Детский электровелик. Мотор колесо от гироскутера.
Проект выходного дня.
Электровелик для ребёнка 3-4 лет. Максимально простая и дешёвая конструкция.
Что надо:
1. Мелкий велик с колесами 12-14″. На Авито в состоянии «не ржавый» бывают за 300 рублей. По прайсу в 500 рублей предложений навалом.
2. Мотор колесо от гироскутера. Желательно с диаметром 10″ или 10.5″ (по диску там меньше). Оба эти варианта с пневматическими колёсами. Гироскутреы с 6,5″ и 8″ колесами в данном случае менее предпочтительны, т.к. они с литой резиной и диаметр колёс сильно отличается от родного. Хороший прайс на бу гироскутер 2000р., бывают варианты за 3000р. (за 4000р и выше вариантов навалом).
3. Плата управления с гироскутера — достаётся вместе с гироскутером. Её надо прошить под управление ручкой газа. Программатор рублей 150 на алиэкспрессе или 350р. в радиотоварах у дома.
Как прошивать можно посмотреть у этого мужика: www.youtube.com/channel/UCf4UB4xe_OK9zVgBdHM7a1A
С этой прошивкой (родной платы гироскутера) есть возможность ограничивать максимальную скорость (10 ступеней).
Так же можно купить самый дешёвый китайский контроллер — 800 рублей на алиэкспрессе. Если вбить там в поиск «controller 18a 36v», то, скорее всего, высыпет в выдаче именно то, что надо.
4. Ручка газа 300-800р.
5. Ручка тормоза с концевиком — 250р.
6. Батарейка — с гироскутера.
коробки, гофру и стяжки не учитываю, можно и без них
По мощности подойдёт любое колесо от гироскутера, даже самое дохлое (20мм магниты и обмотки в 3 жилы). Вес велика и драйвера маленькие. Разбираем гироскутер, в оси ротора сверлим отверстие под резьбу, нарезаем резьбу и вкручиваем туда шпильку. Я использовал какую-то шпильку из магазина автозапчастей российских автомобилей (10мм). Так мы получаем сквозную ось для крепления колеса на оба пера рамы.
Как это делать можно глянуть, например, тут:
Поскольку ротор закреплен на перья, соосность родного вала и вкрученной шпильки не сильно критична. Если резьба уйдет чуть в сторону — ничего страшного.
На перьях рамы одно из посадочных мест расширяю болгаркой до 16мм, чтоб вошла родная ось колеса гироскутера. Привариваю крепление для родной оси колеса.
Далее ручка газа, тормозная ручка, прокидываю провода в гофре, аккумулятор и плату на багажник в распределительную коробку.
По итогу: задний привод рвёт так, что с места велик выскакивает из под ездока (если часть веса на ногах стоящих на асфальте, а ручку газа реко выкрутить на максмум). Бу аккума от гироскутера хватает на 10км пробега, что весьма прилично.
По хорошему надо еще поставить вольтметр,для контроля заряда батареи (или сразу купить ручку газа с такой функцией).
Бюджет не три копейки, но всё равно очень недорого. Я бы оценил затраты в 3,5-4т.р.
Если вынести велосипед во двор, то выстраивается очередь из детей, желающих прокатиться.
Был такой случай. Девочка очень хотела кататься, но но у неё никак не получалось. Я с ней два круга вокруг дома сделал. А потом она поехала. Позже от её родителей я узнал, что она не умеет ездить на двухколёсном велосипеде. Не умела.
На что обратить внимание.
1. Механические тормоза. Обычно на мелких детских велосипедах ставят ободные тормоза клещевого типа.
Ребёнку трудно их продавить, поэтому они имеют слабую эффективность. Особенно при движении под гору.
Их желательно заменить на ободные тормоза кантилеверного типа. За счёт большего рычага продавить их легче, а значит тормоза будут работать.
Для их установки придётся сделать крепления на вилке.
Как это сделать хорошо рассказано тут:
2. Надёжное крепление акб. Амортизации никакой, акб что-то да весит. Под конец сезона вырвало саморезы из крышки распаечной коробки. Надо крепить на широкие ленты с липучкой.
Сейчас ещё есть время до начала сезона и можно успеть сделать подобное к лету. Из моего опыта — оно актуально от 3 лет и даже для тех, кто на двухколёсном велике кататься не умеет, учатся в процессе и быстро.
Подключаем мотор-колесо от гироскутера к ESP32 (среда программирования Arduino ide)
Разбираем его. К сожалению, воспользоваться драйверами самого скутера у меня не получилось, они ушли на запчасти, а вот мотор-колеса и батарея пригодится в нашем проекте.
В гироскутере пара таких драйверов
Мотор-колесо имеет три силовых фазы (это бесколлекторный трехфазный двигатель) и энкодер в виде трех датчиков Холла (с питанием датчиков это 5 контактов) . Контакты по краям разъема – питание, внутренние сигналы от датчиков Холла.
Как я уже заметил, подключить к контроллеру имеющийся в комплекте гироскутера драйвер у меня не получилось.
На помощь пришел знаменитый китайский магазин.
По итогу был выбран драйвер BLD-300B. Особенностью драйвера можно считать «заточенность» на управление через подстроечный резистор (внутренний либо внешний). Такой драйвер можно использовать для регулировки вращения шпинделя фрезерного станка. Но мне нужно использовать его для управления вращением колеса. При этом должна адекватно работать обратная связь по скорости. Т.е. если сопротивление вращению увеличивается драйвер должен это компенсировать, добавив мощности мотору доведя скорость до заданной.
Если требуется, чтобы драйвер держал заданную скорость, переключите тумблер в положение ON
Если SW2 в положении OFF , при малых оборотах мотор колесо можно остановить рукой. После включения SW2, это сделать затруднительно.
Самая элементарная схема подключения изображена ниже. Нужно заземлить EN и BRK. После этого можно управлять мотором посредством внутреннего подстроечного резистора.
В качестве источника питания для мотора я буду использовать батарею от разобранного гироскутера на 36V емкостью 4 амперчаса.
Входы драйвера EN, BRK, F/R через резистор подтянуты к 5 вольтам питания, как следствие, если их не подключать никуда, они будут находиться в состоянии высокого сигнала (на них будет 5 вольт).
Я протестировал вращение с использованием внутреннего потенциометра. Единственное, что мне не понравилось, это отсутствие полной блокировки вращения колеса, даже при использовании функции тормоза (колесо можно провернуть). При этом я не тестировал вращения в разные стороны.
Следующая схема позволяет изменять направление вращения и подключать тормоз. Но мне она не интересна, мне требуется научиться управлять при помощи микроконтроллера. 
Подключаем микроконтроллер
Первое, что я попробовал сделать, это научить микроконтроллер управлять скоростью мотора. Для этого я подключил вывод контроллера к SV входу драйвера. Но согласно документации частота PWM управления должна быть не менее 1Кгц. Стандартный ШИМ от Arduino Nano генерируется на частоте 500Гц. Решено использовать контроллер на базе ESP32 
Для согласования уровня сигнала я использовал преобразователь уровней сигнала вроде того, что показан в центре схемы ниже. 
Программа содержит два файла, один описывает класс мотора motor_init.h, а второй — главная программа, работающая в цикле testmk1.ino .
Испытания прошли успешно.
Управляю направлением и тормозом
Следующим этапом я подключил контакты направления вращения и тормоза по схеме ниже. В программу также включил возможность управления мотором. Но, к сожалению, схема оказалась не рабочей. Преобразователь уровня стал работать в обратном направлении и передавал напряжение со входов DIR и BREAK драйвера на контроллер. Контроллер зависал, перезагружался – «паниковал».
Поразмыслив, и используя элементарную логику, я составил еще пару схем, первую с использованием полевых транзисторов, а вторую с использование оптопары. Обе они приводили к замыканию/размыканию через полупроводниковый элемент DIR и BREAK на землю. Обе они оказались работоспособными.
Последняя схема мне нравится больше, т.к. оптопара еще является защитой от высокого потенциала для контроллера. Возможно ШИМ (контакт SV) нужно выполнить в таком же «стиле».
Тестовые программы прикреплены к статье.
Когда датчик Холла уже не датчик
Выход из строя датчика Холла – наиболее распространенная поломка, приводящая к неисправности hub-мотора электровелосипеда. Датчик магнитного поля, работа которого основана на эффекте Холла, позволяет организовать слежение за положением ротора двигателя и контроль частоты вращения электромотора велогибрида, передавая информацию на контроллер электровелосипеда. Располагая данными о положении ротора, управляющее устройство выдает импульсы напряжения в обмотки статора электродвигателя, тем самым обеспечивая правильное чередование фаз и вращение мотор-колеса.
Причинами выхода из строя сенсоров Холла hub-мотора могут быть повреждения механического характера, превышение номинальных рабочих параметров напряжения и тока, короткое замыкание вследствие попадания влаги, а также перегрев электродвигателя. Внешние признаки неисправности – отсутствие вращения колеса, подергивание или вибрация.
Как проверить работоспособность датчиков Холла, не разбирая мотор-колесо? Точно локализовать поломку можно при помощи вольтметра. Сначала следует убедиться в наличии питающего напряжения (~5V). После чего можно проверить работоспособность датчиков, подключая вольтметр поочередно к одному из контактов соответствующего разъема – при медленном вращении колеса рукой, напряжение будет изменяться в пределах от 0 до 5 Вольт (если элемент исправен).
Если повышения напряжения не наблюдается – вам придется разбирать hub-мотор для замены вышедших из строя деталей на заведомо исправные. Сенсоры жестко фиксируются в пазах статора мотор-колеса и при демонтаже просто выламываются из гнезд. Новые элементы также фиксируют на клей, припаивают и изолируют контакты. В современных hub-моторах чаще всего находят применение цифровые элементы типа SS41. Данные датчики обеспечивают высокую точность измерений и отличаются широким диапазоном напряжения питания (4,5-24V) и рабочих температур (от -40 до +150°С).
Существует простой способ обойтись без хлопот ремонта и замены неисправных датчиков Холла. Но такой способ устранения поломки будет стоить несколько дороже. Можно оставить в покое мотор-колесо (при том условии, что работа обмоток статора не вызывает нареканий) и просто заменить штатное устройство управления универсальным контроллером, способным полноценно работать без датчиков Холла. Существенное преимущество этого варианта в том, что замена контроллера займет гораздо меньше времени и усилий, нежели восстановление полной работоспособности мотор-колеса – ваш велогибрид снова на ходу и готов к покорению новых дорог!
Можно ли мотор колесо електровелосипеда, напрямую подключить к аккумулятору без всяких соплей и контроллеров?
Вывести кнопку включения выключения. И будет ли колесо в таком случае работать всегда на максимальной скорости?
Лучший ответ
Нет нельзя, Литиевые-ионные аккумуляторы разряжать и заряжать, можно только через контроллер. При критическом разряде или нагреве больше 60 гр. они просто выходят из строя, и всю батарею на выброс. Оно вам надо? Она стоит, как велосипед.
Ринат ХасановУченик (104) 5 лет назад
А если зарядка идёт не через контролёр а прям внутри
martin. iden Оракул (54241) Можно, но тогда надо постоянно контролировать напряжение звряда, оно не должно быть больше 4.2 в на каждой банке. А их там много, и контроллер контролирует каждую отдельно. При разряде то-же самое, не должно быть меньше 2. 8 вольт на банке. То есть Если хотя бы один элемент выйдет за эти пределы, весь аккумулчтор перестанет работать.
Остальные ответы
Всегда будет крутиться на максимуме. И для выключателя это не есть хорошо.
они разных типов но в основном это bldc безколлекторник на постоянных магнитах и тут уж никак без контроллера. 3 провода на выходе со смещением фаз 90 градусов.
