Projekt - elektroniczne przerzutki rowerowe DIY

[olekdi2]

Chciałbym wykonać projekt elektronicznych przerzutek rowerowych.

Obecnie na rynku dwie firmy robią takie części na masową skale - Campagnolo oraz bardziiej znane Shimano - seria Di2.

Jeśli chodzi o kwestię mechaniczną, to nie ma tutaj problemu jednak z elektroniką jestem słabo obeznany.

Przednia przerzutka (2 przełożenia/pozycje) to prosta sprawa, wydaję mi się, że wystarczy serwomechanizm + dwupozycyjny sterownik, żródło zasilania oraz przełącznik.

Natomiast nie wiem jak rozwiązać kwestię tylnej, potrzeba aby wykonywała jednakowe ruchy obsługując 8 przełożeń w dwie strony, można kupić takie sterowniki do samodzielnej regulacji czy wymaga to zaprogramowania?

Lepiej sprawdzi się tutaj serwomechanizm czy może silnik krokowy?

[aw]

Jeżeli chcesz przerobić standardową przerzutkę sterowaną żyłkami, to moim zdaniem serwa nadają się jak najbardziej. Oczywiście przyda się mikrokontroler. Polecam w tym wypadku kupić płytkę Arduino.

Generalnie pomysł bardzo ciekawy.

[ Dodano: 14-01-2015, 09:43 ]

Serwomechanizmy sa używane przez modelarzy do sterowania klapami itp. bawienie się w silniki krokowe ma sens jeśli chcesz zaoszczędzić 10-20 zł na sztuce, ale oszczędność to pozorna bo do serwa nie musisz już nic dokupywać.

Tu masz przykład użycia serwa z Arduino

http://playground.arduino.cc/ComponentLib/Servo

Takich przykładów znajdziesz więcej.

[Bobby]

W takim układzie, gdzie to ma być małe i pracować pod dużymi obciążeniami dobrze byłoby sterować z zamkniętą pętlą sprzężenia zwrotnego. Jeśli mógłbyś wsadzić duży silnik krokowy i być pewnym, że nie straci kroku - możesz go pakować. Jeśli jednak masz wątpliwości co do prawdziwej pozycji mechanizmu, trzeba stosować sprzężenie zwrotne. Serwa mają już to wszystko w sobie - w środku znajduje się potencjometr odczytujący absolutne położenie wału. Dzięki temu taki napęd 'wie' w jakim się znajduje stanie i w razie dużego obciążenia (wał nie nadąża za zadanym położeniem, bo coś go przyblokowało) elektronika serwa daje silniczkowi więcej mocy - oczywiście nie może jej dać nieskończenie wiele, ograniczone jest to szeregiem czynników, głównie mocą samego silniczka (akumulator o odpowiedniej wydajności prądowej również jest ważny). Jak dobrać serwo, by nie było za słabe? Musisz znać siłę, z jaką maksymalnie ciągnie linka. Jeśli serwo będzie słabsze niż ta wartość - nie zadziała. Możesz też wykorzystać silnik DC z przekładnią i enkoderem, tylko musisz wtedy zaimplementować sterowanie sam.

To dopiero początek zabawy, potem trzeba zrobić jeszcze sterownik do naszego napędu 🙂 Nie chcę zasypywać ścianą tekstu, ale niezbędna jest wiedza o sile naciągu linki (w zasadzie idealny byłby współczynnik sprężystości), oczekiwana rozdzielczość (jaki najmniejszy skok linki potrzebujesz) i szybkość takiego napędu (jaki możesz przyjąć czas 'przejazdu' przerzutki z jednej pozycji do drugiej).

[aw]

To dopiero początek zabawy, potem trzeba zrobić jeszcze sterownik do naszego napędu 🙂 Nie chcę zasypywać ścianą tekstu, ale niezbędna jest wiedza o sile naciągu linki (w zasadzie idealny byłby współczynnik sprężystości), oczekiwana rozdzielczość (jaki najmniejszy skok linki potrzebujesz) i szybkość takiego napędu (jaki możesz przyjąć czas 'przejazdu' przerzutki z jednej pozycji do drugiej).

Z serwami nie ma takiej zabawy, co więcej mozna wymyślić algorytm który umożliwi używanie przerzutek bez specjalnych regulacji.

Jeżeli jest to Twoja 1 konstrukcja - to jedna rada, rób najprościej, używaj gotowych komponentów. Pozorne oszczędności tylko spowodują finalnie że więcej wydasz niż planowałeś. Dlatego polecam układ Arduino plus serwo. W tym układzie i tak musisz wymyślić całą mechanikę sam.

[Polecacz 101]

Produkcja i montaż PCB - wybierz sprawdzone PCBWay!
   • Darmowe płytki dla studentów i projektów non-profit
   • Tylko 5$ za 10 prototypów PCB w 24 godziny
   • Usługa projektowania PCB na zlecenie
   • Montaż PCB od 30$ + bezpłatna dostawa i szablony
   • Darmowe narzędzie do podglądu plików Gerber
Zobacz również » Film z fabryki PCBWay

[marek1707]

Moim zdaniem absolutnie nie wolno iść w stronę samodzielnej budowy przerzutki. Każdy kto jeździ trochę dalej i mocniej niż po okolicznych dróżkach wie ile kosztują i jak są zrobione przerzutki z wyższych półek. To cuda mechaniki bo nie dość, że muszą być superlekkie, wytrzymałe na uderzenia, korzenie itp to jeszcze muszą niezawodnie pracować w kurzu, błocie, piachu i wodzie. Jeżeli do dzisiejszych rodzin SLX, XT czy XTR (jeśli jesteśmy przy przerzutkach MTB) firmy dochodziły latami, to nie ma szans na zrobienie tego nawet w 1/10 tak dobrze samemu. Te przerzutki są drogie, ale coś za coś. Zwykła Acera po prostu rozpada się po jednym-dwóch ostrzejszych wyścigach a i tak, nawet od nowości nie grzeszy dokładnością i szybkością zmian. Tylna SLX lub XT u mnie starcza na sezon-dwa.

Trzeba zacząć od wybrania jakiejś gotowej przerzutki i obmyślenia jak ją zmodyfikować tak, by mogła być dopasowana do napędu elektro. Osobiście uważam to za kompletną stratę czasu, ale jeśli ktoś ma ochotę, to niech popracuje. Jeżeli napęd zmiany biegów dałoby się umieścić w/na przerzutce, wtedy można zrezygnować z cięgła (linki) i tym samym ze sprężyny powrotnej. To daje ogromne zmniejszenie potrzebnej siły, bo serwo musi wtedy "tylko" przesuwać wózek lewo-prawo. Co prawda algorytm zmiany biegów też nie polega jedynie na dojechaniu do pozycji odpowiedniej zębatki. Żeby zwiększyć szybkość zmiany trzeba przejeżdżać trochę dalej a potem, po załapaniu wyróżnionego zęba zmiany, gdy łańcuch zaczyna się za/wysprzęglać trzeba szybko wrócić do pozycji docelowej. To musi działać idealnie, bo nie masz - jak w przypadku sterowania ręcznego - szansy poprawienia przez lekkie przeciągnięcie manetki poza pozycję "kliku". Wiele zależy od przyjętego systemu, bo 8-, 9- i 10-biegowe mają inne skoki robocze, inne szerokości łańcucha i inną technologię kasety. Gdybym miał mieć na przerzutce bułę z napędem, procesorem i jeszcze zasilaniem (a to wcale nie jest trywialny problem bo prądy będą pewnie osiągać ampery) to chyba wolałbym zostać przy ręcznych manetkach. Szybko, lekko i wygodnie 🙂 Jeśli nowy napęd byłby jedynie zastępstwem manetki (a więc zostaje sprężyna powrotna w przerzutce) i być założonym gdzieś na ramie, musiałby być jeszcze większy i jeszcze silniejszy - myślę, że ciąg 50N to sensowne minimum. I tak źle i tak niedobrze. A czas działania? Tegoroczną Transjurę zrobiłem w 11h. W tym czasie wykonałem pewnie z tysiąc zmian biegów. Starczy energii? W każdym razie próbuj... Jeśli nie masz pojęcia o elektronice, to chociaż napisz coś o przyjętych założeniach mechanicznych. Jak to sobie wyobrażasz?

[olekdi2]

Oczywiście, chcę przerobić przerzutkę a nie budować jej od początku. Na zagranicznych forach można znaleść takie modyfikacje.

Planuję zdjąć sprężynę, serwo albo będzię ciągneło pantograf jak linka lub zastosuję połczenie na kołach zębatych (jedno na osi, drugie - półkole - zamocowane na mechaniźmie przerzutki). Do tego jakaś obudowa tak by całość wyglądała w miarę schludnie.

Jeśli chodzi o sam mechanizm, nie widzę potrzeby "dociągania" przełożenia w 8-biegowej przerzutce bez luzu. A jeśli raz na jakiś czas bieg nie wejdzie nie będzie to tragedia.

Przerzutki nie mam zamiaru używać na zawodach, chcę ją wypróbować jako ciekawostka w 4 rowerze używanym sporadycznie, bardzo budżetowym, można powiedzieć w zimówce - przełajówka na stalowej ramie.

Przeglądając zagraniczne projekty, wydaje mi się, że serwomechanizm z parametrami ~4kg/cm oraz poniżej 0,2s/60* będzie wystarczający.

[marek1707]

Dobra, to już coś. Przemyśl sprawę zasilania i aktualnej pozycji. Układ nie będzie mógł być ciągle włączony, bo szkoda prądu na stanie w garażu. Dlatego po załączeniu (lub choćby włożeniu nowego aku) urządzenie musi wiedzieć w jakiej pozycji stoi serwo zanim podłączy do niego prąd. Serwo przecież zostaje tak jak je wyłączyliśmy a nie mamy z niego informacji zwrotnej o położeniu. Tak więc albo procesor musi zapamiętywać ostatnie położenie przerzutki w swojej pamięci nieulotnej albo musisz mieć info o rzeczywistym położeniu. Poza tym co prawda serwo jest fajne bo łatwo się nim steruje w otwartej pętli, ale jego elektronika nic sobie nie robi z oszczędności energii. Jeżeli z różnych powodów zatrzyma się niedokładnie w tej pozycji w jakiej miało, jego wewnętrzna pętla regulacji będzie pokazywać uchyb i będzie pompować prąd w silnik. Moim zdaniem można wykorzystać mechanikę serwa, ale sprzężenie zwrotne od położenia oraz sterowanie silnikiem trzeba zrobić samemu tak, by oszczędzało energię. Dwie pieczenie na jednym ogniu 🙂 bo masz sygnał z potencjometru położenia i sam sterujesz silnikiem. Gdy nie trzeba, wyłączasz go całkowicie. Z tego powodu silnik napędowy nie ma momentu trzymającego (bo to bardzo kosztowne energetycznie) więc będzie potrzebny hamulec mechaniczny (elektromagnes?), który będzie normalnie blokował pozycję wózka (jakaś sprężyna?) a prąd dostawał tylko na chwilę, podczas zmiany biegów. Układ musi maksymalnie oszczędzać prąd a jakiekolwiek napędy uruchamiać tylko wówczas, gdy jest to konieczne.

Mając już mechanikę zrobioną, napisanie programu z przejeżdżaniem przez pozycję i cofaniem wydaje się proste, ale każdy patrzy na to z innego punktu widzenia 🙂

Trochę będzie szkoda zwykłych manetek...