JustMakeWeb.com

รับทำเว็บไซต์

รับทำเว็บโรงแรม

รับทำเว็บขายของ รับทำเว็บบริษัท เว็บสำเร็จรูป รับทำเว็บร้านค้า ออกแบบเว็บไซต์ ใช้งานได้ง่าย รองรับ SEO โปรโมท GOOGLE ให้ติดอันดับได้อย่างรวดเร็ว ,

ลงโฆษณาฟรี

VPS ราคาถูก

รับทำเว็บไซต์
สถิติเว็บไซต์
เปิดเว็บเมื่อ : 2007-03-05
จำนวนสมาชิก : 131 คน
ปรับปรุงเมื่อ : 2014-04-23
จำนวนครั้งที่ชม : 952,424 ครั้ง
Online : 16 คน
จำนวนสินค้า : 79 รายการ
ทะเบียนพาณิชย์
เลขที่ : 3240500357334
ร้านค้า
สมาชิก
รวม ฿0.00 THB
พื้นที่โฆษณาและแลกลิ้งค์

 
สารพัด Link



 

   จักรยานไฟฟ้า เพื่อศึกษาและใช้งาน

คุยกันก่อน  
     
     
บทความนี้จัดสร้างขึ้นเพื่อเป็นแนวทางสำหรับผู้ที่สนใจอยากจะสร้างหรือประดิษฐ์ จักรยานไฟฟ้า ไว้ใช้งานเดินทางระยะสั้นทดแทน การใช้น้ำมันที่แพงขึ้นทุกวันและกำลังจะหมดไป ข้อมูลนี้ผมได้เขียนขึ้นมาจากความรู้และประสบการณ์เข้าใจส่วนตัว คำพูดและข้อมูลบางอย่างอาจจะไม่ตรงตามหลักวิชาการ 100% ซึ่งอาจจะพอเป็นแนวทางไม่มากก็น้อย และพอจะเป็นแนวทางและกำลังใจให้กับผู้สนใจได้บ้าง....

มาดูรายละเอียดการทำงานของอุปกรณ์หลัก ๆของจักรยานไฟฟ้ากัน !!

         จักรยานไฟฟ้าไม่ใช่เรื่องยากอีกต่อไป ผู้ที่สนใจจะลองสร้างหรือประกอบขึ้นใช้งานเอง เพียงแค่มีความรู้ทางอิเล็กทรอนิกส์บ้าง ก็สามารถสร้างได้แล้ว หรืออาจจะไม่มีความรู้ทางนี้เลยก็สามารถสร้างได้ โดยใช้ชุดประกอบสำเร็จหรือชุด Kit นั่นเอง กล่าวคือจักรยานไฟฟ้ามีส่วนหลักๆ ในการทำงานอยู่ 3 ส่วน
คือ มอเตอร์ , กล่องควบคุม และ คันเร่ง ส่วนแบตเตอรี่นั้น โดยทั่วไปที่ใช้งานกัน ก็มีแบบแบตเตอรี่แห้งแบบตะกั่วกรด (SLA)  แบบลิเทียมลิโพลิเมอร์ หรือแบตขั้นเทพอย่างพวก ลิเทียมไออนฟอสเฟต (LifePo4) ก็ตาม ซึ่งผู้อ่านก็คงรู้จักกันดีอยู่แล้ว ฉะนั้นแล้วหากจะหาจักยานไฟฟ้าไว้ใช้งานซักคันก็ให้คำนึงถึง อ่ะไหล่ต่างๆ สำคัญๆ เหล่านี้ว่าหาซื้อง่ายหรือมีรองรับไหม เผื่อไว้โอกาสที่จะต้องซ่อมบำรุง..

1. มอเตอร์ 
        มอเตอร์ที่นิยมสร้างรถไฟฟ้ามี 2 แบบหลักๆ คือ มอเตอร์แบบมีแปรงถ่าน และไม่มีแปรงถ่าน

   1.1  DC Motor มีแปรงถ่าน มอเตอร์ลักษณะนี้ทุกคนรู้จักกันดีอยู่แล้ว กล่าวคือเป็นมอเตอร์ที่หมุนได้โดยใช้ขดลวดเพื่อสร้างสนามแม่เหล็ก มาผลักกับแม่เหล็กถาวรภายในตัวมอเตอร์เอง โดยการจ่ายไฟจากแหล่งจ่ายผ่าน "ปรงถ่าน" มายังคอมมิวเตอร์ซึ่งเป็นหน้าสัมผัส นำไฟฟ้าไปสู่ขดลวดอาร์มาเจอร์ ซึ่งพันอยู่บนแกนเพลาของมอเตอร์เป็นช่อง Slot

    ซ ซ กหดดกกกกดก ซึ่งพันอยู่บนซกดเกดเ            กเกดเกเดกเดกเดกdddดดดvvv 
1.2 Hub Motor หรือ Brushless DC Motor ซึ่งจะไม่มีแปรงถ่าน มอเตอร์แบบนี้จะอยู่ที่ศูนย์กลางของล้อ ซึ่งที่เราเรียกว่า
Hub จึงนิยมติดปากเรียกกันว่า "Hub Motor"  นั่นเอง ซึ่งมอเตอร์แบบนี้ ราคาจะสูงกว่าแบบมีแปรงถ่าน และวงจรควบคุมจะมีการทำงานที่ซับซ้อนกว่ามาก ภายในมอเตอร์มีขดลวด 3 ชุดแต่จะมีหลายขดและมีการป้อนกลับของสัญญาณจาก hall sensor ทั้งหมด 3 ตัว ทำงานในลักษณะ Sink และ Soruce คือเป็น Low และ High ตามขั้วของแม่เหล็ก (ซึ่งจะไม่เหมือนกับ Hall Sensor ในคันเร่ง จะมีการทำงานเป็นแบบลิเนียร์เหมือนวอลุ่ม) โดย hall sensor ในล้อนี้จะวางไกล้ๆกัน (เฟสจะต่างกันอยู่ 2 แบบคือ 60 องศา หรือ 120 องศา ซึ่งจุดนี้แล้วแต่บริษัทผู้ผลิตจะออกแบบมา) โดยจะวางไกล้ๆกับขอบล้อติดกับแม่เหล็กในตัวมอเตอร์เอง ซึ่งรวมๆแล้วจะมีสายไฟทั้งส่วนของสายเซนเซอร์และขดลวด ออกจากมอเตอร์ทั้งหมด 8 เส้น) และมอเตอร์แบบนี้ยังมีแบบที่มีเกียร์ ที่เรียกว่าแบบ Planetary Gear ข้อดีคือ เวลาเราปั่นจะเบาแรงและขนาดเล็กกระทัดรัดกว่า HubMotor แบบธรรมดา แต่เนื่องจากอุปกรณ์ภายในซับซ้อน ของระบบเกียร์ที่ไม่ทนทาน เมื่อรับแรงบิดสูงๆ เนื่องจากไม่ใช่โลหะ และการต่อยอดพัฒนาประยุกต์นำไปปั่นไฟนั้นทำได้ยาก อีกทั้งราคาที่แพงกว่ามากเทียบที่กำลังวัตต์เท่ากัน ซึ่ง HubMotor แบบธรรมดาถึงจะปั่นหน่วงอยู่บ้าง (แรงหน่วงจากการดึงดูดของสนามแม่เหล็ก) แต่มอเตอร์ลักษณะนี้ดูแลรักษาง่ายกว่า สามารถจ่ายกระแสออกมาได้สูง 5 - 10A  เมื่อนำมาหมุนเพื่อปั่นไฟ มอเตอร์ประเภทนี้จึงนิยมนำไปทำ "กังหันลมผลิตไฟฟ้า" หรือนำไปทำ "จักรยานปั่นไฟ"  ซึ่งสามารถนำมาออกแบบให้มีการนำไฟฟ้ามา "ชาจ์ทกลับได้"  ดังข้อมูลและการทดลองตามด้านล่างของหน้าเพจนี้

DC Gear Motor (Brush)
Hub Motor (Brushless)
  โครงสร้างภายในมอเตอร์ แบบมีแปรงถ่าน (Brush Motor) และไม่มีแปรงถ่าน (Brushless Motor หรือที่เรียกกันว่า HubMotor)
โครงสร้างและส่วนประกอบหลักของมอเตอร์เกียร์แบบมีแปรงถ่าน (DCMotor 24V250W) DC Motor แบบมีเกียร์ จะช่วยให้ได้แรงบิดที่สูงขึ้น ควรเลือกเกียร์ที่เป็นเหล็ก จะดีกว่าเกียร์พลาสติก โครงสร้างของ HubMotor เมื่อถอดฝาออกมา ก็จะเห็นขดลวด และแม่เหล็กติดตรงขอบดุมล้อมากมาย โครงสร้างของ HubMotor แบบPlanetary Gear ชุดเกียร์ส่วนใหญ่เป็นพลาสติก
      
        อ้าว!! แล้วเราจะเลือกมอเตอร์ อย่างไรล่ะขนาดเท่าไร กี่โวล์ท กี่วัตต์ รอบ และแรงบิดเท่าไรดี ถ้านึกถึงมอเตอร์ก็ดูหลักๆ 2 อย่างครับคือ
 แรงบิด  และความเร็วรอบ กล่าวคือเค้ามีสูตรอยู่ว่า...

         กำลัง (W) = 2 x Pi x ความเร็วรอบต่อวินาที (rps) x แรงบิด (n.m)

  แรงบิด คือ แรงที่เรากระทำให้วัตถุเคลือนที่จากจุดหมุนเป็นระยะเท่าไร ยกตัวอย่างนึกถึงการขันน็อต ที่จุดหมุนจะเกิดแรงบิด และเกิดแรงกระทำที่ปลายค้ามประแจดังรูป ซึ่งระยะห่างจากจุดหมุนไปถึงแนวแรงคือระยะ r ถ้าระยะนี้ยิ่งมากแรงบิดก็จะสูงเช่นกัน กลับมาถึงล้อรถจักรยานกัน ล้อจักรยานเกิดแรงบิดที่ศูนย์กลางของล้อหรือที่ฟรีสเตอร์นั่นเอง หากล้อมีขนาดใหญ่ขึ้นก็จะต้องใช้แรงบิดสูงขึ้นตามไปด้วย แรงบิดมีหลายหน่วย ที่เรียกกัน แต่ในที่นี้ขอใช้หน่วย n.m (นิวตัน.เมตร) กล่าวคือเป็นหน่วยของแรงผลัก ของแกนหมุนใดๆ ที่ผลักวัตถุให้เคลื่อนที่ เช่น 1 n.m คือแรงผลักวัตถุหนัก 1 นิวตัน ในรัศมี 1 เมตร (1 กก. เท่ากับ 9.8 นิวตัน) สูตรของแรงบิดคือ F (แรงต้านรวม) x r (รัศมีหรือระยะจากจุดหมุน)ซึ่ง F นั้นรวมถึงน้ำหนักโหลด แรงเสียดทาน แรงต้านจากอากาศ แรงต้านจากการหมุน เยอะเยอะ งง ไปหมด ซึ่งเด่วดูได้จากสูตร ผมสรุปและทำไว้เป็นไฟล์แล้ว (อ้างอิงมากจากคนอื่นเค้าอีกที) สรุปได้ว่ามอเตอร์หากมี "แรงบิดสูง" จะช่วยให้รับภาระได้มากด้วยนั่นเอง

  ความเร็วรอบ คือ ความเร็วรอบ
มอเตอร์ส่วนใหญ่คิดเป็น รอบต่อนาที (RPM) หากไม่ทดเกียร์ข้างใน ความเร็วรอบสูงมากว่า 3,000 รอบต่อนาที ซึ่งหากทดเกียร์แล้วความเร็วก็ลดลงมาตามสัดส่วนที่ระบุ ยกตัวอย่าง หากความเร็วรอบที่มอเตอร์ 3,850 รอบต่อนาทีและมีแรงบิด 1.1 n.m อัตราส่วนทดเกียร์ 9.78 : 1 ความเร็วรอบหลังจากทดแล้วจึงเหลือ 393 รอบต่อนาที ซึ่งแรงบิดที่ปลายเฟืองก็จะสูงขึ้นเช่นกัน คือ 10.8 n.m ความเร็วและแรงบิดนี้ เราสามารถนำไปคำนวณหาความเร็วและน้ำหนักบรรทุกของรถเราได้เลย ซึ่งแล้วแต่การทดเกียร์และขนาด วงล้อของแต่ละคันด้วย..

  ส่วนเรื่องใช้กี่วัตต์นั้นหากเราได้ความเร็วและแรงบิดตามต้องการแล้วก็จะได้ขนาดกำลังวัตต์เองครับ ส่วนกี่โวลท์นั้นก็แล้วแต่ผู้ใช้ครับหาก เช่นหากเลือกได้ 350W ถ้า 36V ก็ใช้แบต 3 ลูก และกินกระแสประมาณ 9.7A แต่หากเลือก 24V ก็ใช้แบต 2 ลูก กินกระแสประมาณ 14.5A ซึ่ง หากใช้แบตขนาด Ah เท่ากัน รุ่น 24V ไฟก็จะหมดก่อนเพราะกินกระแสสูงกว่า ซึ่งตรงจุดนี้เอง ทางร้านจึงนิยมเลือกมอเตอร์สเปค 36V350W มากกว่า ที่จะเลือก 24V350W มาจำหน่ายนั่นเองครับ เพราะที่ขนาดแบตเท่ากันแต่ระยะเวลาใช้งาน ในการจ่ายไฟจะต่างกัน... 

     ดาวโหลดแนวทางการคำนวณหาขนาดมอเตอร์ <- - - - - คลิ๊ก

ขอขอบคุณสูตรและการคำนวณอ้างอิงจาก - - - - -> 
http://mis.en.kku.ac.th/administrator/doc_upload/ME20071022122328.pdf

ข้อมูลโครงงานรถไฟฟ้าแบบใช้ Brushless DC Motor - - - - -> โครงงานจักรยานไฟฟ้า Brushless DCMotor.pdf
 
2. ชุดควบคุม

  2.1 ชุดควบคุม DC Motor (Brush)
  
ชุดควบคุมมอเตอร์แบบดีซี สร้างไม่ยากเท่าไรนัก โดยส่วนใหญ่จะนิยมกันคือ วงจรแบบ PWM (Plus witdth Modulation) วงจรลักษณะนี้จะดีกว่าวงจรควบคุมมอเตอร์แบบลิเนียร์ทั่วไปตรงที่ สุญเสียพลังงานต่ำ ความร้อนน้อย ทั้งนี้เนื่องจากการทำงานจะเป็นลักษณะพัลส์ คลื่นสี่เหลี่ยมดังรูป ปรับช่วง On-Off ได้ซึ่งเรียกว่า Duty Cycle เช่นถ้า Duty Cycle 100% สัญญาณช่วง Ton จะเป็นเส้นตรงเสมือนกับเราป้อนไฟให้มอเตอร์ตรงๆ นั่นเอง หากDuty Cycle ]ลดเหลือ 50% สัญญาณช่วง Ton จะเป็น 1/2 ของสัณญาณทั้งหมดใน 1 คาบเวลาส่งผลให้แรงดันออก 50% ของแหล่งจ่ายเป็นต้น การทำงานลักษณะนี้กำลังงานสูญเสียจึงน้อย เพราะภาค Output ไม่ต้องทำงานตลอดเวลา 
      ส่วนที่แตกต่างกันออกไป คือหากมอเตอร์มีกำลังวัตต์ที่สูงขึ้นส่วนภาค Power จะต้องใช้อุปกรณ์กำลังจำพวก Mosfet IGBT หรือ Transistor ที่มีกำลังสูงขึ้นหรือจะต่อขนานหลายตัวมากขึ้นเพื่อให้สามารถรองรับกระแส ตามที่มอเตอร์ต้องการได้
     กล่าวคือชุดควบคุมจะมี 2 ภาคการทำงานหลักๆ คือภาค Drive และภาค Power ดังที่กล่าวไปในเบื้องต้น ภาค Driver จะทำหน้าที่สร้างสัรญาณ PWM
เพื่อส่งต่อไปยังภาค Power เพื่อขับเคลื่อนมอเตอร์อีกทีหนึ่ง 

     ภาค Driver ที่เห็นๆ กันอยู่มักใช้ 
 - Opamp เพื่อกำเนิดสัญญาณฟันเลื่อย และใช้ Opamp อีกตัวมาทำการ Compare แรงดันกันเพื่อให้ได้ สัญญาณ PWM ดังวงจรทางขวามือ 
 - IC PWM สำเร็จรูป วิธีนี้ค่อนข้างสะดวกและง่าย อุปกรณ์น้อยดีครับ
 - ไมโครคอลโทรลเลอร์
แบบนี้ค่อนข้างจะพิเศษมาก เนื่องจากต้องมีการเขียนโปรแกรมเพื่อใส่เข้าไปอาจจะเป็นภาษา Assembly หรือภาษาซี การใช้ IC ไมโครคอลโทรลเลอร์มาทำ PWM นี้นิยมไปทางแนวทำหุ่นยนต์ หรือการควบคุมมอเตอร์แบบเฉพาะทางที่ต้องการ ควบคุมแบบมีเงื่อนไขหลายๆอย่าง

     ภาค Power คือส่วนที่ต่อกับมอเตอร์และรับแรงดันไฟหลักโดยตรง เพื่อขับเคลื่อนมอเตอร์ให้ทำงานได้ ภาคนี้เองอาจจะมีการต่อชุด Feedback กลับไปยังภาคคอลโทรลเพื่อสามารถควบคุมการทำงานให้เสถียรขึ้นได้ ส่วนใหญ่ภาคนี้จะใช้ Power Mosfet เนื่องจากไม่ต้องการกระแสจากภาค Driver สูงซึ่งต่างจาก Transistor ที่ต้องการกระแสเพื่อขับเบสที่มากทีเดียว ความร้อนก็สูงตามมาด้วยเช่นกัน

      ตัวอย่างวงจรควบคุม DC Motor 24V250W - - - - - - > คลิ๊ก


 
วงจรสร้างควบุมมอเตอรืสร้าง PWM ด้วย IC สำเร้จรูป

ชุดควบคุมแบบใช้ OPAmp

PWM Signal แบบใช้สัญญาณฟันเลื่อย Duty Cycle 20%

PWM Signal แบบใช้สัญญาณฟันเลื่อย Duty Cycle 90%

สัญาณ PWM และ Duty Cylce ช่วงต่างๆ

     2.2 ชุดควบคุม HubMotor (Brushless)
  

ภาค Driver

  IC เบอร์ MC33033 เป็นไอซีสำเร็จรูปถูกออกแบบมาเพื่อใช้งานกับมอเตอร์ไม่ใช้แปรงถ่าน (Brushless DC Motor) หรือ ที่เราเรียกกันว่า HubMotor การใช้งานหลักๆ ก็ดู DataSheet ก็จะเข้าใจดียิ่งขึ้นครับ หากกล่าวโดยสรุป
      ขา 4,5,6 เป็นขา Hall Sensor Encoder เข้า (สายเส้นเล็ก สีเหลือง เขียว และน้ำเงิน ที่ตัวมอเตอร์นั่นล่ะ)
      ขา 2,1,20 เป็นขาขับเกทชุด" บน" ของภาค Power Output
      ขา 15,16,17 เป็นขาขับเกทชุด "ล่าง" ของภาค Power Output
      ขา 9 เป็นขาต่อกับคั่นเร่ง
      ขา 14 เป็นไฟบวก 30V
      ขา 13 เป็นกราวด์
      ขา 13,18 เป็น Option (เดินหน้า/ถอยหลัง,เลือก Phase Encoder)
      ขา 19 เป็น Output Enable Active Low ต้องต่อลงกราวด์


ภาคขับ Gate Power Mosfet และ ภาค Power Output

   เนื่องจากแรงดันจากไอซี MC33033 ไม่สามารถขับเกทเพาเวอร์มอสเฟตทั้ง 6 ตัวได้ จึงต้องใช้ IC TLP250 ทำหน้าที่ขับขาเกทของเพาว์เวอร์มอสเฟท ทั้งหมดจำนวน 6 ตัวอย่างดังรูปด้านล่าง (ต้องสร้างวงจร IC TLP250 จำนวน 6 ชุดเพื่อขับเกทของเพาว์เวอร์มอสเฟท แต่ละตัวคือ Bottom Drive 3 ตัวและ Top Drive 3 ตัว  สรุปได้ว่าไม่ว่าจะออกแบบวงจรเอง (ใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์) หรือจะใช้ IC สำเร็จรูปเราต้องดูว่ามอเตอร์เรานั้นออกแบบระบบ Sensor encoder มา 60 หรือ 120 องศา จากนั้นจึงมากำหนดการรับข้อมูลเข้าเงื่อนไขของแต่ละ State ให้สอดคล้องกับเอ้าพุทที่จะไปขับ Mosfet ทั้งชุดบนและชุดล่าง เพื่อที่จะจ่ายไฟให้ขดลวดเป็นจังหวะเป็น State และเหนี่ยวนำผลักดันกับแม่เหล็ก เพื่อให้มอเตอร์หมุนไปได้อย่าง ราบเรียบและเป็นจังหวะไม่สะดุด กล่าวคือ Hall Sensor ในมอเตอร์จะเป็นตัวกำพหนดบอกตำแหน่งให้กล่องรับรู้และจ่ายสัญญาณขับ Mosfet ไปในแต่ละขดทั้ง 3 ชุดของมอเตอร์อย่างเป็นระบบ ส่วนความเร็วช้าของมอเตอร์ก็จะใช้หลักการ PWM เช่นเดียวกับมอเตอร์ดีซีธรรมดา


     หมายเหตุ : หากเรานำ HubMotor ที่มีคนละองศาเฟส กับกล่องควบคุมมาใช้ด้วยกัน (เช่นมอเตอร์เป็นแบบ 120 องศา และกล่องควบคุมเป็นแบบ 60 องศา) ถึงจะกลับสายสลับกันไปมาอย่างไรมอเตอร์ก็จะหมุนเดินหน้า-ถอยหลัง สดุดไม่ราบเรียบค้องแก้ปัญหาด้วยการแปลงองศาเฟสให้ตรงกันด้วย วงจรแปลงองศา 60/120 หรือไม่ก็ใช้มอเตอร์กับกล่องที่มีองศาเฟสเดียวกัน ซึ่งในบางกล่องจะสะดวกหน่อย จะมีจั้มเปอร์ให้เลือกได้ว่า 60/120
 
ภาค Driver Gate Power Mosfet ใช้ IC Opto Couple เบอร์ TLP250
ภาค Power Output ใช้ PowerM osfet จำนวน 6 ตัวเพื่อควบคุมแต่ละเฟส
     Timming Diagram รูปคลื่นของไอซี MC33033 แต่ละจุดเมื่อโรเตอร์มอเตอร์หมุน ทั้งแบบ 60 และ 120 องศา (มอเตอร์ของทางร้านใน 1 รอบหมุนของมอเตอร์จะเกิด 23 Cycle หรือทั้งหมด 138 State) หากสังเกตุจะเห็นว่าแบบ 60 และ 120 องศาจะมี State ที่ต่างกันอยู่ 2 State คือ State ที่ 3 และ 6 ซึ่งจุดต่างตรงนี้เราสามารถนำไปออกแบบวงจรเพื่อให้มอเตอร์และกล่องควบคุมทำงานด้วยกันได้ ไม่ว่าองศาจะต่างกันก็ตามโดยการหลอกสัญญาณช่วงดังกล่าวให้ตรงกันนั่นเอง ส่วนหลักการเดินหน้าหรือถอยหลังกล่องควบคุมก็ใช้ข้อมูลดังกล่าวเป็นตัวกำหนดการหมุนและทิศทางของมอเตอร์ด้วยเช่นกัน   
    วงจรภาค Power Output ใช้เพาเวอร์มอสเฟท 6 ตัว (Top และ Bottom) เพื่อทำหน้าที่รับสัญญาณจากภาค Driver มาขับขดลวดของมอเตอร์ทั้ง 3 เฟส รูปแบบการขับถูกกำหนดจากข้อมูลที่มาจาก Hall sensor ทั้ง 3 ตัวที่อยู๋ในมอเตอร์ (ใน 1 Cycle จะมี 6 State)โดยดูรูปแบบจาก Timming Diagram ด้านซ้ายมือ

 
ตัวอย่างการทำงานของ HubMotor แม่เหล็ก 2 ชุด ตัวอย่างการทำงานของ HubMotor แม่เหล็ก 4 ชุด ภาพตัวอย่างสนามแม่เหล็กของ HubMotor ในขณะหมุน
   ตัวอย่างการทำงานของ BLDC Motor แบบพื้นฐานแม่เหล็ก 2 ขั้ว "คลิกที่รูป"     ตัวอย่างการทำงานของ BLDC Motor แบบแม่เหล็ก 4 ขั้ว "คลิกที่รูป"   รูปจำลองสนามแม่เหล็ก ขณะมอเตอร์ทำงาน โดยความเข้มของสนามแม่เหล็กดูได้จากแถบสีมุมบนขวา
 

3. ชุดคันเร่ง
   หลักการทำงานของคันเร่งก็เหมือนวอลลุ่มทั่วไปคือสามารถเร่งหรี่ปรับแรงดันขาออกได้ 1-4 โวลท์โดยประมาณ แต่ภายในจะไม่ใช้วอลลุ่มแต่จะใช่ Hall Sensor (เซนเซอร์สนามแม่เหล็ก) แทนเนื่องจากคงทนและแม่นยำกว่าวอลลุ่มที่เราพบเห็น HallSensor มีลักษณะเหมือนทรานซิสเตอร์มี 3 ขาคือ ขาไฟเลี้ยง 5 โวลท์ ขากราวด์ และขาไฟออก ซึ่งภายในคันเร่งจะมีแม่เหล็กลักษณะทรงโค้งฝังอยู่ในตัวบิด (บางตัวก็วางแม่เหล็กเป็น 2 ชิ้นโดยมีเซนเซอร์วิ่งรับ สนามแม่เหล็กอยู่ตรงกลาง เมื่อเราบิดคันเร่งก็จะเกิดสนามแม่เหล็กเหนือ ใต้ที่ต่างกันออกไป ให้ Hallsensor แปรผันเป็นแรงดันไฟ ส่งไปให้ชุดควบคุมรับรู้อีกทีหนึ่ง (ส่งเป็นไฟธรรมดาไปนี่ล่ะ ไม่ใช่พัลส์อะไรทั้งนั้นใช้มิเตอร์เข็มวัดได้เลย) ชุดคันเร่งบางรุ่นพิเศษหน่อย มีวงจรตรวจระดับแรงดันแบตติดมาให้ด้วย... (หากจะประหยัดต้นทุน บางท่านอาจจะใช้ วอลลุ่มค่าสัก 10k ต่อกับ ขาด้านหนึ่งต่อไฟ 5 โวลท์ อีกด้านหนึ่งลงกราวด์ ส่วนขากลางก็เป็นแรงดันเอ้าพุท ส่งไปภาคคอลโทรล เท่านี้ก็สามารถใช้เป็นคันเร่งได้แล้ว เท่ไปอีกแบบ)
 
ไฟ
LED ตรงคันเร่งบิด จะบอกไฟต่างๆ ดังนี้

 
 - สีเขียว ด้านบนแสดงสถานะ แบตเตอรี่เต็มพร้อมใช้งาน

  - สีเหลือง แสดงสถานะ เตรียมตัวชาร์จแบตเตอร์รี่ได้แล้ว พลังงานกำลังจะหมดแล้ว

  - สีแดง ด้านล่างแสดงสถานะ ให้ชาจ์ทไฟได้แล้ว

Hall Sensor

หลักการทำงานของ Hall Sensor
  ชุดคันเร่ง มีมิเตอร์แสดงระดับแบตเตอรี่พร้อมสวิทช์กดล็อคความเร็ว  
 
4. แถมอีกนิดกับระบบ PAS (Pedal Assistant System)
  
     
ระบบ PAS นี้จะมีให้เห็นในจักรยานไฟฟ้าที่ขายสำเร็จ ราคาอาจจะสูงซักหน่อย ระบบที่ว่าก็ไม่มีอะไรที่พิเศษมากมายจนเรา จะศึกษาไม่ได้ครับ กล่าวคือระบบนี้เป็นระบบที่ช่วยผ่อนแรงของเราขณะขับขี่โดยที่เรา ไม่ต้องบิดคันเร่งแต่ใช้เท้าปั่นบันไดถีบให้รถเคลื่อนตัวออกไป เจ้าระบบที่ว่านี้จะมีเซนเซอร์แม่เหล็ก เหมือนกับที่อยู่ในคันเร่งนั่นละครับ ซึ่งที่ตัวจานปั่นก็จะมีการติดตั้ง จานซึ่งติดตั้งแม่เหล็กขนาดเล็กไว้รอบจาน เป็นระยะที่เท่ากัน (บางรุ่นอาจจะใช้เซนเซอร์แสงแล้วเจาะรูจานหมุนก็มี) ดังรูปข้างขวา เมื่อเราปั่นจานก็จะหมุน เซนเซอร์ก็จะ ส่งสัญญาณตัวอย่างจานที่ติดตั้งแม่เหล็กไว้รอบขอบจาน จะถูกติดกับจานหน้ารถจักรยานเป็นพัลส์ตาม ตำแหน่งของแม่เหล็กที่หมุนมา ออกไปที่กล่องควบคุม (ขั้ว PAS ที่กล่อง) โดยความถี่ของสัญญาณที่ได้ก็จะแปรผันตามการปั่นเร็วช้า ของผู้ขับขี่ หากเราต้องการเร่งความเร็วเราก็จะปั่นเร็วขึ้น ส่งผลให้ สัญญาณไปเข้าที่ขั้ว PAS มีความถี่สูงขึ้นก็จะส่งผลให้กล่องควบคุมทำการจ่ายสัญญาณ PWM ให้กับมอเตอร์ที่กว้างขึ้น เพื่อให้มอเตอร์หมุนเร็ว ตอบสนองตามการปั่นของขาเราได้นั่นเอง แม้แต่ตอนเราขึ้นเนินหรือสะพานระบบนี้ก็จะช่วยตอบสนองเร็วช้าได้ตามแต่สถานการณ์ เช่นทางเรียบ ขึ้นเนินหรือสะพาน ทั้งนี้ทั้งนั้นระบบ PAS นี้ก็ไม่จำเป็นหากผู้ขับขี่ควบคุมการทำงานของมอเตอร์ ด้วยคันเร่งอยู่แล้วจะเร็วจะช้า หรือจะปั่นช่วยก็ขึ้นอยู่กับผู้ขับขี่จะควบคุมอยู่แล้วนั่นเอง... 
 
อ้างอิงจาก http://www.cyclelicio.us/2009/09/sanyo-eneloop-electric-bicycle.html อ้างอิงจาก http://www.cyclelicio.us/2009/09/sanyo-eneloop-electric-bicycle.html
แถบจานติดตั้งแม่เหล็ก และ Sensor แม่เหล็ก อัตราส่วนการทำงานของมอเตอร์ มอเตอร์ช่วยจะทดแรงผู้ขับขี่ขณะปั่น ตามแต่ละสถานการณ์
 
     รู้ได้อย่างนี้แล้วก็ลงมือทำกันเลยจักรยานไฟฟ้าคันแรกของผม (จุดกำเนิดที่มาของเวบนี้)

    เรื่องก็มีอยู่ว่า จักรยานที่ใช้ขี่อยู่ตอนเรียนนั่นล่ะ (2004) พอเรียนจบจะจอดเฉยๆ ก็กลัวจะพังไป ประกอบกับน้ำมันที่แพงขึ้นทุกวัน จึงเป็นแนวคิดอยากลองสร้างไว้ใช้งาน เดินทางไกล้ๆ ในระแวกหมู่บ้านแทนมอเตอร์ไซด์ซักคัน ขั้นแรกก็ไปคลองถม บ้านหม้อเพื่อหาอะไหล่กันก่อนเลยส่วนประกอบหลักก็มีดังนี้

        1. Motor Gear 24VDC,250W  1  ตัว  

        2. Battery 12V,12Ah จำนวน  3  ลูก  

        3. ชุดปลอกคันเร่ง  1  ข้าง  

        4. วงจรควบคุม (สร้างเอง) 

        5. โซ่มอเตอร์ไซด์หรือโซ่จักรยานไฟฟ้า

        6. สเตอจักรยาน 16 ฟัน (นำมาเชื่อมติดกับ สเตอเก่าเพื่อทำเป็นสเตอคู่) 

        7. เครื่องชาท์จ (สร้างเอง)  

        หลังจากทดลองทำตอนแรก ใช้ Battery แค่ 2 ลูกคือ 24V แต่รู้สึกว่ายังไม่แรงพอจึงเพิ่มไปอีก 1 ลูกเป็น 36V พบว่า Motor ไม่ร้อนมากสามารถรับได้ จึงเพิ่ม Mosfet ในชุดควบคุมขนานไปอีก 2 ตัวเพื่อช่วยแบ่งเบากระแสที่ไหลมากขึ้น และสุดท้ายเปลี่ยน Bake หลังเป็น DumpBake แทน Bake ก้ามปู แบบเดิมเพื่อความปลอดภัยในการขับขี่ที่ดียิ่งขึ้น 
    

ประสิทธิภาพของจักรยานคันแรกหลังจากทดลองใช้งาน

            - ทำความเร็วได้ถึง 40 กม/ชม

            - รับน้ำหนักได้ 100-120 กก (2 คนซ้อน)

            - วิ่งได้ระยะทางประมาณ 30-35 กม     

        สร้างเสร็จอะไรก็ดี เสีย 2 อย่างคือค่าของค่าอะไหล่เกือบ 7,000 บาท (ไม่รวมจักรยาน) และก็แลดูไม่ค่อยสวยงามนัก แต่ผมว่าก็เท่ดีนะ... ณ จุดนี้เองจึงเป็นที่มาของ ชุด Kit จักรยานไฟฟ้า ชุดนี้ซึ่งมีราคาไม่แพงจนเกินไปนัก รวมทั้งความเร็วและระยะทางที่ได้ก็ไม่สูงและต่ำจนเกินไป ฉะนั้นซื้อชุด Kit สำเร็จไปติดตั้งเองดีกว่าสะดวกกว่า ฟันธงครับ!!! แต่หากสนใจจะสร้างเองก็ไช่เรื่องยากอีกต่อไป


มาลองคำนวณหาความเร็วจาก Spec ของมอเตอร์และทดลองจริงกันดูดีกว่า 
                                                                                             
คำนวณหาความเร็วสูงสุดของชุดติดตั้ง MB2425R/L


        จากข้อมูลและสเปคของ มอเตอร์ 24V250W สภาวะที่ Rate Load  มีความเร็วรอบ 361 รอบ/นาที หากใช้ล้อขนาด 24" จะมีเส้นรอบวง เท่ากับ 75.36 นิ้วหรือ 1.914 เมตร และอัตราส่วนทดเกียร์มอเตอร์และฟรีสเตอจักรยาน 9:18 หรือ 1:2  (มอเตอร์หมุน 2 รอบ ล้อหมุน 1 รอบ) ฉะนั้นใน 1 นาที ล้อจะหมุนเท่ากับ 361/2 = 180.5 รอบ  จะได้ระยะทาง 345.47 เมตร/นาที ในเวลา 1 ชั่วโมง รถจะวิ่งได้ระยะทางเท่ากับ 345.47 * 60 =  20,728.62 เมตร (20.728 กม/ชม)

     *** หากต้องการความเร็วที่สูงขึ้นสำหรับรุ่น 24V250W นี้ วิธีง่ายๆ คือเปลี่ยนกล่องควบคุมเป็น 36V และเพิ่มแบตอนุกรมไปอีก 1 ลูกเป็น 36V จะทำให้รถมีความเร็วเพิ่มขึ้นอีก 50% หรือ 30กม/ชม เลยทีเดียว (แต่มอเตอร์จะมีเสียงที่ดังขึ้น และมีความร้อนเพิ่มขึ้นเล็กน้อย กระแสกินเพิ่มจาก 5A เป็น 7A ที่ความเร็วคงที่)

คำนวณหาความเร็วสูงสุดของชุดติดตั้ง HF3635

      
จากข้อมูลและสเปคของ ฮับมอเตอร์ 36V350W  สภาวะที่ Rate Load  มีความเร็วรอบ 266.1 รอบ/นาที หากใช้ล้อขนาด 24" จะมีเส้นรอบวง เท่ากับ 75.36 นิ้วหรือ 1.914 เมตร และอัตราส่วนมอเตอร์และล้อจักรยาน 1:1 (มอเตอร์หมุน 1 รอบ ล้อหมุน 1 รอบ) ฉะนั้นใน 1 นาที ล้อจะหมุนเท่ากับ 266.1 รอบ  จะได้ระยะทาง 266.1 * 1.94 = 516.234 เมตร/นาที ในเวลา 1 ชั่วโมง รถจะวิ่งได้ระยะทางเท่ากับ 516.234 * 60 =  30,974.04 เมตร (30.97 กม/ชม)

  
*** หากต้องการ
ความเร็วที่สูงขึ้นสำหรับรุ่น Hub 36V350W นี้ วิธีที่ง่ายสุด คือเพิ่มแบตอนุกรมไปอีก 1 ลูกเป็น 48V จะทำให้รถมีความเร็วเพิ่มขึ้นอีกประมาณ 33% หรือ 40กม/ชม จาก 30 กม/ชม เลยทีเดียว (จากการทดสอบ มีความร้อนที่กล่องควบคุมและมอเตอร์เพิ่มขึ้นเล็กน้อย  โดยที่กระแสกินเพิ่มจาก 7A เป็น 9A ที่ความเร็วคงที่ แต่กล่องควบคุมต้องรองรับแรงดันที่เพิ่มขึ้นด้วย ซึ่งกล่องรุ่นหลังๆนี้ต้องเปลี่ยน C ภายในกล่อง 2 ตัว ( C Filter) เพื่อรองรับแรงดันที่เพิ่มขึ้น กล่าวคือ C ต้องทนแรงดันไม่น้อยกว่า 63V)




ทดสอบความเร็วและอัตราการกินกระแส ชุดติดตั้งรุ่น MB2425R/L
 



ทดสอบความเร็วและอัตราการกินกระแส ชุดติดตั้งรุ่น HF3635
 
 
จักรยานไฟฟ้าคันแรก ความเร็ว 40กม/ชม ระยะทาง 30 กม จักรยานทรงแม่บ้าน LA ติดตั้งกับชุดคิต ความเร้ว 20กม/ชม ระยะทาง 20กม จักรยานทรงแม่บ้าน LA ติดตั้ง Hub Motor 350W ความเร้ว 30 กม/ชม ระยะทาง 30 กม
    จักรยานไฟฟ้าคันแรกของผม ใช้มอเตอร์ 24V250W แต่ออกแบบชุดคอลโทรลเป็น 36V ทำให้ได้ความเร็วถึง 40กม / ชม มอเตอร์ไม่ร้อนด้วยทนดีจริงๆ         คันนี้ใช้จักรยานทรงแม่บ้าน LA ประกอบกับชุดติดตั้ง MB2425R ความเร็ว 20 กมชม ความเร็วปานกลางไม่เร็วไม่ช้า ไว้ให้ลูกค้าทดลองขับขี่       คันนี้ใช้ Hub Motor 36V350W ทำความเร็ว 30 กม/ชม นิ่มนวล และเงียบ มอเตอร์แบบนี้ยังนิยมนำไปทำ "กังหันลมผลิตไฟฟ้า" 
คันล่าสุด Hubmotor 48V1000W เมื่อใช้แบต "lifePO4 60V10AH" กับล้อขนาดมอเตอร์ไซด์ 17" ทำความเร็ว 53 กม/ชม. ระยะทาง 40กม.


อ่านแล้วชอบใจตามไปกด ถูกใจ yes เป็นกำลังใจให้ Admin กันได้นะครับ - - - - - > คลิ๊ก
 
หากท่านใดสนใจรายละเอียดหรือทำโปรเจค ยินดีให้คำปรึกษาได้ครับ ที่เบอร์ 084-1468656 (เอกชัย)

                                                               
                                           บทความนี้สงวนสิทธิ์เพื่อการศึกษาและเป็นความรู้เท่านั้น © eBikeThaikit.com พ.ค. 2554