Как поменять направление вращения мотор колеса велосипеда

Обновлено: 02.07.2024

Если вы любите кататься на велосипеде, вам хорошо известно, что нередко становится лень вращать педали, появляется чувство усталости. Особенно часто это происходит, если вам приходится передвигаться по холмистой местности с частыми подъёмами. Чтобы облегчить своё передвижение, можно установить на велосипед специальный электродвигатель.

Существует несколько типов таких электродвигателей, но самый простой из них — это мотор-колесо. Давайте выясним, как можно сконструировать мотор-колесо для велосипеда своими руками.

Принцип действия

Мотор-колесо представляет собой электродвигатель постоянного тока. Он устанавливается на обод велосипеда, причём можно выбрать как переднее, так и заднее колесо (а можно сконструировать транспортное средство особой мощности и установить мотор на два колеса сразу). Мощность таких моторов может составлять 250, 500 или 1000 Ватт. Самый мощный позволяет развить скорость велосипеда до 60 километров в час. Установка мотор-колеса на велосипед не требует дополнительной регулировки или обслуживания, она выполняется за один раз.

Преимущества такой системы

Велосипед не подвергается необратимым изменениям. Даже его внешний вид практически не страдает. Основная часть устройства устанавливается на колесо.
Моторколесо работает практически бесшумно.
Благодаря равномерной работе двигателя достигается плавное и при этом скоростное передвижение вашего двухколёсного средства. выполняется при минимальных усилиях.
Устройство не имеет трущихся частей, поэтому срок его службы очень велик.
Вы легко можете снять устройство и вернуть первоначальный функционал своего велосипеда.

Что вам понадобится?

Все необходимые комплектующие часто продаются в готовых наборах, но вы можете подобрать их и самостоятельно. Конечно, установка готового комплекта произойдёт гораздо проще и быстрее. Учитывайте, что после установки всех элементов ваш велик станет тяжелее на 8–10 кг, поэтому отдавайте предпочтение деталям с меньшим весом.

Готовый набор комплектующих

Его диаметр должен составлять от 20 до 28 дюймов. Вы можете использовать старое колесо, но оно должно быть в хорошем состоянии, без функциональных недостатков или поломок. И также оно должно быть хорошо отрегулировано для нормальной работы.

Сам мотор, который будет вращать колёса вместо вас.

Батарея, которая обеспечит необходимую мощность для перемещения вашего велосипеда.

Требуется для того, чтобы вы не улетели с трассы и могли контролировать свой скоростной режим.

Плата, регулирующая работу вашего мотор-колеса.

В них вы поместите аккумуляторную батарею и контроллер для их защиты от воздействий окружающей среды.

Устанавливаем мотор-колесо

Теперь выясним, как установить мотор-колесо на велосипед. Необходимо разработать схему подключения всех элементов. Если вы приобрели готовый набор, то схема тоже есть в наличии. Если вы создаёте схему сами, рекомендуем выбрать для установки мотора заднее колесо велосипеда, а батарею, которая является самой тяжёлой частью конструкции, установить на багажник. Регулятор скорости желательно вывести на руль, чтобы он был у вас под рукой.

Чтобы выполнить установку мотор-колеса на велосипед, можно использовать акустические провода, которыми подключают аудиоколонки. Это дешёвый вариант, который пропускает достаточное количество тока. В качестве разъёмов можно использовать RCA.

Не забудьте поместить аккумуляторную батарею в рюкзак и экранировать её от попадания дождя, песка и других видов влаги и загрязнений. А также нужно надёжно её закрепить, поскольку тяжёлая конструкция может легко вылететь из багажника на поворотах, особенно если вы разовьёте приличную скорость.

Во время сборки рассматривайте способ, который позволит вам снять установленный мотор для лёгкого возврата велосипеда к первоначальному состоянию. Обычно для этого достаточно сменить мотор-колесо на обычное колесо, снять чехол с батареей и провода — и велосипед приобретёт свой привычный вид.

Электроколесо для велосипеда

Заключение

Теперь вы имеете представление, как установить мотор-колесо на велосипед собственноручно. Особенно удобно использовать такой вид транспорта для смешанной езды: по ровной трассе ехать с помощью педалей, а при въезде на горку включать электропривод и наслаждаться тем, как велосипед сам выносит вас наверх. Но также можно включать его в тех случаях, когда вам нужно развить большую скорость — такую, достичь которой на велосипеде способны только профессиональные спортсмены. Таким образом, вы можете получить универсальный транспорт, в котором лёгкость, мобильность и простота конструкции велосипеда будут сочетаться с мощностью и скоростью устройства с электродвигателем.

Конструируем собственный велосипед с мотором, устанавливаем над задним крылом двигатель от бензопилы или бензокосы. Способы установки, а также готовые решения.

Установка планетарной втулки на велосипед своими руками не представляет особой сложности, по крайней мере, для тех, кто умеет держать в руках инструмент и представляет себе устройство байка.

Велосипед — непростой механизм, где ключевыми составляющими являются колёса. Корректное вращение переднего колеса в том числе зависит от втулки, соединяющей вращательный компонент с рамой. Вот почему важно разобраться, какие этапы подразумевает разборка и ремонт передней втулки велосипеда своими руками.

Разбираем его. К сожалению, воспользоваться драйверами самого скутера у меня не получилось, они ушли на запчасти, а вот мотор-колеса и батарея пригодится в нашем проекте.

В гироскутере пара таких драйверов

Мотор-колесо имеет три силовых фазы (это бесколлекторный трехфазный двигатель) и энкодер в виде трех датчиков Холла (с питанием датчиков это 5 контактов) . Контакты по краям разъема – питание, внутренние сигналы от датчиков Холла.

Если требуется, чтобы драйвер держал заданную скорость, переключите тумблер в положение ON

Если SW2 в положении OFF , при малых оборотах мотор колесо можно остановить рукой. После включения SW2, это сделать затруднительно.

Самая элементарная схема подключения изображена ниже. Нужно заземлить EN и BRK. После этого можно управлять мотором посредством внутреннего подстроечного резистора.

В качестве источника питания для мотора я буду использовать батарею от разобранного гироскутера на 36V емкостью 4 амперчаса.

Я протестировал вращение с использованием внутреннего потенциометра. Единственное, что мне не понравилось, это отсутствие полной блокировки вращения колеса, даже при использовании функции тормоза (колесо можно провернуть). При этом я не тестировал вращения в разные стороны.
Следующая схема позволяет изменять направление вращения и подключать тормоз. Но мне она не интересна, мне требуется научиться управлять при помощи микроконтроллера.

Подключаем микроконтроллер

Первое, что я попробовал сделать, это научить микроконтроллер управлять скоростью мотора. Для этого я подключил вывод контроллера к SV входу драйвера. Но согласно документации частота PWM управления должна быть не менее 1Кгц. Стандартный ШИМ от Arduino Nano генерируется на частоте 500Гц. Решено использовать контроллер на базе ESP32

Для согласования уровня сигнала я использовал преобразователь уровней сигнала вроде того, что показан в центре схемы ниже.

Программа содержит два файла, один описывает класс мотора motor_init.h, а второй - главная программа, работающая в цикле testmk1.ino .

Испытания прошли успешно.

Управляю направлением и тормозом

Ремонт мотор-колеса велосипеда

Первое испытание: новые подшипники не стучат, но дребезг на малых оборотах никуда не делся.
А еще, только после испытаний до меня дошла тема про старые кембрики и непроверенный 0. Снова разобрал

Почему я не обратил внимание на жареную нулевую точку при первой разборке, зная-то про чуму?

Конечно-же она тоже поражена
Снял старые кембрики, хорошо прогрел точки добавив припоя и изолировал тканевой изолентой (лента ХБ прорезиненная) Разумеется 0 откусил и пропаял ПОС-61, изоляция тоже лентой ХБ.

Сделал фотки датчиков холла

Испытание показало что дребезг остался, ну кто-бы сомневался.
Стал искать в интернетах то может издавать такой звук, в большинстве своем причины сводились к обрыву датчика холла, но сколько я не тряс провод, и привод, не пинал двигатель, на холостых никакого звука.
Долго думал что может дребезжать если не двигатель и не крыло. Может вилка? хотя люфтов нету. Решил проверить идею: вилка сделана без предсжатия пружины т.е. спокойное состояние вилки пружина не создает никакого усилия. Растянул вилку так чтоб она села на демпферы - и точно - нет дребезга!, вдавил - есть. рукалицо. Чуток затянул винты вилки чтоб появилось небольшое преднажатие и проблема решена.
Строение вилки

Красная - направляющая втулка
Черная толстая - нога вилки
Черная тонкая - штанина вилки
Фиолетовая - пружина демпфера
Зеленая - основная пружина
Синий - винт
Так вот когда зеленая пружина немного сжата, пружина демпфера висит в воздухе и консольно зажатый винт барабанит по отверстию в ноге вилки.
В оригинальной конструкции вилки винт закручен до конца резьбы, у меня-же винт стоит длиннее, чтоб вместить демпфер из пружины а не из резинового кольца (чтоб вилка не стучала). Лишняя резьба винта закрашена краской, так что его было возможно закрутить чуть глубже.
Почему раньше не барабанило? барабанило, но реже. Барабанить стало на много сильнее после замены направляющих втулок в вилке, плотнее они ходят из-за неточностей в изготовлении вилки (не хочешь чтоб повело - не вари). Почему только на маленьких оборотах: двигатель двигается рывками, это нормально для его конструкции. Обратите внимание на обмотки статора - каждый зубец является полюсом, когда обычно полюс охватывает минимум 3 зубца, лучше больше, для плавности хода. В общем из-за этого двигатель на малых оборотах двигается с заметными рывками, раскачивая виты.

Возьмем за основу уже подключенный однофазный асинхронный двигатель, с направлением вращения по часовой стрелке (рис.1).

точками A, B условно обозначены начало и конец пусковой обмотки, для наглядности к этим точкам подключены провода коричневого и зеленого цвета соответственно.
точками С, В условно обозначены начало и конец рабочей обмотки, для наглядности к этим точкам подключены провода красного и синего цвета соответственно.
стрелками указано направление вращения ротора асинхронного двигателя

Задача.

Изменить направление вращения однофазный асинхронный двигатель в другую сторону – против часовой стрелки. Для этого достаточно переподключить одну из обмоток однофазного асинхронного двигателя – либо рабочую либо пусковую.

Вариант №1

Меняем направление вращения однофазного асинхронного двигателя, путем переподключения рабочей обмотки.

Рис.2 При таком подключении рабочей обмотки, относительно рис. 1, однофазный асинхронный двигатель будет вращаться в противоположную сторону.

Вариант №2

Меняем направление вращения однофазного асинхронного двигателя, путем переподключения пусковой обмотки.

Рис.3 При таком подключении пусковой обмотки, относительно рис. 1, однофазный асинхронный двигатель будет вращаться в противоположную сторону.

Важное замечание.

Такой способ изменить направление вращения однофазного асинхронного двигателя возможен только в том случае, если на двигателе имеется отдельные отводы пусковой и рабочей обмотки.

Рис.4 При таком подключении обмоток двигателя, реверс невозможен.

На рис. 4 изображен довольно распространенный вариант однофазного асинхронного двигателя, у которого концы обмоток В и С, зеленый и красный провод соответственно, соединены внутри корпуса. У такого двигателя три вывода, вместо четырех как на рис. 4 коричневый, фиолетовый, синий провод.

UPD 03/09/2014 Наконец то удалось проверить на практике, не очень правильный, но все же используемый метод смены направления вращения асинхронного двигателя. Для однофазного асинхронного двигателя, который имеет только три вывода, возможно заставить ротор вращаться в обратном направлении, достаточно поменять местами рабочую и пусковую обмотку. Принцип такого включения изображен на рис.5

Рис. Нестандартный реверс асинхронного двигателя

4 комментария

Сергей Лагунов 7 сентября 2018 14:02

Перевернуть ротор - это надо разбирать двигатель, а подключением обмоток можно добиться оперативной смены направления вращения.