ампер, т.е. примерно 1/3 часть от аккумулятора емкостью 90 Ампер/час. Такой ток разряда будет считается нормальным, а аккумулятор ваш дольше прослужит. А теперь рассчитаем количество часов работы выбранного второго двигателя двигателя: количество часов=емкость аккумулятора/ ток потребления. Если вы будите разгоняться число на аккумуляторе, то есть без механического вращения педалей, то ток нужно будет умножить на коэффициент примерно 1,5-2, в зависимости от вашего веса. Это будет пусковой ток Вот получится формула: количество часов=емкость аккумулятора/ (ток потребления*1,7), Пусковой ток= ток потребления*1,7. Если вы будите разгоняться на педалях а потом ехать на двигателе (кстати, так экономнее), то берите коэффициент около 1,2. Ведь вы не все время будете ехать по ровному асфальту, да еще и плюс ваш вес и другие факторы.

Теперь перейдем к аккумулятору . Свинцовый аккумулятор лучше не ставить, так как во первых у него большой вес, а во вторых свинцовый аккумулятор боится ударов и растряски. В автомобиле ведь установлены амортизаторы, а у велосипеда просто жесткая рама. На рынке имеется огромный выбор аккумуляторов, посоветуйтесь с продавцом. Сразу скажу, чем выше напряжение аккумулятора, тем меньше ток будет потреблять двигатель, а мощность будет та же. Вот смотрите: мы рассчитали для двигателя 400 ватт 12 вольт ток: 400/12=33,3 А. Если у нас будет аккумулятор на 50 вольт, двигатель на 50 вольт и 400 ватт, то 400/50=8 Ампер. Так что советую брать аккумулятор максимального напряжения, ведь зачем вам такой большой ток чтобы проходил по проводам и контактам, вызывая нагрев? По идее должно быть понятно, что напряжения двигателя и аккумулятора должны совпадать, точнее напряжение аккумулятора должно чуть-чуть превышать номинальное напряжение двигателя примерно на 5-10%.

Стоит сказать пару слов о ручке газа - о резисторе. Переменный резистор выводится на руль в виде ручки газа или другом виде, который вам удобен для регулирования оборотов двигателя. Мощность переменного резистора рассчитываем. По последним расчетам у нас получился ток 8 А, находим мощность переменного резистора: 8 А*50 вольт=400 ватт. Берем переменный резистор на 500 ватт с запасом и рассчитанный на ток 10 Ампер.

Теперь о ручке тормоза электрического велосипеда . На неё следует установить размыкающие контакты. Объясняю для тех, кто не знает что это такое. Размыкающий контакт - это контакт, у которого основное положение всегда замкнуто и протекает по цепи электрический ток. При нажатии на контакт - контакт размыкается и размыкает цепь, и ток не протекает по цепи. Так вот при нажатии ручки тормоза наша цепь должна размыкаться, чтобы двигатель остановить. Берем 2-а кусочка алюминия толщиной в 1 мм и устанавливаем один кусочек на подвижную часть тормоза, а второй кусочек на неподвижную, этим самым мы получили подвижный и не подвижный контакт. Подсоединяем этот контакт в разрыв цепи двигателя М1. Сам электродвигатель крепим в любое удобное место на кронштейны, которые можно сварить сваркой, нужно лишь попросить дядю, чтобы сварил. Такой велосипед не следует ставить на солнце, а именно аккумулятор. Потому что при попадании солнечных лучей аккумулятор нагревается и теряет емкость до 50-80%. Обычно так происходит, если температура превышает 45 градусов. Все готово, можно заряжать аккумулятор и ехать кататься. Теперь давайте рассмотрим более усовершенствованную схему. Преимущества этой схемы в том, что вы в 5-6 раз проедите дальше, чем на предыдущей. И это все на том же одном аккумуляторе. Схема ниже:

Что мы видим нового в этой схеме? В этой схеме мы видим второй двигатель М2, который работает в качестве генератора. Мы явно видим как два тока I1 и I2 питают двигатель М1, а значит аккумулятор будет меньше отдавать тока двигателю, что увеличит длительность езды на таком велосипеде. Генератор будет у нас расположен на переднем колесе и помогать подпитывать двигатель М1, который приводит во вращение заднее колесо. Правда выгодно? Тогда читайте дальше. Главное собрать все правильно, так как если вы просто поставите бездумно это все, то у вас просто будет двухприводный велосипед, а нам нужен второй двигатель в качестве генератора, а это значит двигатель М2 должен вращаться в 2-2,5 раза быстрее двигателя М1, чтобы выработать больше тока. Этот двигатель М2 выбираем в полтора в два раза больше по мощности но на то же напряжение. В два раза мощнее будет вырабатывать в два раза больше тока.

Так же для увеличения вырабатываемого тока, как уже говорилось выше, нужно увеличить число оборотов М2 в 2 раза по отношению к М1. Для этого на двигатель устанавливается как можно меньше звездочка, а к колесу приваривается сама большая звездочка, при этом чем больше будет разность между звездами по размеру, тем выше будет скорость вращения и тем больше тока получим, а значит и дольше сможем ехать без перезарядки. Далее натягиваем цепь и соединяем провода согласно схеме. Рекомендую этот способ. Но если вы попробуете тронуться с места, то у вас начнут вращаться оба двигателя. То есть, при разгоне велосипед будет двухприводный, а при преодолении определенной скорости второй двигатель превращается в генератор, который подпитывает первый двигатель, при этом чем выше скорость, тем больше ток вырабатывается. Это как мощный толчок вначале для работы, как на двигатели устанавливают пусковые конденсаторы. Конденсатор делает мощный толчок для запуска двигателя, механизм схожий.

Как сделать электровелосипед из обычного велосипеда?

Здравствуйте , друзья!

На этой странице я расскажу Вам о том, как своими руками переделать обычный велосипед в электровелосипед, снабженный электромотором и движущийся не только за счет мускульной силы наездника, но и на электротяге.

Все началось с того, что однажды я разобрал старую стиральную машину " Indesit " и извлек из нее много полезных запчастей, в том числе электромотор и детали ременной передачи. Кроме того у меня был велосипед, уже немного доработанный (сиденье немного смещено назад с помощью вставки в раму, чтобы сидеть было удобнее), но в остальном самый обычный:

Сперва надо было придумать, как передать крутящий момент от электромотора на колесо от велосипеда. Поскольку вал электродвигателя уже имел шкив для ременной передачи, а от стиральной машинки остался хороший ремень, решено было использовать именно такую передачу - ременную. Теперь необходимо придумать, как закрепить шкив ременной передачи на колесе велосипеда (очевидно, на заднем).

Втулка алюминиевая - сваркой не приваришь, поэтому решено было закрепить шкив ко втулке колеса с помощью нескольких винтов. Обратите внимание на новые отверстия во втулке между спиц (на фото ниже). Отверстий всего 9 шт., в них нарезана резьба М3:

Теперь необходимо изготовить сам шкив. Вообще говоря, ремень от стиральной машинки - поликлиновый, но т. к. шкив, который мы собираемся изготовить, значительно больше по диаметру, чем шкив на валу электромотора, нарезать канавки на большом шкиве нет необходимости - ремень и так по нему скользить не должен. Поэтому, шкив для колеса у нас будет гладкий.

Для его изготовления я вырезал круг из листовой стали толщиной 2 мм, в котором, кроме прочих, вырезал большие отверстия для снижения веса. Диаметр шкива в моем случае ограничивался имеющимся у меня токарным станком (заготовку большего диаметра в станок просто не вставишь) и составил примерно 220мм.

К в внешней стороне полученного диска была приварена стальная полоса (стандартный прокат), сечением 20 х 4 мм. Деталь по центру будущего шкива (на фото ниже), прикрученная болтами, необходима только для закрепления шкива на токарном станке при обработке (это какая-то деталь от трансмиссии автомобиля "Нива").

После сварки шкив был обточен на токарном станке. Внешняя поверхность стала гладкой.

Далее окраска, сушка и установка на колесе велосипеда. При окончательной установке все детали (втулка колеса, центральное посадочное отверстие нашего шкива и девять винтов М3) были смазаны эпоксидным клеем " Poxipol" - чтобы держалось надежнее и при эксплуатации не разбалтывалось:

При попытке установить колесо со шкивом в раму велосипеда, оказалось, что новый шкив немного мешает и упирается в трубу рамы. Раму решено было немного подогнуть:

Теперь необходимо было как-то закрепить электродвигатель. Поскольку велосипед снабжен задним амортизатором, крепить электромотор необходимо был именно к той небольшой части рамы, которая жестко соединена с колесом (чтобы обеспечить постоянство натяжения ремня). Кроме того , необходимо предусмотреть механизм натяжения нашего ремня.

Чтобы понять, какое положение двигателя наиболее оптимально, сначала он был зафиксирован в нужном месте относительно велосипеда с помощью досок и веревок, после чего была произведена прокрутка колеса, чтобы убедиться, что ремень не стремиться съехать с нашего самодельного шкива (ведь наш шкив не имеет ни канавок, ни каких-либо бортиков):

Затем размеры были вымерены, вырезаны детали из тонкостенных стальных трубок и прямо в таком виде (пока велосипед и мотор связаны друг с другом) были приварены (прихвачены) к раме велосипеда. После этого мотор был отвязан, доски убраны, а детали приварены окончательно:

Снова окраска, сушка...

Механизм натяжения ремня был выполнен из деталей от штуки для натяжения тросов (т. н. "талреп"). В данной штуке есть два винта - один с "левой" резьбой, другой с "правой", а также специальная центральная часть - гайка с аналогичными резьбами с двух сторон. Эта центральная часть была разрезана болгаркой, и ее концы с резьбой были вварены по торцам тонкостенной трубки нужной длины. Сами винты были приварены с одной стороны - к шпильке крепления мотора, с другой стороны - к специальной площадке с отверстием, надеваемой на ось заднего колеса велосипеда. В результате получился механизм с трубкой (красного цвета на фото ниже), при вращении которой двигатель может подниматься или опускаться, что приводит либо к натяжению, либо к ослаблению ремня. Дли фиксации трубки в нужном положении снизу она законтрена контргайкой:

Теперь необходимо было выбрать тип и количество аккумуляторов. Поскольку наш электродвигатель от стиральной машинки, которая питается от сети ПЕРЕМЕННОГО тока 220В, значит и сам мотор рассчитан на работу от напряжения максимум 220В (переменного). Максимум, потому что в стиральной машинке скорость мотора регулируется в широких пределах путем изменения напряжения на электродвигателе, и максимальные режимы мотор развивает только в конце отжима.

Но аккумуляторы дают ток постоянный, а не переменный. Однако, это нам на руку, т. к. коллекторные моторы переменного тока отлично работают и на постоянном токе. Более того, на постоянном токе такие двигатели работают даже лучше, т. к. индуктивные сопротивления мотора перестают играть роль. В результате, я остановился на напряжении 96В (8 двенадцативольтовых аккумуляторов), а посмотрев, что было доступно в магазине, выбрал аккумуляторы емкостью 5А·ч:

Чтобы закрепить эти аккумуляторы на велосипеде, я решил изготовить отдельный ящик, в котором предполагалось разместить аккумуляторы и необходимую электронику:

Когда ящик был готов, оказалось, что для него... нет места! Планировалось разметить его на раме, в том месте, где находится бензобак у мотоциклов, но стало очевидным, что сесть на седло велосипеда при этом будет невозможно (ноги некуда девать):

Поэтому, я стал искать возможность приладить этот ящик в другое место, например сзади, но сзади оказалось не к чему его крепить (за мотор нельзя, т. к. тяжеленный ящик будет "не подрессорен", а закрепить за стойку седла невозможно - мешает мотор):

А вот спереди вроде и место есть, и крепить есть к чему:

Поэтому, именно туда я его и приварил:

Снова окраска, сушка, установка аккумуляторов, их последовательное соединение между собой и закрепление:

И вот он, долгожданный момент - первые испытания, пока без всякой электроники, двигатель подключается к аккумуляторам напрямую, с помощью автомата в ящике и выключателя (тумблера) на руле. Для измерения рабочего тока к велосипеду был прилажен мультиметр:

Испытания показали, что "по двигателю" конструкция вполне работоспособна, но тяжелый ящик впереди велосипеда делает его очень трудным в управлении (плохо слушается руля), о том, чтобы заехать на сколь-нибудь мало-мальский бордюр не слезая с велосипеда речи нет вообще, чтобы затащить его в лифт (в моем доме грузового лифта нет) требуется много шаманских действий, сопровождаемых непереводимыми изречениями, а временный выключатель на руле вообще сгорел из-за возгорания и продолжительного горения в нем электрической дуги при его выключении (размыкании).

Стало очевидно, что от тяжелого ящика впереди велосипеда надо избавляться. Поэтому он был отрезан, а аккумуляторы размещены на раме равномерно, каждый по отдельности. Кроме этого, были предусмотрены автомобильные клаксоны (бибикалки), а также крепления для кнопок управления этими клаксонами на руле. Ввиду многочисленных точек сварки для крепления площадок под аккумуляторы, раму пришлось перекрасить почти целиком.

Снова испытания, на этот раз, несравненно более удачные. Управляемость снова стала хорошей, а затаскивать велосипед в лифт (с подъемом переднего колеса) стало гораздо легче. Поскольку никакой электроники еще не было, стартовать на электротяге с места я даже не пробовал - боялся сжечь двигатель или порвать ремень. Включал автомат питания, только разогнавшись на педалях до скорости хотя бы 10...15км/ч. При этом через двигатель начинал идти ток порядка 10А, который снижался до 3...4А по мере разгона.

Сначала я хотел сделать электронный блок, который должен был обеспечивать не только работу двигателя от аккумуляторов, но также заряд аккумуляторов от двигателя в режиме торможения. Кроме того, должен быть достаточно мощный преобразователь на 12В для питания клаксонов (бибикалок), а также, желательно, зарядное устройство, чтобы можно было заряжать аккумуляторы в любом месте, не заботясь о том, чтобы не забыть взять с собой "зарядку".

Однако планы планами, но на практике в таком виде этот велосипед простоял у меня более полугода - все никак "руки не доходили".

Затем я все же решился сделать к нему электронику для управления, но в самом простейшем варианте - только регулятор мощности двигателя, без всякой рекуперации энергии при торможении, без встроенного зарядного устройства и даже без 12В на клаксоны - они были просто сняты.

Задача такого блока электроники состоит в том, чтобы передать на двигатель требуемую мощность, пропорциональную положению "ручки газа". Кроме того, чтобы ток не мог превысить предельных значений при трогании с места на "полном газе", при достижении током этого предельного значения мощность ограничивается и дальнейший рост тока не происходит. По мере разгона ток падает, а ограничение с мощности снимается - она становится такой, какая задана "ручкой газа".

Также, в задачи блока входит слежение за степенью разряженности аккумуляторов и предотвращение их глубокого разряда (падение напряжения менее 9В на аккумулятор (менее 72В на всех). Т. е., при падении напряжения на всех аккумуляторах до 72В электродвигатель будет выключен - дальше придется ехать на педалях.

Регулятор двигателя выполнен в виде импульсного понижающего преобразователя, работающего на частоте преобразования 32.5кГц. Вот его схема (нажмите для увеличения):

Управляющий сигнал "генерируется" "ручкой газа", выполненной в виде обычного переменного резистора около правой рукоятки руля:

Этот сигнал поступает на вход АЦП микроконтроллера ATtiny26 фирмы Atmel . На другой вход АЦП данного микроконтроллера поступает напряжение с токового шунта (измерительного резистора), выполненного в виде печатного проводника на плате, через который проходит полный ток тягового электродвигателя (чуть левее центра платы на фото ниже):

Изменение мощности двигателя достигается изменением коэффициента заполнения ШИМ-сигнала (Широтно-Импульсного Модулированного сигнала), поступающего на затворы силовых полевых транзисторов IRFB33N15D через микросхему-драйвер IR2127S . Производителем этих силовых транзисторов и микросхем-драйверов к ним является фирма International Rectifier . Всего силовых транзисторов IRFB33N15Dтри штуки, включены они параллельно - для уменьшения падения напряжения на них и повышения КПД преобразователя.

Работает все это следующим образом. В тот момент, когда от микроконтроллера через драйвер IR2127S на затворы транзисторов IRFB33N15D поступает управляющий импульс, они открываются, и электродвигатель подключается к аккумуляторной батарее. Однако, поскольку сам двигатель обладает индуктивным сопротивлением, ток через него не может скачкообразно повысится до запредельных значений - он начинает "медленно" расти. Через некоторое время управляющий импульс от микроконтроллера исчезает и транзисторы закрываются. Однако, благодаря ЭДС самоиндукции, ток через двигатель при этом не прекращается скачкообразно - он находит себе путь через три параллельно включенных диода 10CTQ150 той же фирмы International Rectifier и "медленно" уменьшается. Поскольку управляющие импульсы от микроконтроллера идут достаточно часто (с частотой 32500 раз в сек), ток через мотор за время импульса или паузы между импульсами не успевает сколь-нибудь значительно измениться, и поддерживается на уровне некоторого среднего значения. Чем шире импульсы и уже паузы между ними - тем больший средний ток идет через двигатель, тем сильнее велосипед "рвется в путь". В свою очередь, ширина импульсов поддерживается программой микроконтроллера пропорциональной положению "ручки газа", но при этом программа также следит за тем, чтобы ток через двигатель (напряжение на токовом шунте) не превысил предельного значения (7А).

Питание микроконтроллера осуществляется от напряжения 5В, производимого из напряжения аккумуляторной батареи "зарядкой" от мобильного телефона Sony Ericsson K750i. В результате эксперимента выяснилось, что данная "зарядка" может работать в очень широком диапазоне входных напряжений - не только от сети 220В, но и начиная уже от 12В(!) постоянного тока и выше. В нашей же системе напряжение на аккумуляторах варьируется в диапазоне 70...120В, что вполне подходит для этой "зарядки".

Однако, в нашей схеме есть еще драйвер IR2127S, которому необходимо питание 12...16В. Это питание производится из напряжения 5В путем его утроения участком схемы в левом нижнем углу (см. схему). На затворы транзисторов IRLMS... подаются импульсы от микроконтроллера с частотой также 32.5кГц, но с постоянным заполнением 50% (меандр), которые вызывают переключения этих транзисторов и перезарядку конденсаторов правее.

Сам драйвер IR2127S состоит из двух частей - низковольтной (левые по схеме выводы) и высоковольтной (правые по схеме выводы). Высоковольтная часть нуждается в отдельном источнике питания, не связанном с источником питания низковольтной части. Такой источник питания выполнен в виде готового модульного DC-DC преобразователя с гальванической развязкой P6AU-1215ELF .

Кроме того, драйвер IR2127S несет в себе также защитные функции - он следит за мгновенным током через силовые транзисторы IRFB33N15D, и в случае его повышения до аварийных значений (гораздо больше, чем 7А) (например, при коротком замыкании в двигателе) немедленно отключит силовые транзисторы, предотвращая повреждение схемы.

Еще на один вход АЦП микроконтроллера подается напряжение с аккумуляторной батареи. В программе микроконтроллера предусмотрены пять порогов напряжения на батарее, начиная от "батарея полностью заряжена" и заканчивая "батарея совсем разряжена". Эти состояния индицируются с помощью двух светодиодов красного и зеленого цвета. Когда напряжение на аккумуляторах уменьшается до 72В (9В на аккумулятор), микроконтроллер переходит к состоянию "батарея совсем разряжена", и управляющий сигнал на затворы силовых транзисторов больше не подается - мощность на двигатель не передается - дальше придется ехать на педалях.

Конструктивно электронный блок смонтирован на двух печатных платах - силовой и слаботочной:

Платы размещены в полугерметичном пластмассовом корпусе, силовые транзисторы и диоды выведены на радиатор снизу корпуса. При последующих "домашних" испытаниях, а затем и при длительных поездках на полном "газе", сколь-нибудь заметный нагрев этого радиатора (на ощупь) отмечен не был - возможно, что можно было обойтись и без него.

Посмотреть о том, как пользоваться полученным электровелосипедом, можно на видеоролике ниже:

Как раз в дни написания этой статьи, мне посчастливилось найти еще одну стиральную машинку, на этот раз " ElectroLux ". При ее разборке выяснилось, что мотор в ней рассчитан на большую мощность, чем использован на электровелосипеде, а значит имеет меньшее внутреннее сопротивление - меньшие потери. А значит такой мотор позволит ехать либо быстрее, либо дальше. В результате, мотор на электровелосипеде был заменен на вновь найденный. Поскольку у "нового" двигателя вал был длиннее, пришлось установить его со смещением с небольшой доработкой системы крепления:

Уже с этим "новым" мотором были произведены испытания на дальность поездки и на максимальную скорость.

Испытания на дальность поездки на одной зарядке аккумуляторов проводились в два этапа.

1. Почти равномерное движение на небольшой скорости. Условия: дорога по большей части - грунтовая, местами асфальт, движение происходило по кольцу (по кругу). Длина круга - примерно 2км. Дорога в целом почти горизонтальная, однако местами были небольшие спуски и подъемы. При движении производилось вращение педалей без приложения особых усилий. Соотношение передач (имеется ввиду положение цепи на звездочках) - максимальное - 3 на передней звездочке и 7 на задней. На участках подъема усилие на педали прикладывалось более ощутимое - в помощь двигателю. Положение "ручки газа" - примерно по середине, и за время испытания не менялось (было постоянным). Средняя скорость движения - примерно 17км/ч. Вес наездника с учетом одежды (мой вес) - около 100кг. В этих условиях одной зарядки аккумуляторов хватило примерно на 25км .

2. Движение на повышенных скоростях в реальной обстановке. Условия: дорога по большей части - асфальтированная, но асфальт имеет многочисленные трещины и разломы, местами дорога грунтовая. Имеются достаточно частые небольшие спуски и подъемы. При движении производилось вращение педалей с приложением средних усилий. Соотношение передач - максимальное - 3 на передней звездочке и 7 на задней. Положение "ручки газа" - изменялось от примерно среднего до максимального, в зависимости от ситуации на дороге, производились многочисленные ускорения на "полном газе", а также продолжительные движения на "полном газе". Средняя скорость движения - примерно 25...30км/ч. Вес наездника с учетом одежды (мой вес) - около 100кг. В этих условиях одной зарядки аккумуляторов хватило примерно на 17км .

Испытания на максимальную скорость проводились при следующих условиях: скорость измерялась с помощью GPS-навигатора. Дорога асфальтированная, ровная, горизонтальная. Аккумуляторы "свежие", вращение педалей не производилось, "ручка газа" в положении "полный газ", вес наездника с учетом одежды (мой вес) - около 100кг . В этих условиях скорость установившегося движения составила 30км/ч . При продолжительном движении в горку с небольшим уклоном, при равных прочих, скорость падает до 25км/ч.

Здесь следует отметить, что применяемый электродвигатель - коллекторный, и соединен по схеме с последовательным возбуждением. При такой схеме максимальный крутящий момент двигатель развивает в тот момент, когда он остановлен (т. е. на старте). По мере разгона крутящий момент быстро снижается, а при дальнейшем увеличении скорости стремиться к нулю. Однако, какого-либо сопротивления движению такой двигатель не оказывает, сколь бы не была велика скорость его вращения (конечно, не принимая во внимание трение в подшипниках и на щетках коллектора) (в отличие от трехфазных моторов с электронным контроллером - что стоят в заводских мотор-колесах для электровелосипедов - у них есть некоторая предельная скорость вращения, при которой они переходят в генераторный режим и препятствуют дальнейшему наращиванию скорости). Поэтому, в нашем случае, при дополнительном вращении педалей удается достичь значительно бОльших скоростей, чем только на электротяге. Так, при тех же условиях, что и в испытаниях на максимальную скорость, но с приложением максимальных усилий на педали, с цепным механизмом, установленным на максимальную передачу 3/7 - удалось достичь скорости 42км/ч.

Спасибо за то, что посетили эту страницу!

Как сделать электровелосипед из обычного велосипеда? January 30th, 2012

Если вы используете велосипед для поездок на работу и с работы, как сделать езду комфортной и не начинать работу в офисе с получасовой отдышки смахивая капли пота с лица, объясняя коллегам, что вы приехали на велосипеде преодолев крутой подъем.

Выход есть, надо превратить свой велосипед в электровелосипед - это позволит решить проблему когда вам надо быстро и комфортно добраться до места назначения и в тоже время вы сохраняете возможность покрутить педали для поддержания своей спортивной формы

И так как превратить обычный велосипед в электровелосипед, что для этого требуется?

Таким вопросом задался мой знакомый Александр, посидев в инете выяснилось, самое простое решение превратить обычный велосипед в электровелосипед - это добавить электродвигатель, работающий только от аккумулятора.

Александр нашел поставщика и через интернет оформил покупку необходимого комплект для доработки велосипеда.

В комплект доработки вошли: электромотор, аккумуляторная батарея, зарядное устройство, блок управления(контроллер) и регулятор скорости («ручка газа»).

На фото электропривод с цепью, крепится к раме велосипеда довольно просто, мощность двигателя 1,2 кВт
Фото 2.

При работе двигатель греется для отвода тепла используются радиаторы охлаждения, так же предусмотрена электронная защита двигателя отключащая его при нагреве более 70 град.

Срок службы аккумулятора 5-7 лет в зависимости от условий эксплуатации,.
Аккумулятора теряет за год примерно 2% своей емкости.
Вес 4,5 кг., зарядка 1,5-2 часа.
Проехать на одной зарядке можно примерно 30-40 км, но растояние зависит от многих факторов:
Ландшафт (место для покатушек, число и угол наклона горок).

Скорость электровелосипеда (тише едешь - дальше будешь).

Наличие, скорость и направление ветра (ветер может и мешать, и помогать).

Полуспущенные шины. Потери очень велики. Следите за давлением в шинах.

Вес велосипедиста и багажа (перевозимого груза).

Фото 5. Аккумулятор и контроллер

Фото 6. Индикатор емкости аккумулятора

Фото 7. Ручки газа для регулирования скорости вращения электродвигателя.

Счастливый обладатель электровелосипеда

Котику стало грустно когда он услышал цену комплекта 40 000 руб. во столько обошлось все удовольствие всместе с доставкой.

ЗЫ
Прокатился и я на чудо велосипеде и мне понравилось, даже призадумался, что лучше купить мопед или электровелосипед?

В настоящее время велосипед является одним из самых востребованных и популярных способов передвижения. Занимаясь велоспортом, можно практически бесплатно доехать до места назначения, одновременно тренируя определенную группу мышц, тем самым поддерживая свое тело в отличном здоровом состоянии. Главным преимуществом такого перемещения является отсутствие влияния на загрязнение окружающей природной среды.

Велосипедные прогулки на большие расстояния могут в некоторой степени утомлять велосипедиста. Для облегчения его работы был изобретен велосипедный электродвигатель. Первые модели такого оборудования начали выпускаться в 1998 году.

Первоиспытателями данной продукции стали жители горных местностей по причине частых тяжелых подъемов, которые напрочь отбивали у них желание пользоваться велосипедами. Велосипедный электродвигатель также моментально оценили люди преклонного возраста, находящиеся не в лучшей физической форме.

Применение велосипеда с установленным на него полезным оборудованием позволяет велосипедисту не прикладывать усилия для осуществления процесса езды. В некоторых случаях это чудо устройство позволяет обеспечить самостоятельное перемещение велосипеда, абсолютно без прикладывания усилий извне, за счет заряда батарей и электродвигателя.

Велосипедный электродвигатель и его конструкция


Доработка до совершенного вида моделей электродвигателей происходила на протяжении длительного периода времени не одним специалистом, которые разработали несколько их видов:

  1. Подвесной электродвигатель.
  2. Электродвигатель встроенной конфигурации:
  • с прямым приводом;
  • редукторый.

Каждый из описанных видов двигателей имеет свои технологические особенности, преимущества и недостатки в процессе их эксплуатации. Обычно выбор их производится в соответствии с желаниями владельца велосипеда с учетом его конструктивных особенностей.

Электромотор для велосипеда: основные виды

Различают несколько типов моторов, предназначенных для установки на велосипед:

1. Мотор – колесо.

Относится к категории самых распространенных. Применяется при переоборудовании обыкновенного велосипеда дорожного типа. Монтирование двигателя происходит на оси переднего или заднего колеса, а в некоторых случаях на обоих колесах. Внешний вид переоборудованного велосипеда практически не меняется.

Мотор колеса бывают разно мощности, в основном от 150 до 2000 Вт. Они могут быть исполнены в трех вариантах, для каждого из которых требуется свой аккумулятор:

После осуществления монтирования системы мотор — колеса на велосипед, он становится способным разгонять свою скорость движения до семидесяти километров в час. При этом, без зарядки аккумулятора он может пройти пятьдесят километров. При движении в направлении возвышенности, показатели данных критериев снижаются.

2. Подвесной двигатель.

Такой тип двигателя может быть установлен на любой тип велосипеда.

Оборудование прикрепляется к каретке или нижней трубе велосипеда, при этом становится самостоятельным его узлом. На мотор вместе с цепной передачей обязательна установка специального кожуха. Питание двигателя происходит от аккумуляторной батареи, которая крепится к несущей платформе.

Расход мощности и скорость велосипеда регулируется контролером электронного типа, управляемый ручкой, расположенной на руле. После окончания процесса монтажа, вес велосипеда значительно увеличивается. Скорость его теперь может достигать величины сто двадцать километров в час.

3. Двигатель на фрикционной передаче.

В основе такого двигателя лежит специальный механизм фрикционного типа, который работает по принципу передачи крутящего момента электродвигателя к покрышке колеса велосипеда. Основным преимуществом установки такого двигателя является возможность его монтирования без предварительной разборки велосипеда. Недостатками являются:

  • уменьшение срока службы колеса;
  • небольшая величина КПД;
  • необходимость постоянного контроля давление в колесах;
  • сложности использования на мокрой дороге.

Как сделать велосипедный мотор из подручных средств

Популярность использования электродвигателей растет с каждым днем. В настоящее время их можно приобрести в готовом виде или по отдельным деталям с целью самостоятельного произведения процесса сборки.

Для того, чтобы своими силами собрать электродвигатель, необходимо заранее подготовить составляющие элементы:

  • контроллер;
  • батареи;
  • зарядное устройство к батареям;
  • двигатель.

Функцию устройства с функциями электроники выполняет контролер, с помощью которого и происходит управление электродвигателем. Контролер отвечает за подачу тока от аккумулятора к двигателю.

В усовершенствованном двигателе предусмотрен индикатор, который выполняет функции:

  • предоставляет информацию о степени заряда батареи;
  • извещает о величине скорости велосипеда;
  • информирует об уровне силы нажатия на педаль транспортного средства.

На рассматриваемый индикатор подает сигналы элемент контролера.

Также электродвигатель обладает удобным свойством, связанным с возможностью зарядки батареи при следующих условиях:

  • в случае полной остановки велосипеда;
  • при движении его с постоянной скоростью;
  • при совершении плавного торможения.

Для электродвигателей применяются различные батареи:

  • никель-металлогидридные;
  • литий-ионные.

При самостоятельном изготовлении электромотора аккумулятор может брать прикреплен несколькими способами:

  • в специально отведенном контейнере;
  • непосредственно на раме;
  • в отсеках рамы.

Мотокомплекты и специальные двигатели

Приобретаемые мотокомплекты уже содержат все необходимые крепления, для большинства моделей велосипедов являющиеся универсальными.

Многие известные производители начали выпускать велосипедные моторы мощностью до четырех лошадиных сил. Установка такого оборудования позволит эксплуатировать велосипед без необходимости кручения педалей, позволяя ехать только за счет электродвигателя.

Фрикционная передача

Принцип фрикционной передачи заключается в передаче крутящего момента между двумя вращающимися круглыми дисками, один из которых является ведомым, а второй- ведущий.

Движение осуществляется за счет силы трения на рабочей поверхности.

Недостатком такого устройства является большая вероятность проскальзывания по причине недостаточного трения между соединяемыми элементами.

Классическая цепная или ременная передачи

Смысл ременной или цепной передачи заключается в возможности передачи движения между двумя валами, расположенными друг от друга на достаточном удалении.

На каждый из валов одеваются шкивы, на которые и происходит крепление ремней или цепи. Нормальное обеспечение движения осуществляется только при натянутых элементах соединения шкивов.

Самое простое решение – мотор-колесо

Систему «колесо-мотор» можно изготовить самостоятельно. Установка производится с использованием колеса диаметра от двадцати до двадцати восьми дюймов.

Принцип работы данного устройства заключается в создании крутящего момента в элементе ротора за счет образования магнитного поля крутящегося типа на статоре, являющемся неподвижным и взаимодействии с магнитами ротора.

Электродвигатель — отзывы велосипедистов

Установил мотор-колесо на свой велосипед дорожного типа. Внешний вид моего боевого коня практически не изменился, а возможности у меня теперь огромные в плане путешествий. Плюс еще и зарядка аккумулятора происходит при небольшом торможении или при движении с постоянной скоростью. Очень доволен. Передо мной открылись прекрасные возможности.

Оценка:

Кирилов Евгений, город Пермь

Муж установил на мой велосипед электромотор с фрикционной передачей. В целом довольна, но есть небольшой минус, когда дождь или мокро — проскальзывает механизма передачи.