Купив себе велосипед, сразу же появилась мысль его  электрофицыровать. Захотелось мне фонарик габарит и велокомпьютер, но сразу возникает вопрос питания и управления всего этого, ведь каждое из этих устройств имеет свой источник питании, а также управления совсем в разных местах. Так и появилась мысль о создании велоэлектрики под управлением велокомпьютера.

Управлять он будет габаритом  стоп сигналом и фарой необходимыми  при езде в темное время суток , так же не лишним будет заряжать мобилку выезжая за пределы города или просто когда забыв зарядить ее дома.

Для питания всего этого был выбран li-ion аккумулятор размера 18650 и емкостью 2800 мА/ч, а для его зарядки была выбрана на мой взгляд подходящая для этого вещь как динамовтулка.

Начну описание с динамовтулки и DC-DC преобразователя заряжающего аккумулятор,

характеристики у динамовтулки 6V 3W поигравшись с ней я понял, что она больше чем 6V и 500 mA с нагрузкой неспособна выдать, без нагрузки же амплитуда выходного напряжения достигает 50V.

 Где то в интернете видел идею выпрямления и преобразования напряжения с динамовтулки в более низкое с помощью DC-DC преобразователя.

Мой выбор пал на зарекомендовавшей себя во многих устройствах LM2575HVS-ADJ.

Для нормальной работы этой схемы стоит цепь порога включения преобразователя D5 Q1, когда

заряд конденсатора С1 достигает 12V преобразователь включается. Именно благодаря этой цепи DC-DC преобразователь имеет достаточно высокий КПД.

 Эта схема отлично заряжает аккумулятор, причем ток заряда при разряженном аккумуляторе до 3V и скорости 20км/ч достигает 1A.

Как работает велокомпьютер показано в  видео и описывать я не буду, а вот схема требует объяснения, хотя там почти все описано.

  Сердцем устройства является микроконтроллер STM32F100C8T6, для отображения информации используется дисплей от сотового телефона SIEMENS SX65 маркировкой LS020. На плате стоит три DC-DC преобразователя, U6  и U7 повышающие, первый для подсветки дисплея,  второй для зарядки мобилки. U2 понижающий служит для управления фарой. Операционный  усилитель  U4 формирует прямоугольные импульсы из одного полупериода поступающего от диодного моста DC-DC преобразователя LM2575.

На схеме в области обозначенной штрих пунктиром указаны элементы которые устанавливаются в определенные им места на велосипеде и к печатной плате никакого отношения не имеют.

Линейный стабилизатор LP3985IM5-3.0 U1 на выходное напряжение 3V имеет малое падение напряжения при таких малых токах около  60mV . Фототранзистор Q1 с маркировкой HPTB3B-44D с углом 20 градусов наверное погорячился нужно побольше.

Ионистор C8 на 0.47F  служит для работы часов встроенных в МК и также для сохранения данных в BKP домене микроконтроллера. Заряда ионистора хватает на 2 суток, так что после истечении этого времени собьются часы, а также одометр, пройденное расстояние, время в пути, максимальная и средняя скорость.

Программируется микроконтроллер любым из двух способов через SWD разъем J2 , программой STM32 ST-LINK Utility, или bootloader  J3 программой Flash Loader Demonstrator.

Двухсторонняя печатная плата без каких либо проблем делается с помощью фоторезиста.

В целом велокомпьютер рабочий, к сожалению у меня нет сейчас динамовтулки с которой я могу у его опробовать (буду покупать новую), но с той что у меня была я проверил DC-DC преобразователь на LM2575 + аккумулятор, также была проверена работа операционного усилителя U4 и его обвязка R11, R12,  R13 и R14. Все работает как надо.

Для проверки велокомпьютера (пока не купил динамовтулку) временно установил герконовый датчик от промышленного велокомпа.

Схемы и печатные платы сделаны в PROTEUS v7.10 к ним есть готовые шаблоны для печати в word под негативный фоторезист. Перед печатью не лишним будет проверить размеры шаблонов с размерами указанными в PROTEUS.

Корпус велокомпьютера как у промышленных сделан съемным , для этого на плате стоит

разъем J6 ZL320-2X7P   типа “папа”, ответная его часть ZL307-2X7  “мама”  установлена на “терминале” который крепится к рулю. Вообще для самодельщика корпус больная тема, мне понравился этот по габаритам и по внешнему виду, поэтому я решил во что бы то не стало все это туда разместить. А что бы разместить пришлось очень постарается, но результат меня радует.

Когда делал корпус не было чем фоткать процесс да и не думал я, что стану писать статью так как не было времени совсем доделать велокомпьютер, поэтому есть только некачественные и не подробные фото.

С верхней крышки удаляются стойки, из-за них дисплей туда не станет, разметка окна дисплея рассчитывается таким образом что бы верхняя часть дисплея упиралась в верх крышки, затем просверливаются внизу крышки отверстия под кнопки(делается это вручную сверлом.

Покупаются микро кнопки и резиновые кнопки для пульта(нашел белые без надписей и круглые) микро кнопки запаиваются на плату.

 Нерабочая часть экрана дисплея промазывается тонким равномерным слоем силикона, далее дисплей приклеивается и после высыхания изнутри заливается тем же силиконом по уровню не трогая   ту сторону где будут устанавливаться плата с кнопками. Для использования силикона удобно применить 20-ти кубовый шприц.

С задней крышке также удаляются стойки, выпиливается отверстие по ширине разъема, в качестве стоек можно использовать удаленные стойки из верхней крышки посаженные на растворенный пластмасс в  дихлорэтане. Так же им заливаются отверстия от старых стоек.

Раствор дихлорэтана и пластмасса готовится в 2-х кубовом шприце, заливается дихлорэтан примерно кубик и добавляются мелкие кусочки пластмасса откусанные кусачками, через ~6 часов клей будет готов.

Разъем для зарядки использовал из наушников мобильной гарнитуры из старой мобилки диаметром 2.5мм, его вместе с датчиком температуры установил в нижней части задней крышки. Разъем закрепил эпоксидным клеем, а датчик на силикон. Датчик не должен прикасаться к корпусу между ними

необходим зазор из силикона в 0.3-0.4мм( я выставлял его зубачистками). С внутренней стороны датчик обматывается пищевой фольгой и заливается силиконом. Снаружи датчик не должен быть заподлицо с корпусом, он должен быть углублен на 0.2 и также углубление залито.  Это все что можно сделать что бы оградить его от воздействия внешних факторов меняющих температуру.

Корпус велокомпьютера склеивается силиконом, для этого в паз по окружности задней крышки наносится тонкий слой силикона, после стыковки лишнее удаляется. Силикон очень хорошо держит, при необходимости корпус можно открыть проведя скажем железной линейкой между половинками по кругу удаляя клей(проверено).

Для терминала была выбрана вот такая крышка из какого-то корпуса

А для его крепления на руль купил этот комплект аж за 35 грн. Из него крепление фары стало креплением терминала, а мигалка была переделана под габарит, в него установил параллельно 5-шт  5-и миллиметровых красных светодиодов, а также стабилизатор напряжения TPS76325 два крепежных болтика М4 и залил по уровню эпоксидным клеем.

Вот так встроил светодиоды в манетки.

а так приклеил  микро переключатели на ручки тормоза, к ним припаял светодиоды подсветки манеток и провод идущий к терминалу. Снизу в двигающейся части ручек просверлил отверстие и закрепил  флажок.

Разводку по велосипеду сделал аудио проводом состоящим из двух жил без экрана, к динамовтулке проложил также двухжильный аудио провод, но с экраном. Экран будет общим проводом красный провод плюсом , а белый сигналом.

Корпус для аккумулятора и DC-DC преобразователя еще не доделал, но уже понятно как он будет выглядеть и где крепится. Склеил его из оргстекла, заматировал, осталось сделать крепление на вилку и покрасить черной матовой краской.

Справа на фото видна система с которой я временно катаюсь J

Теперь тесты.

В спящем режиме велокомпьютер потребляет 2.7 мА,  из которых 2мА кушает операционник (надо бы заменить на менее жрущий аналог). Если забыть выключить зарядку мобилки потребление увеличится до 5 мА.

КПД преобразователей напряжения при заряженном аккумуляторе в районе 85% и падает до 75% при 3.2В.

Автоматическое включение света еще толком не проверялось, но удобство сомнительное, хотя наверное это из за того что малый угол видимости фототранзистора. При довольно таки хорошем освещении он показывает малый процент при чем он меняется в зависимости от расположения велосипеда. А вот автоматическое регулирование подсветкой дисплея превзошло все мои ожидания. Ведь не станешь каждый раз ее менять по времени суток, так что датчик освещенности стоит не зря.

Подсветка монеток со стороны прикольно смотрится, но надпись цифр на прозрачном стекле сделана белым, поэтому сливается, пришлось аккуратно изнутри навести маркером.

Информация на дисплее  в зимний солнечный день отчетливо видна при подсветке в 70%. 

P.S. Купил новый ионистор на 1Ф, в отличии от старого есть маркировка где плюс, а где минус не только стрелочкой, оказалось мой неправильно припаян. На некоторых форумах одни люди говорили, что при неправильной полярности он меньше держит заряд, другие, что у него сокращается срок службы. Не стал я экспериментировать со старым и впаял новый на 1Ф. Время работы еще не проверял.

Стрелочка на ионисторе указывает на минус.

Скачать [285,63 Kb] (cкачиваний: 168) прошивку, печатную плату Proteus 7.10