Array
(
    [0] => stdClass Object
        (
            [id] => 13410
            [title] => Październik 2019
            [categories_id] => 3421
            [ulubionykiosk_id] => 3366
            [categories_type_id] => 1170
            [alias] => pazdziernik-2019
            [introtext] => 
            [ordering] => 0
            [date_publish] => 2019-10-01 00:00:00
            [categoryTitle] => Magazyn
            [categoryAlias] => magazyn
            [parent_id] => 1
            [categoryParentId] => 1
            [categoryParentTitle] => ROOT
            [categoryAddressTitle] => mazowieckie
            [categoryId] => 3421
            [date_start] => 0000-00-00 00:00:00
            [date_end] => 0000-00-00 00:00:00
            [disqus_likes] => 0
            [disqus_posts] => 0
            [content_id] => 13513
            [images] => Array
                (
                    [0] => stdClass Object
                        (
                            [content_id] => 13410
                            [id] => 25175
                            [width] => 651
                            [height] => 900
                            [alias] => lidowe
                            [src] => /images/2019/10/14/25175-001.jpg
                            [title] => 
                            [description] => 
                            [zrodlo] => 
                        )

                    [1] => stdClass Object
                        (
                            [content_id] => 13410
                            [id] => 25176
                            [width] => 651
                            [height] => 900
                            [alias] => lidowe
                            [src] => /images/2019/10/14/25176-004.jpg
                            [title] => 
                            [description] => 
                            [zrodlo] => 
                        )

                )

            [linkRoute] => index.php?option=com_avtcontent&view=article&id=13410&alias=pazdziernik-2019&catid=3421&type=1170&Itemid=833
            [link] => /archiwum/13410-pazdziernik-2019
            [fields] => stdClass Object
                (
                    [item] => Array
                        (
                        )

                )

        )

)

Rower elektryczny (2)

Rower elektryczny (2)

W pierwszym artykule poznaliśmy historię rowerów elektrycznych oraz dowiedzieliśmy się jak wyglądają teraz i jakie komponenty są potrzebne do ich budowy. W tej części pokażę jak zamontować napęd elektryczny do zwykłego roweru. Do prawie każdego roweru można dodać taki napęd, nie jest to bardzo skomplikowane, większość osób powinna dać sobie z tym radę.

Modyfikacji zostanie poddany zwykły rower, widoczny na fotografii tytułowej. Główne założenie jest takie, że będzie pojazdem, który umożliwi dojazdy do pracy, wyjazdy rekreacyjne itp., lecz dalej będzie to rower. Dzięki modyfikacji pozwoli na pokonanie znacznie większych dystansów, w o wiele krótszym czasie, przy włożonym podobnym wysiłku, w stosunku do wersji podstawowej.

Fotografia 1. Kierownica roweru po konwersji, z zamontowaną manetką i komputerkiem pokładowym

Do tego projektu użyję gotowego zestawu, który składa się z następujących komponentów:

  • Silnik. Typu HUB, przekładniowy, zapleciony w obręcz, wystarczy tylko nałożyć na felgę taśmę ochronną, dętkę oraz oponę.
  • Sterownik. Jest modułem, który łączy wszystkie komponenty zestawu.
  • Klamki hamulcowe z czujnikami. Dzięki sygnałom z czujników, sterownik wyłącza silnik gdy naciskamy hamulec.
  • Komputerek pokładowy. Zastępuje licznik rowerowy i dodatkowo pozwala zmieniać tryby wspomagania oraz pokazuje stopień naładowania baterii. Komputerek zamontowany na kierownicy pokazuje fotografia 1.
  • Manetka przyspieszenia, również widoczna na fotografii 1.
  • Czujnik PAS - czujnik pedałowania.

W zestawie brakuje jeszcze trzech bardzo ważnych elementów.

Akumulator

Pierwszym elementem, o który musimy uzupełnić zestaw, jest akumulator. W większości rowerów elektrycznych stosuje się akumulatory wykonane w technologii litowo-jonowej (li-ion). Ja również użyję akumulatora tego typu, takiego jak na fotografii 2. Jego napięcie znamionowe wynosi 36 V, a pojemność 20 Ah, co daje około 720 Wh przy pełnym naładowaniu. Taka ilość energii przekłada się na przynajmniej 50...60 km zasięgu na najwyższym stopniu wspomagania napędem.

Fotografia 2. Akumulator w obudowie, do napędu elektrycznego

Jeśli kupujemy akumulator, to najlepiej w gotowej obudowie, np. popularnej obudowie bidonowej, którą montujemy w miejscu koszyka na bidon. Jest to bardzo korzystna opcja dla lekkiego roweru. Akumulator w takiej obudowie ma ważną zaletę - można go bez problemu zdemontować z roweru. Jest to nieocenione w sytuacji, gdy nie mamy możliwości ładowania akumulatora w miejscu, w którym przechowujemy rower.

Niektóre akumulatory (szczególnie te nietypowe, wykonywane na zamówienie) nie mają żadnej obudowy, są tylko zabezpieczone rękawem termokurczliwym.

W takiej sytuacji sami musimy wykonać obudowę do akumulatora. Często skrzynkę z akumulatorem i elektroniką montuje się w trójkącie ramy. Jeśli zdecydujemy się wykonać ją własnoręcznie to możemy użyć do tego celu sklejki, dibondu czy laminatu. Taką usługę można również zlecić firmie, która wykona skrzynkę z laminatu o dowolnym kształcie, jednak będzie się to wiązało ze znacznym kosztem.

Akumulator z reguły nie pasuje idealnie do pojemnika. Aby go sztywno umocować, najczęściej stosuje się zwykłą budowlaną piankę montażową nakładaną dookoła pakietu. Takie rozwiązanie nie mocuje baterii całkiem sztywno, zastygła pianka amortyzuje większość drobnych drgań. Przy większych akumulatorach pianka może się okazać za słaba, aby utrzymać dużą masę, ale do akumulatorów poniżej 6 kg jest odpowiednia. W przypadku zastosowania pianki, na początku używania naszego "nowego" roweru warto co jakiś czas sprawdzić, czy akumulator nie jest obluzowany. Wbrew pozorom, takie rozwiązanie pozwala na demontaż akumulatora. W sytuacji awaryjnej należy zwyczajnie wyciąć piankę nożem montażowym.

Jest jeszcze jedna metoda mocowania akumulatora w rowerze, ale wymaga zamontowania bagażnika. Jeśli akumulator ma kształt prostokąta podobnego wymiarami do kształtu bagażnika to można użyć zwykłej rowerowej torby na bagażnik, w której zostanie umieszczony. Jednak najpierw akumulator musi być umieszczony w dodatkowej skrzyneczce, która ograniczy ryzyko uszkodzenia w razie upadku. Całość musi być przymocowana na sztywno do bagażnika, można w tym celu użyć dużych opasek zaciskowych. Ten typ mocowania w niektórych przypadkach może być nieodpowiedni, ponieważ, dodaje więcej masy na tył pojazdu oraz podnosi środek ciężkości. Może to skutkować dziwnymi odczuciami podczas jazdy i troszkę mniejszą stabilnością, ale zaletą jest bardzo dobry kamuflaż akumulatora i trzeba być na prawdę spostrzegawczym, żeby zauważyć ze nie jest to zwykły rower.

Blokada obrotu osi silnika

Kolejnym elementem, o który musimy uzupełnić zestaw jest blokada osi silnika. W opisywanym rowerze, którego napęd dysponuje stosunkowo małą mocą, prawdopodobnie wystarczyłaby podkładka z tak zwanym "uchem", która znajduje się w zestawie razem z silnikiem. Zdecydowałem, że jednak założę podstawową blokadę obrotu, aby mieć pewność ze nic złego się nie stanie. Zamontowaną blokadę pokazuje fotografia 3. Jest to element bardzo potrzebny, jeśli mamy do czynienia z konstrukcjami o większej mocy i poświęcę mu więcej uwagi w kolejnej części artykułu opisującej "mocniejszy" rower. Brak tego elementu może doprowadzić do urwania haków w ramie lub do pęknięcia osi silnika i są to niebezpieczne sytuacje.

Fotografia 3. Zamontowana blokada obrotu osi silnika

Ładowarka

Ostatnim elementem, który potrzebujemy jest ładowarka. Zwykle brakuje jej w zestawie do konwersji, czasami można kupić ją razem z akumulatorem.

Zasadniczymi parametrami jakimi trzeba się kierować przy zakupie ładowarki, przeznaczonej do baterii typu li-ion, jest prąd ładowania oraz napięcie końcowe ładowania (napięcie maksymalne akumulatora). Te dwa parametry muszą być odpowiednio dobrane do każdego akumulatora. Napięcie końcowe powinno być podane w parametrach akumulatora. Jeśli nie ma takiej informacji to wartość tę można wyliczyć na podstawie ilości sekcji szeregowych, które składają się na pakiet akumulatora. Nie należy mylić napięcia znamionowego akumulatora z napięciem końcowym ładowania.

Prąd ładowania przekłada się na czas ładowania. Czas można oszacować dzieląc pojemność akumulatora podaną w Ah przez wartość prądu ładowania.

Do wyniku końcowego należy dodać przynajmniej 30 min., ponieważ pod koniec ładowania wartość prądu sukcesywnie spada.

Na przykład: mamy baterię o pojemności 17 Ah i ładowarkę, która ładuje prądem 3,5 A. Wynik obliczeń daje prawie 5 godzin, więc realnie akumulator powinien naładować się od 0 do 100% w czasie około 5,5 godziny. Im większym prądem ładowania dysponuje ładowarka tym szybciej naładuje akumulator, lecz szybkie ładowanie przyczynia się do skracania żywotności naszego akumulatora. Optymalny czas ładowania powinien wynosić przynajmniej 4 godziny.

Montaż zestawu w rowerze

Gdy mamy wszystkie potrzebne komponenty, możemy przystąpić do działania. Zacznę od tylnego koła z silnikiem, na początek zakładam opaskę na felgę, potem oponę z dętka i na koniec pompuję. Gdy mam całe koło, łatwiej jest zamontować wolnobieg (lub kasetę) oraz ewentualnie tarcze hamulcową. Gotowe koło wystarczy zamontować w rowerze, należy tylko pamiętać o podkładkach które są fabrycznie na silniku, zwykle są po dwie z każdej strony osi. Jedną jest zwykła okrągła podkładka, a drugą jest podkładka z tak zwanym "uchem" pokazana na fotografii 4. Jest dopasowana do kształtu osi silnika (otwór nie jest w całkowicie okrągły) i teoretycznie powinna zabezpieczać przed obrotem osi. Musi być zamontowana od strony wewnętrznej haków, przy silniku, a samo ucho musi być skierowane w dół i na zewnątrz. Zwykła podkładka ma swoje miejsce pomiędzy nakrętką a rama, pokazuje to fotografia 5.

Fotografia 4. Podkładka dostosowana do kształtu osi silnika

 

 

Fotografia 5. Sposób zamocowania silnika

Na tym kończy się montaż silnika. Czasami zdąża się, że koło nie jest na środku ramy (jest przesunięte w którąś stronę), przeważnie silniki są zaplatane na najpopularniejszy wzór, który pasuje do większości rowerów, ale zdążają się wyjątki. Jeśli mamy do czynienia z takim przypadkiem to zwykle wystarczy dodać z którejś strony podkładkę dystansującą na oś silnika. Jeśli przesunięcie jest duże to może być wymagane przeplecenie obręczy.

Gdy silnik jest na miejscu można zamontować resztę komponentów. Będą potrzebne podstawowe narzędzia (klucze imbusowe, śrubokręty itp.), oraz dwa specjalistyczne, o ile zdecydujemy się na montaż czujnika pedałowania. Dostępne są dwa rodzaje czujników. Do montażu jednego z nich należy zdemontować jedną korbę i potrzebny byłby specjalny ściągacz. Drugi czujnik (popularniejszy, również ja taki zastosowałem) ma taką okrągłą blaszkę, którą umieszcza się pomiędzy miską suportu a ramą. Potrzebny jest wtedy klucz do suportu oraz ściągacz do korby. Zamontowany czujnik pokazuje fotografia 6.

Fotografia 6. Zamontowany czujnik pedałowania

Pozostałe elementy są montowane na kierownicy i nie powinny przysporzyć większego problemu. Czasami trudno jest zmieścić wszystko w odpowiedniej pozycji, zdążają się problemy z manetką przerzutki, ale można ją umieścić bliżej środka, ponieważ nie zmienia się biegów zbyt często jeśli mamy dodatkowy napęd.

Teraz trzeba podłączyć całą instalację. Jeżeli kompletowaliśmy cały zestaw, to wszystkie połączenia należy wykonać zgodnie z dołączonymi instrukcjami. Jeśli mamy gotowy zestaw to wystarczy połączyć odpowiednie złącza zgodnie z kolorami i rodzajami. Powinno to być dość proste i raczej trudno o popełnienie błędu, przykład połączeń pokazuje fotografia 7. Inne rozwiązanie, które jest preferowane, polega na nie stosowaniu złączek, tylko polutowaniu wszystkich połączeń.

Fotografia 7. Połączenia w instalacji sterownika

Złącza, nawet wyglądające jak hermetyczne, po długotrwałym działaniu wstrząsów i wilgoci mogą utracić szczelność, a wtedy styki zaczną się utleniać i doprowadzi to do braku połączenia i dziwnych problemów z działaniem całości. Niezależnie od metody wszystkie przewody należy przypiąć do ramy opaskami zaciskowymi.

Miejsce montażu sterownika zależy od rodzaju roweru i miejsca zamontowania akumulatora. Jeśli mamy skrzynkę na cały trójkąt ramy to można w niej umieścić sterownik. Czasami jest w zestawie specjalny pojemnik na sterownik, który mocuje się w miejscu koszyka na bidon. Można tez zamocować sterownik bez osłony (sterownik jest przeważnie wodoodporny jeśli jest zamontowany przewodami do dołu), ale psuje to estetykę i nie jest to zalecane rozwiązanie. Można również zamontować sterownik na bagażniku, jeżeli takowy posiadamy w rowerze. Niewielki sterownik zmieści się w przestrzeni pod bagażnikiem, wystarczy umieścić go w rękawie termokurczliwym i przypiąć opaskami, jak na fotografii 8.

Fotografia 8. Sterownik zamontowany pod bagażnikiem

 

Fotografia 9. Akumulator zamontowany w torbie na bagażniku

Na koniec zamontuję akumulator, wybiorę opcję łatwiejszą i najmniej rzucającą się w oczy, czyli montaż w torbie na bagażniku. Sam wykonałem ze sklejki skrzynkę dla akumulatora. Jeśli ktoś chciałby wykonać taką skrzyneczkę ale nie ma odpowiedniego warsztatu, to może skorzystać z usługi cięcia na wymiar oferowanej w niektórych sklepach budowlano-remontowych. Ceny są naprawdę przystępne, koszt materiału to ok. 10...15 zł (sklejka o grubości 10 mm). Torbę mocuje zgodnie z instrukcją i wycinam dziurki na dnie torby, aby zamocować na sztywno akumulator przy pomocy białej opaski zaciskowej (fotografia 9). Ostatni etap polega na umieszczeniu akumulatora w torbie i przypięciu go opaską. Teraz czas wybrać się na jazdę testową.

Bartek Plonka
prototyp-mail@o2.pl

Artykuł ukazał się w
Elektronika Praktyczna
październik 2019
Zobacz też
Elektronika Praktyczna Plus lipiec - grudzień 2012

Elektronika Praktyczna Plus

Monograficzne wydania specjalne

Elektronik grudzień 2019

Elektronik

Magazyn elektroniki profesjonalnej

Raspberry Pi 2015

Raspberry Pi

Wykorzystaj wszystkie możliwości wyjątkowego minikomputera

Świat Radio grudzień 2019

Świat Radio

Magazyn użytkowników eteru

APA - Automatyka Podzespoły Aplikacje grudzień 2019

APA - Automatyka Podzespoły Aplikacje

Technika i rynek systemów automatyki

Elektronika Praktyczna listopad 2019

Elektronika Praktyczna

Międzynarodowy magazyn elektroników konstruktorów

Praktyczny Kurs Elektroniki 2018

Praktyczny Kurs Elektroniki

24 pasjonujące projekty elektroniczne

Elektronika dla Wszystkich grudzień 2019

Elektronika dla Wszystkich

Interesująca elektronika dla pasjonatów