Listrik01

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Listrik01 - Ein selbstbalancierendes Elektroeinrad

Beim Listrik01 handelt es sich um einen selbstbalancierenden Elektroroller. Die Elektronik basiert auf den Veröffentlichungen des Rutscherle 2 [1]. Die Schaltung wurde verändert um I2C Gyro und Accelerometer anschließen zu können. Die Listing wurden außerdem umfangreicher kommentiert.

Antrieb

Der Prototyp fährt mit einem 24V / 500W Gleichstrommotor. Das Gefährt ist allerdings extrem koflastig, deshalb baue ich es um auf einen 48V/1000W BLDC Motor. Vom Hersteller in China direkt importiert. Das Bild oben zeigt den GS-Prototyp. Bei der BLDC Variante werden Batterie, Steuerung und Motor in die Felge integriert. Dies sorgt für einen niedrigen Schwerkunkt. Habe mir ein 18" Motorrad Hinterrad besorgt in das alles integriert wird.

Die Sensorik wurde um 3 weitere Hallsensoren erweitert um einen Trigger je 60 Grad elektrisch zu bekommen. Die Geschwindigkeit ist auf 20km/h begrenzt.

Akkus

Der Gleichstrom Prototyp fährt mit 2 Bleiakkus mit 12V/7AH in Reihe geschaltet. Sie sind für Motoren und Elektronik. Die Entscheidung für Bleiakkus wurde bewusst getroffen. Bei einem Prototyp sind Ergebnisse wichtiger als Eleganz.

Der BLDC Prototyp fährt mit 4 Bleiakkus mit 12V/7AH in Reihe geschaltet. Sie sind für Motoren und Elektronik.

Elektronik

Motorregler mit Atmega 168A sowie eine Hauptsteuerung mit einem Atmega 644PA. Ein Display von Display3000 als Tacho (und Datenlogger). Siehe Stückliste.

Software

Die Software ist in Bascom geschrieben. Zeitkritische Teile in Assembler. Siehe Link oben zum Rutscherle 2 [2].

• Motorcontroller.bas
• Hauptcontroller.bas
• Display3000.bas

Sicherheitshinweis

Achtung! Gehen Sie so ein Projekt nur an, wenn Sie sehr gute Kenntisse in Mechanik und Elektronik haben.

Funktion

Kippt das Fahrzeug nach vorn, wird nach vorn beschleunigt und umgekehrt. Die Regelung erledigt ein PID-Regler. Danach kommen jedoch noch einige zusätzliche Faktoren die z.B. die Motorkennlinie ausgleichen sowie ungewollte Richtungsänderungen bei unebenen Oberflächen reduzieren. Ähnlich aufwändig wird es bei den Motorreglern. Eine reine Blockkommutierung, wie bei solchen Motoren üblich, ist auf unebenen Untergründen suboptimal. Hier wurde zusätzliche Hallsensoren installiert.

Die seitliche Stabilität garantiert der Kreiseleffekt den jeder vom Fahrrad kennt. Das endgültige Fahrzeug wird eine Lenkung bekommen, die auf dem Beharrungsmoment basiert. Eine konventionelle Lenkung ist nicht möglich weil es nur ein Rad gibt.

Elektronik

Motorcontroller

Der Motorcontroller regelt den Motor, misst und übermittelt der Motorregler auch Spannung, Strom und Fahrstrecke. Die Temperatur des Kühlkörpers wird ebenfalls gemessen und wenn nötig ein Lüfter zugeschaltet. Die Einheit wird vom PC aus über eine ISP Schnittstelle programmiert.

Der Motorregler ist auf einer doppelseitigen Platine aufgebaut. Die Verbindung zwischen den beiden Platinen bildet ein 10-adriges Flachkabel. Zusätzlich zu den beiden Platinen gehört zum Motorregler auch die im Motor verbaute Sensorplatine. Auf dieser werden die Signale der drei zusätzlichen Hallsensoren zu einem Signal zusammengefasst.

Hauptcontroller

Die Hauptcontroller erledigt die Lageregelung. Sie steuert die Motoren und gibt die entsprechenden Meldungen an den Anzeigecontroller aus. Sie stellt auch die 12V für den Tacho bereit. Bei beiden Controllern wird ein Chopperspannungsregler eingesetzt der bis zu 63V verträgt. Deshalb ist eine Versorgung aus dem 24..48V Netz möglich. Die Lageregelung speichert auch die gefahrenen Km, einigen Min-Max Werte und diverse Werte bei einem Notaus. Diese Werte werden im EEprom als Text abgelegt. Beachten Sie, daß Sie das Gerät dann nur noch auf Privatgelände mit Zustimmung des Eigentümers benutzen dürfen. Eine Bertriebserlaubnis für das Gerät existiert nicht. Eine Einzelabnahme kann beim TÜV beantragt werden.

Schaltbild

• HauptSteuerung I2C Prototyp Rev0.pdf
• MotorSteuerung Prototyp Rev0 Blatt1.pdf
• MotorSteuerung Prototyp Rev0 Blatt2.pdf
• Hallgeber D Prototyp.pdf
• Listrik01-Verdrahtung Prototyp.pdf
• Listrik01 Prototyp Parts Rev0.pdf

Neigungssensoradapter

Im Unterschied zu ähnlichen Projekten besitzt dieses Fahrzeug einen über den I2C Bus gesteuerten Gyro und Accelerometer. Zum Beschleunigen und Bremsen werden die Sensoren gekippt.

Wie geht es weiter

Ich werde diese Seite updaten, je nach Fortschritt. Habe die nächsten paar Monate wenig Zeit....