Generator Pelatih Turbo: 6 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:53

Menghasilkan listrik dengan tenaga pedal selalu membuat saya terpesona. Inilah pendapat saya.

Langkah 1: Titik Penjualan Unik

Saya menggunakan pengontrol motor VESC6 dan outrunner 192KV yang berfungsi sebagai rem regeneratif. Ini cukup unik karena generator pedal berjalan tetapi ada bagian lebih lanjut dari proyek ini yang menurut saya baru.

Saat bersepeda di jalan raya, Anda memiliki inersia dan ini membuat putaran pedal tetap konstan sepanjang putaran. Pelatih turbo memiliki inersia yang sangat kecil sehingga saat menekan pedal, roda berakselerasi/berlambat dengan cepat dan ini terasa tidak wajar. Roda gila digunakan dalam upaya untuk memuluskan fluktuasi kecepatan ini. Pelatih sepeda stasioner memiliki berat satu ton karena alasan ini.

Saya telah memikirkan solusi alternatif untuk masalah ini. Kontroler motor dikonfigurasi untuk memutar outrunner dalam "mode kecepatan konstan". Arduino terhubung ke VESC6 melalui UART dan membaca arus motor (yang berbanding lurus dengan torsi roda). Arduino menyesuaikan setpoint RPM motor secara bertahap untuk mensimulasikan inersia dan tarikan yang Anda alami saat bersepeda di jalan raya. Ia bahkan dapat mensimulasikan freewheeling menuruni bukit dengan beroperasi sebagai motor untuk menjaga roda tetap berputar.

Ia bekerja dengan sangat baik sebagaimana dibuktikan oleh grafik di atas yang menunjukkan RPM motor. Saya berhenti bersepeda tepat sebelum 2105 detik. Anda dapat melihat selama 8 detik berikutnya, kecepatan roda berangsur-angsur berkurang seperti jika Anda berhenti mengayuh sedikit di tanjakan.

Masih ada sedikit variasi kecepatan dengan langkah pedal. Tapi itu juga berlaku untuk kehidupan dan disimulasikan dengan benar.

Langkah 2: Menguji Output Daya

Bersepeda adalah cara paling efektif untuk melakukan pekerjaan mekanis. Saya menggunakan alat VESC untuk mengukur output daya waktu nyata. Saya memusatkan perhatian pada bacaan sebelum bersepeda selama 2 menit. Saya mengayuh dengan intensitas yang saya pikir bisa saya pertahankan selama sekitar 30 menit.

Setelah 2 menit Anda dapat melihat saya menghasilkan 6.15 Wh. Yang sesuai dengan output daya rata-rata 185 W. Saya pikir itu cukup bagus mengingat kerugian yang terlibat.

Anda dapat melihat arus motor pada grafik di atas. Mereka dengan cepat disesuaikan oleh VESC6 untuk mempertahankan RPM motor konstan meskipun torsi berfluktuasi yang diberikan oleh pedal.

Saat mengayuh berhenti, motor mulai mengonsumsi sedikit tenaga untuk menjaga roda tetap berputar. Setidaknya sampai Arduino mengetahui bahwa Anda tidak mengayuh dan menghentikan motor sama sekali. Arus baterai tampaknya hampir nol sebelum dimatikan sehingga daya harus paling banyak beberapa watt untuk benar-benar memutar roda secara aktif.

Langkah 3: Melihat Efisiensi

Menggunakan VESC6 sangat meningkatkan efisiensi. Ini mengubah daya AC motor menjadi daya DC jauh lebih baik daripada penyearah jembatan penuh. Saya rasa itu lebih dari 95% efisien.

Penggerak gesekan mungkin merupakan titik lemah dalam hal efisiensi. Setelah bersepeda selama 5 menit, saya mengambil beberapa gambar termal.

Motor sampai sekitar 45 derajat celsius di ruangan 10 derajat. Ban sepeda juga akan menghilangkan panas. Sistem penggerak sabuk akan mengungguli generator turbo ini dalam hal ini.

Saya melakukan tes 10 menit kedua yang rata-rata 180 W. Setelah ini motor terlalu panas untuk disentuh untuk waktu yang lama. Mungkin sekitar 60 derajat. Dan beberapa baut melalui plastik cetak 3D dilonggarkan! Ada juga lapisan tipis debu karet merah di lantai sekitarnya. Sistem penggerak gesekan payah!

Langkah 4: Mensimulasikan Inersia dan Seret

Perangkat lunak ini cukup sederhana dan ada di sini di GitHub. Fungsi keseluruhan ditentukan oleh baris ini:

RPM = RPM + (a*Arus_Motor - b*RPM - c*RPM*RPM - GRADIEN);

Ini secara bertahap menyesuaikan setpoint RPM berikutnya (yaitu kecepatan kami) berdasarkan gaya simulasi yang diberikan. Karena ini berjalan 25 kali/detik, ini secara efektif mengintegrasikan gaya dari waktu ke waktu. Gaya keseluruhan disimulasikan seperti ini:

Gaya = Pedal_Force - Laminar_Drag - Turbulent_Drag - Gradient_Force

Rolling resistance pada dasarnya termasuk dalam istilah gradien.

Langkah 5: Beberapa Poin Membosankan Lainnya

Saya harus menyesuaikan parameter kontrol Kecepatan PID dari VESC untuk mendapatkan penahanan RPM yang lebih baik. Itu cukup mudah.

Langkah 6: Apa yang Saya Pelajari

Saya telah belajar bahwa mekanisme penggerak gesekan payah. Setelah hanya 20 menit bersepeda, saya bisa melihat keausan ban dan debu karet yang terlihat. Mereka juga tidak efisien. Sisa sistem bekerja mimpi. Saya rasa generator yang digerakkan oleh sabuk bisa mendapatkan efisiensi 10-20% ekstra terutama dengan RPM yang lebih tinggi. RPM yang lebih tinggi akan mengurangi arus motor dan menghasilkan tegangan yang lebih tinggi yang menurut saya akan meningkatkan efisiensi dalam kasus ini.

Saya tidak memiliki cukup ruang di rumah saya untuk mengatur atm sistem yang digerakkan oleh sabuk.