Детский электромотоцикл KEMC1804 на базе stm32

Автор: sinrab
Опубликовано 11.09.2017
Создано при помощи КотоРед.
Участник Конкурса "Поздравь Кота по-человечески 2017!"

Наверное каждый мальчишка в детстве мечтал о велосипеде или детской машине! У меня был трехколесный велосипед с педальным приводом на переднее колесо, Вы помните такие. И однажды отец установил на него фару, лампочки поворотников, тумблеры! Это было одно из самых ярких детских впечатлений... С рождением Сына я понял, что пришло и моё время мастерить.

 Предлагаю Вашему вниманию контроллер для детского электромотоцикла. Сам байк продаётся практически в каждом детском магазине, но функционал оставляет желать лучшего. Его расширением мы и займёмся.

• Питание от Li-pol аккумулятора напряжением 7.4 вольта (у меня ёмкостью 6000 мАч) от RC моделей.
• Плата управления на базе микроконтроллера stm32.
• Плавное регулирование скорости движения при помощи ручки газа.
• Кнопка-педаль газа с плавным стартом.
• Управление освещением, поворотниками и световыми эффектами.
• Контроль и индикация состояния аккумуляторной батареи.
• Автоматическое выключение при разряде батареи.
• Автоматическое выключение при простое (10 минут).
• Включение и выключение производится обычной кнопкой.
• Выключатель для ограничения скорости.

Так выклядит детский электромотоцикл:

Принципиальная схема устройства:

Печатная плата устройства:

Плата управления основана на микроконтроллере stm32f103cb. Микроконтроллер имеет стандартную обвязку и питается от стабилизатора на 3.3 вольта. При нажатии на кнопку включения питания напряжение через диод поступает на вход стабилизатора и запитывает микроконтроллер, который в свою очередь выдаёт единицу на контакт p1.4. Открывается полупроводниковый тразистор и подтягивает затвор полевого P-канального транзистора к земле, тем самым открыв его и подав напряжение на вход стабилизатора и в итоге на микроконтроллер. Нажав на кнопку ещё раз на контакте p1.3 и на микроконтроллере появится напряжение. Микроконтроллер же в скою очередь выдаст на контакт 1.4 ноль и отключит питание.

Управление двигателем осуществляется сигналом ШИМ с микроконтролера и коммутируется N-канальным полевым транзистором. Максимальный ток мотора на полностью заряженом аккумуляторе при полной блокировке составляет примерно 12 ампер. Полевой транзистор при испытаниях током 15 ампер на всех режимах шим остаётся холодным. Такой полевой транзистор я выпаял со старой материнской платы, но подойдёт и любой другой, уверено открывающийся от 6 вольт.

Светодиоды с резисторами led1 и led2 можно не ставить, они использовались для отладки и визульного контроля. Стабилизатор питания микроконтроллера пойдёт любой, с напряжением стабилизации 3.3 вольта. Светодиоды фонарей питаются от своего стабилизатора. Я использовал китайские одноватные светодиоды, резисторами подбирал ток примерно 50 миллиампер, охлаждение в таком режиме не требуется. Если планируете поднять яркость светодиодов, то стабилизатор нужно выносить на радиатор, а лучше использовать китайский DC-DC преобразователь, которых на алиэкспресс в достатке. В ключах светодиодов использовал полевые транзисторы.

При напряжении ниже 7.4 вольт (3.7 на ячейку) начинает медленно мигать светодиод аккумулятора, а при достижении 6.8 вольт (3.4 вольта) мигает быстрее. При напряжении на аккумуляторе 6.3 вольта (3.15 на ячейку) проиходит автоматическое отключение с индикацией полного разряда. При желании напряжение оключения можно подобрать немного изменив значения резисторов на 10к и 15к идущих на контакт p1.1. Либо попросить меня сделать прошивку под Ваши напряжения. (К примеру, если у Вас будет аккумулятор на 12 вольт...) Так же если мотоцикл включен, но двигатель не активен, через 10 минут после простоя произойдет автоматическое отключение.

Прошить микроконтроллер можно двумя способами. Наиболее простой это использовать st-link/v2 программатор и программу STM32 ST-LINK Utility через выведеные на плате контакты gnd, swdio и swclk. Так же возможно использовать USB-Uart переходник и программу Flash Loader Demonstrator через выведеные на плате контакты gnd, Tx и Rx. Особо останавливаться в подробностях не буду, так как процесс достаточно простой и хорошо описан в интернете. Если будут вопросы, спрашивайте у нас на форуме, в теме данной конструкции.

Электронная ручка газа при питании от 3.3 вольт на выходе выдаёт примерно от 1 до 2 вольт. Так что именно интевал от 1 до 2 вольт будет соответствовать 0% - 100% ШИМа. При желании опять таки можно сделать прошивку под Ваши напряжения. Электронную ручку газа, переключатель света и поворотников, а так же кнопки включения питания и индикатор батареи я заказывал на алиэкспресс. Ссылки на них будут на форуме в теме данной конструкции. Вот так они выглядят:

Переключатель движения вперед назад я оставил оригинальный. В отсеке под сидением я закрепил аккумулятор, там же находится и оригинальный предохранитель в корпусе и выключатель для ограничения скорости мотоцикла. Аккумулятор заряжаю зарядным устройством B3 20w с зарядным током 1.6 ампера. Для удобства смонтировал такой вот советский разъем на задней панеле мотоцикла. Там же разместил и общий выключатель массы. Так же сделал переходник к зарядному устройству. Саму плату управления разместил внизу под крышкой. Как это выглядит:

Плата немного другая, у Вас будет финальная версия, улучшеная.

 Светодиоды фар прикреплены с помощью термоклея вот так:

Ещё есть пара скрытых функций. Если при включении устройства кнопкой включения зажата кнопка световых эффектов и включен тумблер фар, то включится только передняя фара, остальное работать не будет. Выключить фару можно так же кнопкой питания либо автоотключение при полном разряде аккумулятора. Это на случай в деревне, когда выключают свет. А если произвести вышеописаную манипуляцию с выключеным тумблером фар, то произойдёт последовательное включение всех светодиодом, это для проверки. Задавайте вопросы на формуе в теме данной конструкции. Спасибо за внимание. 

Создавайте и будьте счасливы!

И напоследок пару минут видео: https://www.youtube.com/watch?v=nNHVT8aNTd8

(ссылка на видео, так как при попытке встроить видео через редактор, гугл хром блокирует страницу)

Файлы:
Печатная плата и прошивка

Все вопросы в Форум.