ROWERY I INNE POJAZDY ELEKTRYCZNE - FORUM ARBITER

[borsuk]

Opisuję modyfikację sprzętową i nowe własne oprogramowanie dla watomierza produkcji chińskiej HK-010, którego dystrybutorem jest HobbyKing.
Najpierw opisuję działanie miernika po modyfikacji, a następnie szczegóły dotyczące przeróbki.

1. Wyświetlacz
Zastosowałem wyświetlacz LCD 2x16-W/KK WHITE NEGATIVE Blackline, o niskim poborze prądu 20 mA z podświetlaniem, szczegóły tu
Charakteryzuje się on dobrym kontrastem i dobrą widocznością w pełnym słońcu (moim zdaniem lepszą od OLEDa) oraz niska ceną.
2. Przyciski
Wciśnięcie pojedynczego przycisku powoduje zmianę wyświetlanego ekranu. Przyciskami posługujemy się zgodnie z opisem na obudowie, chyba, że symbole na wyświetlaczu pokazują inaczej.
Wejście do menu wymaga jednoczesnego wciśnięcia 2 przycisków.
3. Ekrany
Mamy cztery ekrany wyświetlające mierzone i ustawione parametry. Chwilę po włączeniu pojawia się pierwszy ekran:

Ekran1

Wyświetlane są kolejno: napięcie, prąd, moc, pobrane amperogodziny, pojemność baterii w %, oraz napięcie minimalne baterii. Postawiłem na przejrzystość i dlatego wartości są zaokrąglone w celu wyświetlania, natomiast do obliczeń są brane wartości bez zaokrągleń. Wyniki pomiarów zostają zaokrąglone dla napięcia, prądu i amperogodzin do jednego miejsca po przecinku, zaś dla mocy do pełnych jednostek. Jeżeli źle ustawimy pojemność baterii, napięcie minimalne, czyli najniższe napięcie pod obciążeniem, pozwoli nam oszacować stopień zużycia baterii.
Po wciśnięciu przycisku „SELECT” pojawia się ekran2:

Ekran2

Widzimy na nim wartość szczytową prądu i mocy, a poniżej wartość minimalną napięcia oraz sumę pobranej mocy w watogodzinach.
Po wciśnięciu przycisku „OK” pojawia się ekran3:

Ekran3

Wyświetlane są na nim: napięcie, prąd i pobierana moc, oraz poniżej graficzne przedstawienie pojemności akumulatora. Ekran3 to uproszczony ekran1.
Po wciśnięciu przycisku „ESC” pojawia się ponownie ekran1.
Po dłuższym wciśnięciu przycisku „ESC” (ok. 1,5 s) pojawia się kontrolny ekran4:

Ekran4

Miernik obsługuje dwie baterie, oznaczone BAT1 i BAT2, w skrócie B1 i B2. Wyświetlana jest aktualnie podłączona bateria, jej pojemność po pełnym naładowaniu w Ah (ustawiana w menu) oraz aktualna pojemność w Ah. Na podstawie tych wskazań łatwo będzie określić rzeczywistą pojemność akumulatora (jeżeli ustawimy zbyt małą pojemność na drugiej pozycji pojawi się wartość ujemna).
Poniżej kolejno: okres w sekundach (regulowany co 60s) automatycznych zapisów do EEPROM (domyślnie wyłączone, stąd OFF), ilość zapisów do EEPROM, oraz całkowity czas pracy miernika w minutach i sekundach. Ilość zapisów i czas są zerowane poleceniem „zeruj EEPROM”.
4.Kalibracja
Kalibrację wykonujemy po kilku minutach od włączenia miernika, temperatura powinna się ustabilizować.
Po jednoczesnym wciśnięciu dwóch przycisków „ESC” i „OK” pojawia się menu kalibracji napięcia i prądu.

Menu kalibracji

Kalibrację wykonujemy dla maksymalnego napięcia pracy naszej baterii. Przyciskami posługujemy się zgodnie z opisem na obudowie, chyba, że symbole na wyświetlaczu pokazują inaczej. Najpierw kalibrujemy napięcie:

Kalibracja napięcia

Następnie kalibrujemy prąd. Mamy dwie pozycje do kalibracji prądu: bez obciążenia i z obciążeniem.

Menu kalibracji prądu
Najpierw kalibrujemy bez obciążenia. Zwiększamy prąd aż osiągnie wartość większą od zera i następnie zmniejszamy na 0.

Kalibracja 0 prądu

Liczba z prawej strony to pomocniczy poziom kalibracji. Dla bocznika pomiarowego zamontowanego fabrycznie wewnątrz obudowy wynosi on ok.82. W przypadku bocznika poza obudową liczba będzie mniejsza, tym bardziej, im dłuższe i cieńsze przewody zastosujemy. Praktycznie nie powinna być mniejsza od 50.
Następnie ustawiamy prąd z obciążeniem:

Kalibracja prądu z obciążeniem

Prąd przy kalibracji z obciążeniem powinien być możliwie duży, 1A to zdecydowanie za mało, ale niestety nie dysponowałem większym obciążeniem dla dużych napięć.
5. Ustawianie baterii i automatycznego zapisu
Po jednoczesnym wciśnięciu dwóch przycisków „SELECT” i „OK” pojawia się menu, jak na zdjęciu:

Menu ustawiania baterii i autozapisu

Pozycja pierwsza to wybór podłączonej baterii B1 lub B2, następnie ustawianie Ah dla baterii B1 oraz B2, i na końcu ustawianie automatycznego zapisu danych do pamięci EEPROM.

Ustawianie pojemności Baterii1 w amperogodzinach

Po każdej zmianie ustawienia Ah dla danej baterii trzeba przejść powtórnie do menu na pozycję B1/B2 i potwierdzić wybór baterii, lub wyłączyć i włączyć zasilanie.
Po wyzerowaniu EEPROM zawsze mamy wybraną baterię domyślną B1.
Miernik posiada dwa sposoby automatycznego zapisu danych do pamięci, Pierwszy to autozapis dla przypadku, kiedy prąd spada poniżej 0,35A przez okres 60s przy uprzednim wzroście ponad 1A, co ma symbolizować wyłączenie silnika. Jest on ustawiony na stałe. Drugi rodzaj autozapisu następuje co dowolny okres czasu, możemy go sobie ustawić ze skokiem 60s lub wyłączyć (domyślnie), ten zapis dokonuje się tylko przy prądzie większym od 0,5A.

Autozapis co 360 sekund

6. Ręczny zapis lub zerowanie danych
Po jednoczesnym wciśnięciu dwóch przycisków „ESC” i „SELECT” pojawia się menu, jak na zdjęciu:

Zapis i zerowanie danych

Pozycja zapis umożliwia zapisanie w dowolnym momencie danych, które zmieniają się podczas jazdy, do nieulotnej pamięci EEPROM. Zerowanie danych chyba nie wymaga wyjaśnień – zapamiętane wyniki zostaną usunięte.
7. Programowanie
Programowanie najlepiej przeprowadzić na początku, przed rozpoczęciem demontażu wyświetlacza.

Rozkład wyprowadzeń do programowania
1 – SCK, 2 – MISO, 3 – MOSI, 4 – RESET, 5 – GND, 6 - Vcc

Kabelki do programatora podłączamy od spodu płytki, wykorzystujemy sześć wyprowadzeń, układ jest zasilany przez programator USBasp (a właściwie przez komputer).
Do pobrania (na dole strony) spakowany plik składający się z 2 części: borsuk1_4.hex do zaprogramowania pamięci Flash oraz borsuk1_4.eep do zaprogramowania pamięci EEPROM procesora Atmega16A.
Do programowania można użyć programu eXtreme Burner (tu do ściągnięcia http://extremeelectronics...RSetupV1.2.exe)
Ustawiamy: Settings- Programing Mode -ISP oraz Chip- Atmega16. Następnie otwieramy borsuk1_4.hex i borsuk1_4.epp czyli File - Open Flash i File - Open EEPROM (program ma jedną niedoróbkę - przy otwieraniu EEPROM trzeba ręcznie zmienić w okienku rozszerzenie z hex na eep). Następnie programujemy Flash (Write – Flash) potem EEPROM (Write – EEPROM), i to wszystko. Ustawienia Fusebitów pozostawiamy bez zmian w stosunku do oryginalnego HK-010. Po zaprogramowaniu należy wykonać restart miernika przez wyłączenie i ponowne włączenie wtyczki USB.
8.Demontaż
Rozbieramy obudowę i wysuwamy z niej płytkę z elementami. Teraz trzeba zdemontować wyświetlacz, ja używam tu metody niszczącej – najpierw przy pomocy odsysacza usuwam cynę z wyprowadzeń, a następnie posługuję się cęgami bocznymi, nacinając płytkę przy każdym wyprowadzeniu:

Demontaż wyświetlacza

Następnie posługując się lutownicą z dużym grotem usuwamy przewody oraz wylutowujemy bocznik.
Wymieniamy grot lub lutownicę na mniejszą i robimy dalsze modyfikacje, jak na zdjęciu:

Demontaż elementów

Odcinamy niepotrzebny fragment płytki, a następnie:
1. Usuwamy rezystor 470R
2. Usunięty bocznik do pomiaru prądu
3. Usuwamy rezystor 100k i zamiast niego lutujemy zworkę
4. Tranzystor mocy można zostawić, ale zwieramy jego nóżki
5. Usuwamy diodę zenera 5,6V, wykorzystamy ją później na dodatkowej płytce
6. Usuwamy diodę
7. Łączymy przewodem masy (GND) po drugiej stronie płytki
8. Usuwamy 6 rezystorków z niewykorzystanych we/wy LM324
W punkcie 7 musimy połączyć obszary masy (GND), które straciły połączenie po odcięciu części płytki. Trzeba to starannie wykonać, gdyż układ LM 324 nie będzie miał zasilania i może się uszkodzić (niestety zapomniałem zrobić zdjęcie drugiej strony płytki). Przy okazji sprawdzamy czy obcinając płytkę nie zrobiliśmy gdzieś zwarcia.
Punkt 8 to być może nadgorliwość, ale ja uszkodziłem w nieznanych okolicznościach LM324 i musiałem go wymienić rozbierając ponownie gotowy już miernik.
9.Montaż
Oryginalny układ zasilający zastępujemy takim:

Schemat zasilania

Tranzystor BD911 montujemy na dolnej części obudowy, a pozostałe elementy na dodatkowej płytce uniwersalnej. Tranzystor musi być odizolowany od obudowy.

Montaż 1

Montaż 2
Następnie montujemy płytkę z procesorem.

Montaż 3

Przed zamocowaniem wyświetlacza musimy pamiętać o przylutowaniu kabelka do bocznika, pomV, GND oraz podłączeniu kolektora zwartego tranzystorka mocy do pinu 15 wyświetlacza +5V.
Następnie przykręcamy nakrętkę i zabezpieczamy ją silikonem lub lakierem oraz izolacją.

Montaż 4

Potem podłączamy wyświetlacz:

Montaż 5

Pomiędzy wyprowadzenie nr 3 i 9 (GND) lutujemy rezystor 2,2k do ustawienia kontrastu, następnie łączymy 16 z 10 (GND) oraz 15 z zasilaniem +5V. W rzeczywistości to napięcie jest trochę niższe, u mnie wynosi 4,88V.
Pozostaje nam jeszcze montaż obudowy. Wyświetlacz wymaga powiększenia okienka w obudowie, gdyż jest trochę wyższy od oryginalnego, aluminiową obudowę łatwo obrobić pilnikiem.

Montaż obudowy

10.Bocznik
Bocznik służący do pomiaru prądu łączymy z watomierzem za pomocą 3 przewodów.

Bocznik pomiarowy
Uwaga: kable do bocznika nie mogą być cienkie, kable do pomiaru prądu, czyli czarny i zielony powinny mieć przynajmniej 1 mm kwadrat, a zalecam 1,5 mm (te na zdjęciu okazały się zbyt cienkie).
11. Uwagi końcowe
Watomierz można stosować dla zakresu napięć od 30 do 90V. Praktycznie przetestowałem go tylko do napięcia 83V. Tranzystor ma napięcia przebicia Vceo i Vcbo 100V. Obudowa dość silnie się grzeje, dlatego zastosowałem rezystor 470R 5W, który pogarsza stabilizację, ale przejmuje część mocy (bez niego można było się poparzyć). W warunkach pokojowych napięcie zwiększa się o 0,2V, a prąd zerowy o 0,1A przy silnym nagrzaniu obudowy. Zastosowanie wyświetlacza o większym poborze prądu może spotęgować to niekorzystne zjawisko. W czasie jazdy na rowerze jest dobre chłodzenie i te odchyłki nie powinny być znaczące.
Poniższy program w wersji 1_4 może być wykorzystany dla wcześniejszych modyfikacji watomierza:
http://forum.arbiter.pl/viewtopic.php?t=1744

---

borsuk1_4.zip zawartość: borsuk1_4.hex, borsuk1_4.eep

Pobierz Plik ściągnięto 322 raz(y) 10,32 KB

[zeeltom]

Kawał dobrej roboty.

Kawał dobrej roboty.

[Dobraku]

Dobrze by gdyby blisko bocznika pomiarowego założyć wzmacniacz operacyjny,wtedy odpada problem ze spadkiem napięcia, które i tak jest na poziomie mV do pomiaru. Co do zasilania to może wato pomyśleć na przetwornicą ?

program pisany w C?
Wiem ile pracy to kosztowało, sam buduję taki komputerek od podstaw;)

[Mechano]

Jaki jest najwyzszy prad mozliwy do pobrania z tego "stabilizatora" co tam jest elementem krytycznym ktory decyduje o najwyzszym napieciu?

[borsuk]

[borsuk]

[toft]

Dałeś kolego czadu:). Gratulacje:). I dzięki za taki opis.

[kubuskubus]

A czy użyczył byś pliku źródłowego (w celach edukacyjnych chciałbym popatrzeć).
Czy raczej nie bardzo chcesz się nim chwalić.

[borsuk]

[Eryk1000]

Ładnie zmodyfikowany watomierz Teraz przydało by się żeby ktoś miał czas i zaprojektował małą i wydajną przetwornicę do zasilania watomierzy... a może i jeszcze kilku innych rzeczy

[kubuskubus]

No rozumiem Borsuk, to jak pokazywać swoja duszę;)
Zastanawiam się czy pójść w naukę w C czy Bascom (Bascom poobny jest do Visual Basica, a ten akurat znam dość dobrze)

[borsuk]

[Rafał]

Piękna robota. Przy swoim projekcie napewno będę bazował na Twoich doświadczeniach. Jeszcze raz gratuluję.

[Dobraku]

Znam programowanie, mam trochę doświadczenia w tym. Sam zaczynałem od Bascoma - fajny przyjemny język gdzie nauczysz sie go w miesiąć, jest trochę powierzchowny, nie daje Ci pełnej wladzy na procesorem - ale bardzo dużo za Ciebie zrobi komplilator.

C.
To już troche wyższa jazda. Musisz wszystko zrobić sam. Tu nie ma gotowych "komend" wszystkie transmisje, obsługi, odczyty, resety - muisz robić sam - ale procek idzie jak po sznurku robi dokładnie to co chcesz.

Zaletą C nad Bascomem jest to, że kod żródłowy zajmuje mniej miejsca - masz tylko te instrukcje wrzucane w procesor, które Ci są potrzebne, a nie 10 z których faktycznie korzystasz z 5. Npisanie programu w C - od podstaw zajmie dużo więcej czasu niż w Bascomie. Objętościowo samego programowania w C też będzie dużo więcej. Mimo, że kod wynikowy zajmie mniej.

Ja bym zaczynał od Bascoma - pozwolił mi - w moich początkach - poznać procesor i zasady programowania. Chcesz zaczynać z C - OK -ale obawiam się, że szybko zrezygnujesz a tak jest radocha od pierwszego dnia.

Tak czy owak ogólnie C jest lepszy - ale już dla bardziej zaawansowanych - - znających podstawy programowania.

[tas]

A ja się nauczyłem C od 0 prawie tylko po to by zrobić Pikacza.
Da się, pod warunkiem, że nie czyta się głupich książek, vademecum, C++ dla opornych itp.
Przykłady, przykłady i jeszcze raz przykłady