ROWERY I INNE POJAZDY ELEKTRYCZNE - FORUM ARBITER

[borsuk]

Modyfikacja popularnego watomierza HobbyKing HK-010 ma na celu zwiększenie zakresu pomiarowego napięć do 100V, zapamiętywanie zmierzonych parametów oraz zastosowanie podświetlanego wyświetlacza.
Podstawowe zastosowanie to ciągła kontrola stanu akumulatora, szczególnie ważna na dłuższych trasach.
Przeróbka układu jest prosta, niedroga, i nie wymaga dużych umiejętności.
Miernik po modyfikacji ma następujące zakresy pomiarowe:
Napięcie od ok.18V do 99.9V
Prąd do 99.9A (dla przypomnienia: prąd ciągły max 50A)
Pojemność baterii do 99.9Ah
Energia do 9999.9Wh
Moc do 9999W
Dokładności pomiaru nie gwarantuję, podobnie zresztą jak producent sprzętu, ale nie powinna być gorsza

Schemat połączeń

Miernik zasilany jest z osobnej baterii (np. pojedyncze ogniwo 18650) i przetwornicy/adaptera zasilania 0,9V- 5V na 5V na układzie CE8301. Gotowy układzik takiej przetwornicy Step Up Boost można dostać już od 7 zł na allegro,
link


przetwornica

Oczywiście można też zasilać miernik z baterii głównej przez przetwornicę Step Down DC/DC np.18-72V na 5V
typu EC3AW link , do nabycia na allegro za 50 zł.

Miernik umieszczamy przy baterii (pomiędzy nią a kontrolerem), a na kierownicy montujemy tylko wyświetlacz LCD, który połączony jest z miernikiem mgistralą szeregową I2C, w sumie potrzebujemy do połączenia czterech cienkich przewodów, dwa do zasilania i dwa I2C, UWAGA : kabel nie powinien być ekranowany.

Do wyświetlacza musimy podłączyć konwerter LCD 1602 HD44780 I2C do nabycia na allegro od 8,50 zł
link


konwerter LCD


Podłączenie konwertera do wyświetlacza
Konwerter powinien być takiego rodzaju, jak na zdjęciach, z innym program nie będzie działał prawidłowo. Pola kontaktowe A0 A1 A2 pozostawiamy rozwarte.
Wyświeltacz z konwerterem możemy umieścić w obudowie uniwersalnej typu 7ZA
link
i zamocować do kierownicy uchwytem od rowerowej lampki.
Polecam wyświetlacz LCD 2x16-W/KK WHITE NEGATIVE Blackline, o niskim poborze prądu 20 mA z podświetlaniem,
link


Polecany wyświetlacz LCD 2x16 HD44780
Charakteryzuje się on dobrym kontrastem i dobrą widocznością w pełnym słońcu (moim zdaniem lepszą od wyświetlacza typu OLED) oraz niską ceną. Na zdjęciach w opisie działania inny wyświetlacz, z niebieskim podświetleniem, który pobiera znacznie większy prąd i jest słabiej widoczny.

Co zyskujemy wykonując powyższą modyfikację ?

- Prosta przeróbka, łatwe lutowanie, wylutowanie niewielkiej liczby elementów – wystarczy lutownica małej mocy (o lutowaniu można nie mieć większego pojęcia )
- Korzystamy z gotowych podzespołów.
- Nie jest konieczne wymontowanie bocznika pomiarowego, i umieszczenie go zdala od miernika, co powoduje spadek dokładności pomiaru, szczególnie dla niższych prądów.
- Nie musimy obniżać napięcia zasilania wewnątrz miernika (w poprzednich wersjach układ z tranzystorem), który powoduje silne grzanie obudowy i spadek dokładności pomiaru.
- Stosując układ z dodatkowym ogniwem zasilającym nie musimy się troszczyć o to czy wyzerowaliśmy dane lub czy zostały one zapisane przed wyłączeniem stacyjki. To istotne dla użytkowników, którzy trobią liczne przerwy w jeździe i wyłączają zasilanie główne.

Podstawowa wada to umieszczenie przycisków z dala od wyświetlacza (wzrasta za to bezpieczeństwo – nie możemy niczego ustawiać w czasie jazdy ).

Jak to działa?

1. Przyciski
Przyciskami posługujemy się zgodnie z opisem na obudowie, chyba, że na wyświetlaczu pojawią się znaki „-” „+” oraz „OK”. Kolejność tych znaków odpowiada kolejności przycisków.
Wciśnięcie pojedynczego przycisku powoduje zmianę wyświetlanego ekranu.
Wejście do menu wymaga jednoczesnego wciśnięcia 2 przycisków.
2. Ekrany
Wyświetlacz znajduje się w znacznej odległości od przycisków, więc musimy sobie wybrać, co chcemy oglądać podczas jazdy. Do wyboru mamy dwa ekrany wyświetlające mierzone parametry:

Ekran1
Wyświetlane są kolejno: napięcie, prąd, moc w watach (niezwymiarowana), pobrane amperogodziny, pojemność baterii w %, oraz napięcie minimalne baterii. 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. Napięcie minimalne, czyli najniższe napięcie pod obciążeniem, pozwala na dodatkowe oszacowanie zużycia baterii.


Ekran2

Ekran2 pokazuje napięcie, prąd, pobrane Ah (niezwymiarowane) oraz graficzne przedstawienie pojemności akumulatora i jego pojemność w procentach.

Jeden z tych ekranów możemy sobie ustawić w menu jako główny, czyli pokazujący się po włączeniu zasilania miernika.
Po wciśnięciu przycisku „ESC” wyświetla się Ekran1, a po wciśnięciu „OK” Ekran2.
Oprócz tego po wciśnięciu przycisku „SELECT” możemy oglądać:

Ekran dodatkowy
Pokazuje wartość szczytową prądu i mocy, a poniżej wartość minimalną napięcia oraz sumę pobranej energii w watogodzinach.
Po dłuższym wciśnięciu przycisku „ESC” (ok. 1,5 s, liczymy do czterech) pojawia się ekran serwisowy:

Ekran serwisowy

Na górze po lewej pokazana jest ustawiona pojemność baterii po pełnym naładowaniu w Ah, a następnie aktualna pojemność w Ah. Znak „-” mówi, że wyciągneliśmy z baterii więcej niż było ustawione, czyli łacznie 3,1 Ah.
Następnie „Z” oznacza, że włączony jest autozapis mierzonych parametrów do pamięci (domyślnie wyłączony).
Oznacza to zapamiętywanie danych po wyłączeniu miernika, ale pod pewnymi warunkami, o których będzie później.
W dolnym wierszu mamy ilość zapisów do pamięci, następnie ustawienie sleepera na 5 minut (domyślnie 0, czyli sleeper wyłączony), i na końcu czas w godzinach, minutach i sekundach od włączenia miernika. Czas ten pozwala na dodatkowe oszacowanie dokładnośći pomiarów Ah i Wh. U mnie po 2 godz. odchyłka wynosiła +10 sekund, ale po 4godz. już +1 minuta.

3.Kalibracja
Kalibrację wykonujemy po kilku minutach od włączenia miernika.
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

Pomiar po kalibracji napięcia

Następnie kalibrujemy prąd. Mamy dwie pozycje do kalibracji prądu: bez obciążenia, czyli Izero 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 (offset), typowo wynosi on ok. 80 - 82.
Następnie ustawiamy prąd z obciążeniem:

Kalibracja prądu z obciążeniem
Prąd przy kalibracji z obciążeniem powinien być możliwie duży, zbliżony do typowego prądu obciążenia dla naszej baterii. Kilka amperów to minimum, pomiar prądów mniejszych od 1A obarczony jest dużym błędem (ok.10%).
4. Konfiguracja
Po jednoczesnym wciśnięciu dwóch przycisków „SELECT” i „OK” pojawia się menu konfiguracji:

Menu konfiguracji
Pozycja pierwsza to wybór ekranu, poniżej ustawianie Ah naładowanej baterii , następnie ustawianie czasu dla sleepera, oraz poniżej ustawianie zapisu danych do pamięci.

Wybór ekranu, który będzie widoczny po włączeniu miernika

Ustawianie pojemności naładowanej baterii


Ustawienie czasu dla sleepera
Czas dla sleepera można ustawić od 0 do 60 minut ze skokiem 5 minut. Ze stanu uśpienia wychodzimy przyciskiem „ESC” albo uruchamiając silnik.

Ustawienie zapisu danych
Miernik w podstawowym układzie ma ciągłe podtrzymanie dodatkowym ogniwem, więc nie wymaga zapisu.
Zmierzone dane zostają wtedy wyzerowane po wyłączeniu zasilania miernika.
Jeżeli miernik zasilamy z bateri głównej (lub mamy jakieś inne powody) możemy włączyć autozapis. Dane zostaną wtedy zapisane do pamięci, ale dopiero po 30 sekundach od wyłączenia manetki lub po zaprzestaniu pedałowania, jeśli korzystamy ze wspomagania PAS. Autozapis następuje w przypadku kiedy prąd spada poniżej 0,5A przez okres 30s przy uprzednim wzroście ponad 1A. Maksymalna liczba zapisów do pamięci wynosi tylko 100 000 i dlatego ich ilość trzeba ograniczać. Oczywiście można zrobić układ do automatycznego zapisu po wyłączeniu zasilania, ale wymagałoby to sporych modyfikacji.
5. Zerowanie danych
Po jednoczesnym wciśnięciu dwóch przycisków „ESC” i „SELECT” pojawia się możliwość wyzerowania mierzonych danych, czyli Ah, Wh, Ap, Wp, Vmin, czasu oraz liczby zapisów. Dane te zostają wtedy usunięte z pamięci, jeżeli korzystaliśmy z autozapisu.

Zerowanie mierzonych danych

6. Modyfikacja HK-010.
Potrzebna nam będzie lutownica z cienkim grotem oraz cęgi boczne.
Rozbieramy obudowę i wysuwamy z niej płytkę z elementami. Odkręcamy i odcinamy cążkami wyświetlacz, pozostawiamy kikuty wyprowadzeń nr 13 i 14, trzeba będzie do nich przylutować przewody do nowego wyświetlacza.

Płytka z zaznaczonymi miejscami zmian

Następnie w miejscach oznaczonych żółtym kolorem dokonujemy zmian:
1. Usuwamy rezystor 100k i zamiast niego lutujemy 180k. Może to być rezystor SMD (jak u mnie) lub zwykły rezystorek o mocy 0,125W. Musimy pamiętać, że rezystor SMD takiej wielkości ma napiecie graniczne pracy 100V. Jeżeli mamy mierzyć napięcia bliskie tej wartości bezpieczniej będzie zamontować zwykły rezystor.
2. Zwieramy trzy nogi tranzystora mocy.
3. Odcinamy diodę zenera 5,6V od strony anody, a z drugiej strony (czarny pasek) przylutujemy + zasilania, czyli Vcc+5V
4. Usuwamy diodę
5. Usuwamy cztery diodki w układzie mostkowym. Nie jest to konieczne, ale na wszelki wypadek eliminujemy połączenie z wyprowadzeniem balansera.
6. Lutujemy Vcc +5V
7. Lutujemy GND czyli „-”, najłatwiej od spodu płytki
8. Tu podłączamy wyświetlacz
9. Wyprowadzenia do programatora, trzeba wlutować tu goldpiny.

7. Programowanie
Program na mikroprocesor ATmega 16 jest napisany przeze mnie od zera, po wgraniu nowego programu nie ma już powrotu do oryginalnej wersji. Do zaprogramowania układu potrzebny będzie programator USBasp, który wygląda przykładowo tak:

Programator USBasp
Gniazdo USB podłączamy do komputera (uwaga: trzeba podłączyć do gniazda USB na płycie głównej, czyli z tyłu komputera, z gniazdami dodatkowymi programator często nie chce współpracować). Do komuptera trzeba wgrać odpowiedni driver, można go sciągnąć do ze strony.
Programator podłączamy do naszej płytki za pomocą kabla IDC10 (
tak wygląda ).
Podczas programowania układ będzie zasilany z komputera przez kabel IDC, dlatego musimy odłączyć od niego inne źródła zasilania oraz założyć odpowiednią zworkę (+5V) na programatorze.
Rozkład wyprowadzeń do programowania na płytce HK-010 (białe cyfry):
1 – Vcc, 2 – GND, 3 – RST, 4 – MOSI, 5 – MISO, 6 – SCK
Opis gniazda programatora tutaj.
Rozkład wyprowadzeń gniazda programatora:
1 – MOSI, 2 – Vcc, 4 – GND, 5 – RST, 7 – SCK, 9 – MISO

Do pobrania (na dole strony) spakowany plik składający się z 2 części: borsuk2_0.hex do zaprogramowania pamięci Flash oraz borsuk2_0.eep do zaprogramowania pamięci EEPROM procesora Atmega16.
Do programowania można użyć programu eXtreme Burner,
tu do ściągnięcia.
Po odpaleniu eXtreme Burner ustawiamy: Settings- Programing Mode -ISP oraz Chip- Atmega16. Następnie otwieramy borsuk2_0.hex i borsuk2_0.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 koniecznie należy wykonać restart miernika przez wyłączenie i ponowne włączenie wtyczki USB.
8. Uwagi
Pobór prądu na wejściu przetwornicy wynosi ok.70 mA dla ogniwa o napięciu 3,7V (wyświetlacz czarno-biały). Prąd ten spada do ok.43 mA kiedy włączy się sleeper.
Na wyjsciu przetwornicy dla +5V prądy te wynoszą 37 mA i 21 mA po włączeniu sleepera. Można je jeszcze zmniejszyć o kilka mA wylutowując diodki LED z płytek przetwornicy i konwertera.
Wyświetlacz testowałem podłączając go czterożyłowym kablem sygnałowym o długości 2m, przekrój żyły 0,2 mm2,
kabel bez ekranowania, link.
Układu z przetwornicą 18-72V/ 5V nie testowałem.
W wypadku pojawienia się zakłóceń należy zastosować dodatkową filtrację zasilania. W testowanym przeze mnie układzie nie było takiej potrzeby.
Wszystkie opisane przeróbki wykonujemy na własną odpowiedzialność.

Pliki do pobrania:
borsuk2_0.zip

---

borsuk2_0.zip

Pobierz Plik ściągnięto 439 raz(y) 10,58 KB

[atomek1000]

Świetna instrukcja! Tego nam brakowało Sposób ze zmianą tranzystora był zdecydowanie zbyt ciężki do zrobienia

W weekend przetestuje!

[lkuc18]

[borsuk]

[lkuc18]

A jeśli mierzone napięcie będzie wynosić 101V to stanie się coś złego?

[borsuk]

[lkuc18]

Na jak długo wystarcza jedno ogniwo (przypuśćmy 2000mAh)?

[borsuk]

[lkuc18]

A dałoby radę zasilić go z zasilania manetki? Czy prąd zbyt duży?

[Darki]

Hmm no właśnie nie dało by się go zasilić którymś przewodem ze sterownika? Tych kabelków sporo wychodzi . Byłoby idealne rozwiązanie, nie trzeba by myśleć o ładowaniu ogniwa.

[zeeltom]

Typowo z kontrolerze siedzi stabilizator 7805.
Powinien dawać przynajmniej 1A na wyjściu, ale to zależy od opornika, który jest przed stabilizatorem 12V od strony akumulatorów.
Właśnie przez ten opornik miałem ostatnio problemy z zasilaniem 5V na manetki i hallotrony. 5V było, ale prądu bardzo mało.

Typowo z kontrolerze siedzi stabilizator 7805.
Powinien dawać przynajmniej 1A na wyjściu, ale to zależy od opornika, który jest przed stabilizatorem 12V od strony akumulatorów.
Właśnie przez ten opornik miałem ostatnio problemy z zasilaniem 5V na manetki i hallotrony. 5V było, ale prądu bardzo mało.

[Adam Wysokiński]

Nie wiem czy w każdym sterowniku ale widziałem zasilanie manetki przez rezystor. Trzeba by sprawdzić w tym konkretnym przypadku. Jeśli tam będzie to nie da rady pobrać więcej niż kilka/ kilkanaście mA

[borsuk]

[Szwagier]

Czy można zrobić ten mod - bez podłączania konwertera, pozostając przy "normalnym" podłączeniu wyświetlacza, oraz "bocznik mod" i "licznik mod" tasa od Pikacza i wgrać soft od Pikacza?

Zależy mi na kilku funkcjach z Pikacza, wyrzuceniu bocznika pomiarowego "na zewnątrz" ale zasilanie jak najbardziej mogę zrobić z przetwornicy na +5V. Co wówczas należy wylutować z oryginalnego HK-010, aby go zasilić z zewnątrz +5V? Czy przy takim zasilaniu +5V z zewnątrz trzeba podłączać + z bocznika do płytki (chyba nie)?

P.S. kawał dobrej roboty z Twoją przeróbką HK-010
Czy masz i możesz udostępnić schemat tego watomierza?

[borsuk]