电动自行车行车电脑。方案、说明

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欢迎读者使用专为电动自行车设计的带有外部电流传感器的 PIC16F876A 微控制器上的行车电脑。在其显示屏上，它显示运动参数和电池电压、消耗的电流、功率和电量消耗。该设备采用可触及的元件底座制成，易于重复。

为了控制电动自行车的操作模式，使用了各种测量仪器。电气参数由功率分析仪测量 [1, 2]，运动参数由各种电子自行车计算机 [3] 甚至机械速度计 [4] 控制。甚至还有电动自行车专用显示器[5]，显示所有必要的参数，但成本很高。

基于此，我在带有外部电流传感器的PIC16F876A微控制器上开发了一款电动自行车行车电脑。

主要技术特点

速度，公里/小时.......0...99 (0,5)
平均速度，km/h.......0...99 (0,1)
总里程，km.......0...9999,9 (0,1)
每日行驶里程，公里......0...99,9 (0,1)
消耗电量，Wh .......0...99999 (1)
具体用电量，Wh/km .......0...99999 (0,1) 电池电量，% .......0...100 (10)
电池电压，V.......25...75 (0,1)
负载电流，A.......0...20 (0,1)
负载功率，W .......0...10465 (1)

括号内表示相应参数显示的离散性。行车电脑以 1 分钟的分辨率显示当前时间。

行车电脑原理图如图1所示。 2. DD16 微控制器 (PIC876F2A-I/P) 由频率为 8 MHz 的 ZQ1 石英谐振器稳定的振荡器供电。 XP2 连接器用于对微控制器进行编程。我将 PICkit6 编程器连接到它。微控制器程序是在 Flowcode 图形环境中开发的 [XNUMX]。

米。 1.行车电脑图（点击放大）

使用微控制器的内部 10 位 ADC 进行电压和电流测量。测量电压时，来自分压器 R5R9R12 的信号被馈送到微控制器的模拟输入 AN0 (RA0)。

测量电流时，电流传感器 R 两端的电压降_ш 放大运算放大器OPA241（DA1）。放大后的信号从运算放大器的输出到达微控制器的模拟输入 AN1 (RA1)。增益由 Oy 反馈电路中的微调电阻 R13 设置。几乎可以使用 SO-241 封装中的任何单轨到轨运算放大器（例如 OPA8 或 TS340）来代替 OPA507。该程序根据电流和电压的测量值计算功率和用电量。

使用标准测量分流器 75SHISV.2-0.5-15，在 75 A 电流下电压降为 15 mV，用作远程电流传感器。任何电阻为 5 ... 10 mΩ 的标准分流器或类似的自制作一个可以用作替代品[7]。

行车电脑由稳压晶体管VT1和TL431ID(DA2)微电路组成的线性稳压器供电。电源电路中安装了VD1R10C6C7电路，可降低电动机运行时产生的噪音。电阻器 R16 和 R17 确保电容器 C6 和 C7 之间的电压分布均匀。最大允许输入电压（电池电压）取决于晶体管VT1允许的集电极-发射极电压、允许的功耗、散热器的质量以及电阻R19-R22释放的功率。使用图中所示的稳定器元件时，电池电压不应超过 75 V。但是，设备能够在指示器上显示高达 102,3 V 的值。

行车电脑由 1,5 毫米厚的玻璃纤维制成的单面印刷电路板制成。电路板的印刷导体图及其上元件的排列如图 2 所示。 3和图。 4.如图。图XNUMX表示其外观。

电动自行车行车电脑
米。 2、印制电路板导体的绘制

电动自行车行车电脑
米。 3. 板上元素的位置

电动自行车行车电脑
米。 4.行车电脑的外观

电路板正面有PIC16F876A微控制器、ZQ2石英谐振器、DS1307实时时钟芯片、微调电阻、VT1晶体管、XP1连接器（PLS-5R角引脚块）和PLS-14块连接HG1指示器已安装。连接器的配合部分焊接到 HG1 指示器（母 PBS-14 块）的安装孔中。 BH-1 支架中安装有 2032V G3 CR642 锂电池。所有其他元件均安装在印刷导体的一侧。

将圆柱形石英谐振器 ZQ1 (32768 Hz) 焊接到 DD1 芯片引脚 2 和 1 旁边的印刷导体一侧的孔中。其主体的上部焊接到连接公共电线的箔片部分。行车电脑板使用 M10 螺钉固定在两个 12 ... 3 mm 高的金属架上的 LCD 板上。

使用尺寸为 120b 的表面安装电阻器和电容器。电容器C6和C7为E型封装的表面贴装氧化钽电容器，可用其他同尺寸电容器替换，容量为6,8...

稳压器中的npn晶体管BD139可以用TO-126封装中允许集电极-发射极电压大于80V的另一个相同结构的晶体管代替，例如BD179、MJE182 2N5192、BF469、KT817G。在晶体管外壳下方放置一条面积约为 6 厘米的薄铜或铝片。²用作散热器。晶体管通过带有螺母的 M3 螺钉固定到电路板上。

减少测量误差分流 R_ш应尽可能靠近电池的负极端子。与行车计算机的所有连接都可以用小电线进行。用于连接行车电脑簧片开关SF1（路径传感器），分流器R_ш，使用GB1电池，图中未示出的PC7TV连接器，安装在行车电脑机箱上。簧片开关取自故障的电子自行车码表。

行车电脑中的参数指示显示在四行 LCD WH1604A 上，电源电压为 5 V，无背光。其缺失的原因是背光消耗的电流较高（220 mA），这会导致 VT1 晶体管过热。

行车电脑开机后，液晶屏同时显示电压、电流、电量、当前时间、速度、总里程、电能消耗等七个参数（见图4）。

速度值使用伪图形显示在屏幕上。这使得数字的高度可以达到两行，这极大地促进了从屏幕上读取速度。

行车电脑通过按钮 SB1“M”（设置分钟）、SB2“H”（设置小时）和 SB3“P”（指示模式）进行控制。连续按下屏幕右下角的SB3按钮，代替电能的单位成本（图5，a），平均速度（图5，b），每日行驶里程（图5，c））、电池电量（图 5，d）或电动机消耗的功率（图 5，e）。

电动自行车行车电脑
米。 5. 行车电脑中的参数指示

当按下SB3按钮超过5秒时，程序进入轮周设置模式（图5，f）。继续按住此按钮，车轮的周长会以 1 厘米为步长从 201 厘米变为 215 厘米（26 英寸车轮）。首次开机时，轮周设置为210cm，松开SB5按钮3秒后，退出轮周设置模式，并将设置值写入单片机的EEPROM中。

对微控制器进行编程时，需要将零写入前五个 EEPROM 单元（图 6），以将行进距离的初始值设置为零。如果不这样做，里程将为 1525,7 公里。

电动自行车行车电脑
米。 6.单片机编程

程序在电动自行车停止后3秒将行驶的距离保存在单片机的EEPROM中。为了指示录制时刻，LCD 右上角会出现一个星号符号 0,3 秒。当电源关闭时，程序会重置电能的单位成本、平均速度和每日里程的值。

要设置设备，您可以使用输出电压为 25 ... 50 V 且允许负载电流至少为 5 A 的实验室电源来代替电池。作为等效负载，您可以使用强大的电源电阻为 5 ... 10 欧姆的线电阻。

按以下顺序设置设备。首先校准其电压表。为此，需要通过电池或实验室电源向设备施加电压，并使用精确的数字电压表对其进行控制。通过改变调谐电阻器R9的电阻，可以实现示例性电压表和被调节装置的相同读数。

然后对电流表进行校准。精确的数字电流表与负载串联。通过施加电源电压，通过改变调谐电阻器R13的电阻，可以实现示例性电流表和被调节装置的相同读数。

如有必要，通过选择电阻器 R25，可以设置指示器上的最佳图像对比度。

行车电脑可以安装在任何合适的塑料或金属外壳中。

Sprint Layout 5.0 格式的行车电脑电路板文件和微控制器程序：ftp://ftp.radio.ru/pub/2016/05/tripcomp.zip。

文学

Turnigy 130A 瓦特表和功率分析仪。网址：爱好。 com/hobbyking/store/uploads/242601761X977727X9.pdf。
VoltBikes 的电动自行车瓦特计/功率分析仪。 - 网址：bikes-n-parts.ru/kupit/voltbikes。 en/vattmetr_analyzator_moshchnosti_dlia_elektrovelosipeda。
自行车电脑。 - 网址：sportmaster.ru/catalog/velosport/aksessuary/velokompyutery。
机械自行车车速表。 - 网址：32spokes.ru/blog/test-drive/2543.html。
XOFO 电动自行车显示器。 - URL：li-force.ru/catalog/lcd_led_display_xofo.html。
Flowcode 程序的俄语支持网站。 - URL：流程代码。信息。
Nefediev A. 瓦特计 - 电动自行车的电表。 - 广播，2015 年，第 9 期，第 44 页45、XNUMX。

作者：A. Nefediev

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