Elektrické jízdní kolo „ZWZ“  
Komerčně dostupná elektrická kola jsou drahá, nebo mají špatné parametry. Řešením je zhotovit si elektrické kolo svépomocí. O své zkušenosti se podělil pan Zdeněk Jindra.

 

Díly
 Než začnete s nákupem dílů, zkontrolujte parametry svého kola, aby bylo s projektem kompatibilní. Ideální je samozřejmě dohlédnout na tyto předpoklady už při koupi.
• Pánský rám s trojúhelníkovým tvarem. Toto většinou vylučuje rámy s odpruženým zadním kolem. Pokud trváte na ne trojúhelníkovém rámu, budete potřebovat zadní nosič s kufříkem na baterie. Rám s velkým trojúhelníkovým tvarem považuji za nejoptimálnější řešení.
• Ráfkové brzdy. Způsob náhonu vylučuje montáž společně s kotoučovou brzdou.
• Přední vidlice válcového tvaru (odpružená). Pravidelnější tvar odpružených vidlic usnadňuje výrobu vhodných úchytů k nim oproti klasickým železným prohnutým vidlicím. Navíc lze lépe odhadnout volný prostor pro budoucí ozubení nebo řemenici, protože tlumiče jsou rovnoběžné, zatímco pevná vidlice se může směrem nahoru zužovat. (Místo přišroubovaných úchytů je však možné k neodpružené vidlici lože motoru navařit; neodzkoušeno!)
• Vybrání zevnitř u konců vidlice pro volnoběh a ozubení. Např. Suntour NEX 4000.
• Počet drátů, pro který existuje zadní náboj se závitem a se stejným počtem děr. Do předního kola bude nutné vplést nový náboj určený původně pro zadní kola. Je třeba ohlídat si počet děr (já jsem měl 36). Dále je třeba vyměnit osu tohoto náboje, aby pasoval včetně rychloupínání do přední vidlice. Světlost je 100 mm, což doladíte podložkou M10 mezi „kuželíkovou“ maticí a maticí s vroubkovanou těsnicí plochou ven na pravé straně náboje s náhonem.
• Stejná velikost kotouče s dírami pro dráty, v opačném případě budete potřebovat i jiné dráty.

 

Zvětšit obrázek

Pokud už máte kompatibilní kolo, můžete se pustit do nákupu samotných dílů pohonu:
• Motor. Výběru této části věnujte zvláštní pozornost. Vzhledem k netradičnímu pojetí tohoto pohonu budu popisovat pouze použití modelářských oběžek, tento návod nezahrnuje nábojové motory. Snaží se jim cenově a výkonově konkurovat. Osobně jsem zjistil, že minimem pro dobrou jízdu je motor AXI 4130/20 (levný ekvivalent je Turnigy TR 50-65-C, pozor na jiný průměr hřídele), ovšem sportovnější jízdu nebo provoz v hornaté krajině nabídnou spíše typy Turnigy TR 63-54-A, případně extrémní Turnigy C63-74. U výrobce Turnigy se bohužel nelze spoléhat na proud a výkon uváděný na webu, proto si zjistěte hmotnost motoru a berte maximální proud 1 A na každých 10 g motoru. Do AXI dodávejte max. 76 % proudu, který udávají jako maximální po dobu 60 sekund.
• Zadní náboj se závitem nebo planetová převodovka (ta nevyžaduje níže uvedené volnokolečko).
• Volnoběžné kolečko 18z určené pro zastaralá kola bez převodů. Vnitřní závit pasuje na náboj, vnější rozměr válcové části u zubů 59,3 mm se hodí k přírubové části kola na výkresu níže.
• Zakázková ozubená kola nebo řemenice. Moje výkresy jsou zde pro verze bez řemenu a bez převodovky, proto může být nutné navrhnout vlastní design, chcete-li řemen a převodovku použít. U pastorku je uvedena díra 6H7, kterou budete muset pro Turnigy změnit na 8H7. Dále pro silné Turnigy v rovinaté krajině zvyšte počet zubů pastorku, aby byl výkon využit.
• Baterie. Najděte laciného prodejce lithium-polymerových baterií. Já jsem koupil tyto na DealExtreme, pokud ale budete potřebovat jiný počet článků než 3 nebo 6, zkuste sehnat samotné články od čínského výrobce BYD typu CSL6844127D nebo podobné. Vyplňte články efektivně prostor v trojúhelníku rámu nebo v kufříku. Rovněž můžete zakoupit baterie B-Grade od HobbyKing. Mají příliš vysoký vnitřní odpor pro modely, ale jelikož na kole bude pracovat okolo 10 baterií paralelně, zátěž se rozloží a lze očekávat dobrou životnost.
• Střídavý modelářský regulátor. Použil jsem 85ampérový regulátor řady Mystery Blue, avšak zdá se, že jeho firmware má problémy se startovacím algoritmem při vyšším počtu článků než 3 až 4.
• Konektory a kabely. Dbejte na dostatečný průřez. Použil jsem 4×1,5 mm2 mědi a 2× faston pro každý pól. Ztráty na vedení jsou okolo 3 %.
• Nabíječka. Používám výrobek Xtrema, který ale nemá dotažený firmware a má nevýhodný poměr kvalita/cena. Přesto nabízí nejvyšší proud na trhu: 8 A. Lithiové baterie nikdy nenabíjejte autonabíječkami pro olověné baterie!
• Servotester. Volte nejobyčejnější typ ovládaný jen potenciometrem. Tento obvod přijímá na vstupu napětí z potenciometru mezi 0 a 5 V a vysílá impulzy s proměnlivou šířkou do samotného regulátoru k řízení plynu (výkonu). Obvod je třeba modifikovat - vypájet potenciometr a připojit vlastní potenciometr plynu a především omezovač proudu. Ten se po četných pokusech ukázal jako nezbytný k provozu motoru v této aplikaci.

 
Instalace
 Jelikož kamenem úrazu při shánění dílů se u většiny z vás pravděpodobně stanou ozubená kola, zkuste si je zajistit co nejdříve.  Protože tato kola souvisejí s  náhonem náboje  a musí zapadat do kolečka na osičce motoru, proto nejdříve připravte náboj s volnokolečkem nebo planetovou nábojovou převodovku (vyžaduje změnu ve výkresu). Rozhodnete-li se pro motor (AXI 4130 - díra pastorku 6nbspmm, ostatní 8 a 10nbspmm).

Zvětšit obrázek
Velké kolo k volnokolečku

Připravte si osu do nového náboje nebo převodovky tak, aby šla do přední vidlice. Ujistěte se, že volnokolečko nedře o pravou vnitřní část vidlice. Pak získejte kola přibližně podle těchto výkresů na obrázcích.

Zvětšit obrázek
Pastorek k motoru

 
 

Případné úpravy zahrnují změnu díry pastorku na 8 nebo 10 mm pro Turnigy, změnu díry velkého kola pro upevnění ke vstupu planetové převodovky a případně změnu počtu zubů pastorku. Aktuální počet zubů je optimalizován pro 300Kv motor, skutečný trvalý max. proud 42 A, 4článkovou baterii a sycení 50 % (= použitý počet článků/maximální počet článků pro daný motor). Dává rychlost 32 km/h po rovině s neutrálním větrem. Snížené sycení je důležité. Snižuje výkon získaný z motoru, ale zato nemusíte použít tak velký převodní poměr a hlavně je pak motor tolerantnější k běhu v nižších otáčkách pod zátěží. Například když motor s nejvyšším možným sycením dosáhne maximálního proudu při zpomalení zatížením na 81 % nezatížených otáček, při provozu s polovičním napětím, tedy s 50 % sycením, můžete motor zpomalit zátěží až na 62 % otáček (ze základu při polovičním napětí), aniž by se přetížil. To dává velkou flexibilitu provozu bez převodovky.

 

Příklad přepočtu zubů pastorku: Přejdeme od 300Kv k 200Kv motoru, od 4 k 6článkové baterii a od proudu 43 A k 86 A. Sycení se mění z 50% na 75%, takže snížíme kroutící moment o čtvrtinu. Zde je přepočet:
Začínáme s 10 zuby, ×1,5 (převrácené Kv), ×2/3 (převrácené napětí), ×2 (dvojnásobný proud), ×0,75 (vyšší sycení - smíme méně zatěžovat). Výsledkem je 15 zubů pro motor Turnigy C63-74.
Po získání potřebných ozubených kol můžete nasadit zkusmo do vidlice náboj s našroubovaným velkým ozubeným kolem a navrhnout polohu upevnění motoru. Já jsem využil očko určené pro drát od blatníku pro spodní konec lože motoru (součást s velkou dírou pro pastorek, ke které je přímo přišroubován motor, na snímcích modře) a tuto jsem dále připevnil pomocí vyrobených svorek k válcové části tlumiče vidlice. Svorky jsou zelené. Lože motoru jsem vyrobil z 5 mm pásoviny, šířka mi dostačovala 50 mm, ale rozhodnete-li se pro silný typ motoru, budete zde potřebovat pásovinu širokou 60 mm. Svorky jsem vyrobil z 10 mm silné oceli, která byla k mé škodě tvrdá a špatně se opracovávala. Na druhou stranu je výsledkem spolehlivější konstrukce. Přesné řešení upevnění lože motoru nechám na Vás, bude individuální podle vidlice, motoru, převodního poměru a použití řemenu.
Dále připevněte na tlumič vidlice poblíž motoru regulátor. Fáze do motoru se nemají prodlužovat, prodlužte tedy kabely k baterii a tenký 3žilový kablík k servotesteru. Z konektoru, ke kterému se bude připojovat baterie, vyveďte slabým vodičem odbočku ze záporných kontaktů. Pokud používáte jako já více paralelních pinů pro každý pól, zapojte ke každému pinu (fastonu) odpor 4R7 a teprve druhé strany odporů spojte se zmíněným vodičem. Ten bude sloužit k měření odebíraného proudu, přičemž vedení mezi konektorem a regulátorem bude využito jako bočník. Zde přikládám schéma nadproudové ochrany pro kutilské využití modelářských motorů:
 

Toto řešení ochrany je velmi jednoduché, levné a spolehlivé. Lze použít i v jiných hobby aplikacích; mnozí chtějí montovat oběžky do různých Dremel vrtaček a pohonů všeho druhu. Ochrana před přetížením je zde více než na místě.

Zvětšit obrázek

Popsaný obvod jsem odladil do současné podoby, podrobil testování a plně vyhověl. Proud se v celém rozsahu brzděného běhu pohyboval na ± 2 % nastavené hodnoty. Zavedením kondenzátoru 15 μF do zpětné vazby koncových invertorů se dále podařilo odstranit nepříjemné oscilace systému. Obvod jsem nastavil na správný mezní proud víceotáčkovým trimrem za použití modelářského wattmetru. Kolo jsem držel ve vzduchu, přibrzďoval a odečítal proud.

 

Ochranný obvod je realizován na univerzálním plošném spoji a je uzavřen společně se servotesterem. Piny kontaktů i patice jsou pozlacené, potenciometr je víceotáčkový, pájená strana je pokryta lepidlem z tavné pistole. Dovnitř vedou 3 žíly z regulátoru (napájení a výstup), 1 žíla z konektoru baterie a 3 žíly z potenciometru plynu.

 

Další náročnou součástí pohonu je baterie. Jelikož jsem nenašel jiný vhodný obchod s bateriemi než uvedený DX a zároveň jsem potřeboval k motoru 4článkovou baterii, musel jsem koupené baterie rozebírat a zapojovat je do 4 článků v sérii. Zde bych Vám doporučil využít 6článkový systém, jak je uvedeno v příkladu přepočtu pastorku. Chcete-li méně živý pohon, zapojte baterie paralelně tak, jak přišly (systém bude 3článkový) a AXI motor volte 4130/16, aby nebyl příliš líný s tak malým napětím. Následně jsem baterie spojil do jedné velké, která se vešla do rámu. V baterii jsou samozřejmě pospojovány a vyvedeny všechny odbočky mezi články, aby bylo možno používat balancér. Celá baterie je poslepovaná izolepou a tavnou pistolí. Dále je z vnějšku vybavena popruhy a trojzubcovými sponami k přichycení na rám. Jelikož na spodní straně trubky vedou bowdeny, musel jsem ještě vyrobit z plechu ochranu, která brání přitisknutí baterie na lanka.

 

 

Zdeněk Jindra

Vodiče baterie jsou zakončeny blokem automobilových faston konektorů. Každý pól je vyveden na paralelní fastony dvěma silikonovými modelářskými kabely 12 AWG (3 mm2) a balancérové odbočky po jednom 0.75mm2vodiči. Poslední nepopsanou součástí je potenciometr plynu. Může mít libovolnou hodnotu mezi 1 k a 10 k. Já jsem měl to štěstí, že jsem získal tlačítkový potenciometr STILL z řídítek manipulačního vozíku. Je utěsněn proti nečistotám a odporová dráha je na kvalitním keramickém podkladu. Byla však nutná úprava vodivým lakem, protože tento potenciometr 2k má z výroby laserem kalibrované dorazy okolo 500 Ω, což se servotesterem nefunguje správně. Tento potenciometr zřejmě neseženete, takže opět doporučím improvizovat.

 

Zvětšit obrázek

 Jízda
 Kolo má konečně vše potřebné a můžeme se vydat na cestu. Nejslabší zmíněný motor jede v příznivých podmínkách přibližně 32 km/h, nejsilnější typ slibuje dle výpočtu rychlost až 45 km/h! Převody jsou vypočteny pro provoz na rovině. Při rozjezdu (do 15 km/h) nebo pokud pojedete do kopce, musíte počítat s tím, že zasáhne proudová ochrana a budete muset buď pomoci šlapáním, nebo podřadit, máte-li instalovanou planetovou převodovku. Pokud počítáte s provozem v kopcovité krajině a neinstalujete převodovku, doporučuji od začátku snížit počet zubů pastorku. Snížení by mělo být asi o třetinu, tedy 10 zubů s nejsilnějším motorem. Méně zubů nelze realizovat s ohledem na průměr osy motoru a nedokonalou geometrii ručně dělaného ozubení. 

 Galerie

       
 Celkový pohled.  Šikmý pohled na motor. Celá vidlice. ESC - Mystery 85A SBEC, štít přes stranu součástek, voděodolná úprava smršťovací a vulkanizační páskou. Použitý regulátor vyšel přes DX jen asi na 600 Kč. 
       
 Šikmý pohled zepředu, samolepka AXI.  AXI 4130/20 - typ motoru na kole.  Detail kaleného pastorku, modul 1,25 mm.  Proporcionální tlačítko plynu - z řídítek VZV Still.
       
 Pohled od řidiče.  Volnoběh je z 18z ocelového volnokolečka, přišroubováno a slepeno Epoxy 1200.
Nalepená látka tlumí zvonivé vibrace. Tlumit  lze i plastovými výplněmi v odlehčovacích výřezech.
 Pohled na silové vedení. Proud okolo 30A si žádá velký průřez.  Baterie připevněná v rámu.
       
 Pohled zleva.  Detail převodu po odlehčení velkého ozubeného kola korunkovým vrtákem Bahco 40mm. Díry vyplněny tavnou pistolí.  Nově připáskovaný plyn s omezovačem proudu spolu se servotesterem. Veškerá páska systému je buď vulkanizační, nebo kapton.  Srovnání oběžek - vlevo výchozí motor z Blade400 (vyměněn za silnější).

Úpravy kola i fotografie jsou dílem Zdeňka Jindry a případné další vylepšování bude ke stažení na jeho stránkách zwz.cz  a obrazové galerii Picasaweb.     


 

Autor: Zdeněk Jindra
Datum: 11.04.2011 08:21
Tisk článku

Jak dokonale zvládnout horské kolo - Haymann Florian, Stanciu Ulrich
Knihy.ABZ.cz
 
 
cena původní: 269 Kč
cena: 228 Kč
Jak dokonale zvládnout horské kolo
Haymann Florian, Stanciu Ulrich

Diskuze:

jaký náboj do přední vidlice?

Petr Dio,2012-04-15 10:17:38

Dobrý den,

rád bych si vaši konstrukci elektrokola též vyrobil. Nicméně přemýšlím nad typem zadního náboje, který by se dal dát do přední vidlice. Nahrubo jsem to měřil, vychází mi, že klasický zadní náboj je široký 130 mm, zato přední vidlice má užší náboj 100 až 110 mm. Jaký náboj jste tedy použil, aby se Vám do přední vidlice vešel?

Odpovědět


-

Zdeněk Jindra,2014-03-04 19:45:29

Omlouvám se za velmi pozdní odpověď. Zadní náboj jsem použil ten nejběžnější, jaký se v 90. letech dával do všech levných kol. Asi jsem byl poněkud stručný, ale myslel jsem to tak, že člověk vyndá původní osu a fitinky z tohoto náboje a namontuje osu a fitinky z předního rychloupínacího náboje. Vlevo přijde nízká matice na kuželíkovou přímo, vpravo (náhon) se mezi ně přidá podložka M10. Vymezovací trubičky se nepoužijí, čímž se osa dostane na potřebnou světlost vidlice.
A mimochodem, ten editor Osla, co to sem dával, ze mě udělal prznitele češtiny. "Nejoptimálnější" ani "ne_trojúhelníkového" jsem opravdu nepsal já.

Odpovědět

elektrokolo

Miroslav Hamrik,2011-05-14 21:27:31

Dobrej den,pane Jindro mam zajem si postavit taky neco takoveho jak jste postavil vy.CHtel bych se zeptat ,nebylo by levnejsi pouzit motor z aku vrtacky jestli by me to utahlo mam 74kg tak nevim uz dost dlouho o tom uvazuji ze bych si neco takoveho nechal udelat jako motor v naboji ,ale pred tydnem jsem objevil vas prispevek a zaujal me moc jenom tu redukci otacek nechapu jsem laik o elektronice nevim nic jen jsem objevil ten motorek a programovaci kartu .Dekuji za odpoved Hamrik miroslav

Odpovědět


-

Zdeněk Jindra,2011-05-15 12:45:30

Dobrý den. Motor z akuvrtačky je svým výkonem zcela nedostačující pro pohon člověka. Navíc nemá vyřešené chlazení, výrobce spoléhá na užívání po krátkých intervalech. Jeho uhlíky nejsou snadno měnitelné. Všimněte si, že můj motor má činných 400W (bere až 500W) a chlazení pro udržitelný nepřetržitý provoz. Za minimum k jízdě kolem 17km/h po rovině bych považoval motor s příkonem 250W. Taková jízda je ale o ničem a to už je lepší šlapat.
Nenechávejte si _dělat_ motor v náboji, snažte se na všechno najít sériové věci. Navíc motory v náboji již existují. Já jsem chtěl udělat něco nového a lepšího.
Redukce otáček je řešena zmíněným modelářským regulátorem. Ten zároveň dělá ze stejnosměrného napětí třífázové pro můj bezkartáčkový motorek. Existují i podobné regulátory pro motory s uhlíky. Tyto motory jsou ale passé, všechny jejich parametry jsou horší, snad kromě ceny.
Žádnou programovací kartu nepoužívám, regulátor se nastavuje plynem. Pokud je plyn zmáčknutý při připojení napětí, regulátor přejde do programovacího režimu a podle návodu se pustí při určité sekvenci pípání, čímž se nastaví zvolená funkce. Pro regulátor Mystery Blue nicméně programovací karta existuje, pokud byste na ní trval. Kromě toho např. značka Jeti kartu vyžaduje, jinak ji nastavit nelze.
Pokud o elektronice opravdu moc nevíte, takže si netroufáte na stavbu omezovače proudu, budete muset investovat do regulátoru řady Novak Kinetic, což jsou velice drahé komponenty, ale mají v sobě omezovač proudu. Jinak jediné "těžší" pájení asi pro Vás bude vyndat potenciometr ze servotesteru a napojit jiný, vhodný pro ovládání řidičem. Všechno ostatní je jenom triviální pospojování konektorů a použití svorkovnice "čokolády."

Odpovědět

Životnost

Luboš Kobes,2011-04-11 10:25:47

Chudinka axík. Až do nezapouzdřené oběžky chrstne bahýnko nebo vlétnou zrnka písku bude po ní. Na odkrytý ozubený převod se na mazivo nalepí prach a zvláště pastorek bude rychle opotřeben. Jinak pěkné. (Já použil těsný motor s planetovou převodovkou a vestavěnou řídící jednotkou od cyclone-tw, osmičlánek LiFePO4 Headway 38120, bastl balancér, zatím dobré.)

Odpovědět


-

Zdeněk Jindra,2011-05-06 21:02:32

Omlouvám se za pozdní odpověď. Máte pravdu, že moje řešení není moc chráněné, rozhodně to není pro vandaly ani tvrdé sportovce. S tím bahnem ale tak docela nesouhlasím. Ne náhodou jsem zvolil k náhonu přední kolo. Špína odletuje od pneumatiky šikmo nahoru za směr jízdy, to znamená, že motor vlastní bahno nikdy nechytne. Co se týče ostatního provozu, vše je vpravo, odvrácené od provozu. Vnitřního mechanismu motoru se taky nebojím, mezera od magnetů je dost velká, zkoušel jsem to oblepit samolepkou a rotor vůbec nedřel. Navíc tato značka je známá odolností, když přežije pád ze 30 metrů na beton, tak písek rozšmelcuje jak oko Chucka Norrise. Pravdu ukážou až léta provozu, tak to nechci zakřiknout, zatím vydržel kde co včetně plískanice s břečkou.
Opotřebení pastorku se příliš nebojím, jedině že by chytil kámen. Je ho ale nutné brát jako spotřební zboží a ani není z tohoto pohledu drahý na ujetou vzdálenost.

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni


Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace