Analyse Getriebenabenmotor mit integriertem Drehmomentsensor von Kclamber

[Hochsitzcola]

Mich hat doch zu sehr die Neugierde getrieben und ich habe mir den Motor bei Aliexpress bestellt.
Lieferung über FedEx per Luftfracht, der Motor war deutlich schneller da, als in der Kaufabwicklung angekündigt. Wie häufig bei Phoebe Liu EVParts. Keinerlei Stress mit Zoll oder CE-Zertifikat.
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Der Motor hat den üblichen 9-Pol-Stecker in der üblichen Belegung.

Das weiße Kabel hat aber nun kein analoges Signal für die Temperatur und kein gepulstes Speedsignal, sondern sendet hier über UART mit 9600 BAUD Blöcke a 7Bytes. Startsequenz ist Byte 0 0xFF und Byte1 0x00, Byte 6 ist eine Prüfsumme der Bytes 2 bis 5. Byte 2 ist offensichtlich das Drehmomentsignal. In den anderen Bytes muß irgenwie noch die Kadenz und oder die Geschwindigkeit und die Temperatur versteckt sein, das habe ich aber noch nicht verstanden. Ich werde wohl KCLamber noch mal anmailen
Für einen Feld-Wald- und Wiesen-Controller müssten man hier einen Precontroller "erfinden" der die Daten in das "Standardformat" analoges Signal für Torque und Temperatur und digiale Pulse für Speed und Kadenz übersetzt. Bei der offenen Firmware brauch ich nur den zweiten UART-Eingang des Prozessors aktivieren, wie wir es im M365-Port sowieso schon gemacht haben.
Anbei ein paar Fotos, sowie ein kurzer Mitschnitt des hex-Streams als Textdatei. Wenn einer aus den Bytes 3, 4 und 5 noch was sinnvolles zusammenbauen kann, immer her mit der Info! Byte 4 könnte ein signed Integer sein. Ggf. sind Byte 4 und 5 auch Hi und Lo Byte einer signed 16bit Größe....
Die Seite von Kclamber ist nicht besonders aussagefähig

Gruß
hochsitzcola

 

[andibrainer]

Sehr spannend, finde ich sehr interessant fürs Tourenrad.
Neues Projekt?

 

[Hochsitzcola]

Neues Projekt?

Sieht so aus . Etwas merkwürdig, daß sowas ohne dazu passenden Controller angeboten wird. Vielleicht ist da eine Kiste von Ridetronic-Motoren vom LKW gefallen
Diese Messtechnik im Steckkassettenfreilauf hat da eine gewisse Geschichte Innotorq-->Fazua-->Porsche
Irgendwann werd ich den Sensor sicher mal sezieren, erst mal gilt es aber mein Bastelrad damit ans Laufen zu bekommen, das Risiko, mir die Sensorik beim Auseinanderbauen zu beschädigen ist mir zu hoch, dazu war der Motor zu teuer....

Gruß
hochsitzcola

 

[Stuggi Buggi]

Der Phoebe Liu EVParts hat ja auch ein System im Programm, wie es sich so viele wünschen. Ein kleiner Steckkassetten-Getriebemotor mit integriertem Controller und PAS. Man schließt nur noch Akku und Display an.
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Anmerkung!: Breite: 142/145

 

[Hochsitzcola]

Ich werde wohl KCLamber noch mal anmailen

Leider bisher keine Antwort erhalten :-(

Ich habe mir ein Python-Scipt geschrieben, daß den Byte-Stream aufzeichnet, ich habe den jetzt so sortiert, daß die Startsequenz hinten steht (vielleicht ist es ja auch die Stopp-Sequenz )

[143  68   3  25 238 255   0]

So richtig schlau werde ich nicht draus. Wenn man von Hand kurbelt, sieht man sowas. Von Byte 2 ist Bit7 abgeschnitten, das gibt einfach nur sowas wie einen PAS-Puls

Wenn das Rad im Freilauf dreht, sieht das komplett anders aus:

Wahrscheinlich muß man das wirklich bitweise zerlegen
edit: ah wenn ich den Motor mit Daumengas laufen lasse, dann werden einzelne Bytes wahrscheinlich aufgrund von EMV verschluckt, damit passt die Reihenfolge nicht mehr.
Das muss ich im Python-Script auffangen und am besten noch zusätzlich die Checksumme prüfen, dafür ist sie schließlich da

Gruß
hochsitzcola

 

[Elias2000]

ah wenn ich den Motor Daumengas laufen lasse, dann werden einzelne Bytes wahrscheinlich aufgrund von EMV verschluckt, damit passt die Reihenfolge nicht mehr.

Passiert das nur am Daumengas?

 

[Hochsitzcola]

Passiert das nur am Daumengas?

Sobald die PWM eingeschaltet ist.
Ich habe das jetzt im Python Script mit Überprüfung der Startsequenz und der Checksum aufgefangen, jetzt werden zwar jede Menge Sequenzen verschluckt, aber es ist auf jeden Fall sauber.
Etwas mehr Erkenntnisse:

Byte 1:
Bit 7 toggelt, wenn sich das Rad dreht, der Zahnkranz aber steht, also bergabrollen oder ausrollen oder eben Mofa-Fahren mit Daumengas.
Bit 0-6 zählt von 0 bis 127 hoch und fängt bei Überlauf wieder bei 0 an, wenn die Pedale gedreht werden. Gibt also einen sägezahnartigen Verlauf. Dreht das Rad und der Zahnkranz steht, bleibt der Wert konstant beim letzten Wert.

Byte 2:
Bit 7 togglet, sobald sich das Rad dreht, egal ob sich die Pedale drehen.
Bit 0-6 geben ein zur Geschwindigkeit umgekehrt proportionales Signal, aber in sehr grober Auflösung. Wozu das gut sein soll?!

Byte 3 habe ich noch gar nicht verstanden, aus dem Verlauf habe ich noch keine Logik erkannt.

Gruß
hochsitzcola

 

[Elias2000]

Gibts denn von dem Vieh kein Spec Sheet in dem das Protokoll erklärt ist?
Oder ist der Motor normalerweise ein geschlossenes System mit einem dedizierten Controller?

Ich hoffe du schaust dir den Motor mal von innen an, mich (und vielleicht ein Paar andere hier auch) würde interessieren welcher µC die UART Signale aus den Sensordaten erzeugt, weiß aber nicht ob man den Motor ohne Schaden öffnen kann, soll ja auch nicht hin sein dabei.

Gruß

 

[motorCalc]

@Hochsitzcola

Sieht so aus . Etwas merkwürdig, daß sowas ohne dazu passenden Controller angeboten wird. Vielleicht ist da eine Kiste von Ridetronic-Motoren vom LKW gefallen
Diese Messtechnik im Steckkassettenfreilauf hat da eine gewisse Geschichte Innotorq-->Fazua-->Porsche

Damit könntest Du recht haben. Innotorq hat seine Prototypen aber m.W. mit Aikema erstellt. Wenn irgendwann Deine wissenschaftliche Neugier den Motor öffnen lässt, klärt sich das bestimmt auf. Ich wäre mal auf das Drehmomentsignal in Sachen SNR neugierig, wenn Du mal was einstellst werte ich es gern aus.

 

[Hochsitzcola]

in Sachen SNR neugierig

Die PWM streut schon ordentlich in das Drehmomentsignal, siehe Plot. Eine Skalierung des Signals habe ich noch nicht, da ich im Prüfstand so kein definiertes Drehmoment aufbringen kann. Die Nabe von Hand gehalten und per Hand kräftig auf die waagerecht stehende Pedale gedrückt gibt einen Wert von ca. 85. Die Auflösung ist 7Bit = 127, da das oberste Bit bei meinen bisherigen Tests immer auf 1 geblieben ist. Das könnte die Motortemperaturüberwachung sein. Wenn die nur digital 0 oder 1 ist, kann man natürlich nicht schön sanft die Leistung runter regeln, wenn es langsam Richtung Überhitzung geht. Ich hatte den Motor mal mit dem Heissluftfön etwas erwärmt, habe dabei keinerlei Einfluß auf die Daten feststellen können. Im Datenblatt bei Ali steht "Internal Temperature Sensor 65-125°C". Auf 65 °C habe ich nicht geheizt, eher so auf 40°C. Im Datenblatt steht aber auch Ruhespannung von Drehmomentsignal = 0.7V, ist also alles Schall und Rauch was da steht

Ich bin auch Byte 2 und 3 weiter auf die Spur gekommen, das schein so etwas wie die Dauer der Radumdrehung in Millisekunden zu sein als 15 Bit zusammengebaut aus ((Byte2&127)<<8)&Byte3. Diese Einheit ist bei vielen Systemen üblich zur Übermittlung der Geschwindigkeit vom Controller zum Display.

Gruß
hochsitzcola

 

[Hochsitzcola]

Bei der offenen Firmware brauch ich nur den zweiten UART-Eingang des Prozessors aktivieren

Hm, leider hat Lishui in seinem Platinen-Layout keinen geeigneten Pin auf einen der Header gelegt. UART3 RX liegt auf PB11, der Pin ist von Lishui unbenutzt, ich müsste hier ein Kabel direkt auf den Prozessorpin löten. Ruhige Hand erforderlich!
UART1 ist bereits für die Display-Kommunikation in Verwendung. UART2 RX ist auf PA3, der Pin ist aber schon durch das Daumengas belegt. Ein Remapping von UART2 und UART3 geht bei den 48-Pinnern nicht.
@mechaniker: Wenn eure Ingenieure mal wieder eine Board-Revision machen, sollen sie doch bitte PB11 auf einen Header legen
Geht auch nur bei der neuen Generation, bei der alten mit dem "Low Densitiy" Prozessor hat ST UART3 eingespart...
Ich muß mal schauen, welcher Pin für UART3 im single wire Mode genutzt wird, vielleicht habe ich Glück und ich kann das Bremslicht-Kabel nutzen

Ich habe schon überlegt, den M365-Controller zu nehmen, den gibt es für schmales Geld an jeder Straßenecke und kann im Prinzip das gleiche wie die Lishuis. Dort werden UART1 und UART3 benutzt, dafür fehlen Eingänge für Bremse und Gas, das wird bei den Scootern alles über das Display (das dort Dashboard genannt wird) gemanaged. Ausserdem ist das Gehäuse schlecht am Fahrrad unterzubringen....



Gruß
hochsitzcola

 

[Elias2000]

Du meinst mit neue Generation den neuen 12 FET?

Den unbelegten Pin anlöten wäre jetzt für mich kein Problem. Da nehmen wir einen
0,3mm Kupferdraht, oder Feinlitze und dann machen wir das schnell

Gruß Elias

 

[Hochsitzcola]

Ich hab jetzt einen neuen Branch der Lishui-Firmware erstellt, bei dem UART3 im single wire Mode läuft, so daß auf PB10 gesendet und empfangen werden kann. Ich habe das erst mal auf einem BluePill-Board probiert, da funktioniert es.

PB10 ist bei den neuen Lishuis der Bremslicht-Ausgang, auf der Platine bezeichnet mit "SL", siehe oben. Ich muß jetzt mal durchmessen, ob SL direkt auf den Prozessorpin durchgeht, oder ob da noch RC-Netzwerke oder Transistoren dazwischenhängen. @Elias2000: kannst du das bei deinen ggf. gegenchecken?

im Plot:

Schwarz: HS_data->HS_Pedalposition = UART3_RxBuff[i-5]&127;
Rot: HS_data->HS_Torque = UART3_RxBuff[i-6]&127;
Grün: HS_data->HS_Wheeltime = ((UART3_RxBuff[i-4]&127)<<8)+UART3_RxBuff[i-3];

bis ca. 25s die Pedale gedreht, zwischen 12s und 20s die Nabe mit der Hand gebremst um ein Drehmoment an den Pedalen zu erzeugen, danach Pedale stehen, Motor läuft mit Daumengas

Gruß
hochsitzcola

 

[motorCalc]

@Hochsitzcola Danke für die sehr gute Messung. SNR wird so bei 20-30 dB liegen. Es wird sich, wie Du vermutest hast, um einen magnetoelastischen Sensor handeln, diese sind hinsichtlich Schirmung bekanntermaßen anspruchsvoll. Viel Erfolg mit der Hardware, der Abstand zu hochwertigen Sensoren ist wohl größer als 20 dB.

 

[mechaniker]

@Hochsitzcola

ich habe gerade unseren Lishui chef-ingenieur angerufen und der hat zugestimmt dir einen controller zur Verfügung zu stellen der das weiße Kabel des Motors auf pin11 u-art3 liegen hat

Gruß
frank

 

[Elias2000]

PB10 ist bei den neuen Lishuis der Bremslicht-Ausgang, auf der Platine bezeichnet mit "SL", siehe oben. Ich muß jetzt mal durchmessen, ob SL direkt auf den Prozessorpin durchgeht, oder ob da noch RC-Netzwerke oder Transistoren dazwischenhängen. @Elias2000: kannst du das bei deinen ggf. gegenchecken?

Hallo Hochsitzcola. Bei meinem 12FET Lishui läuft SL erst über die Diode DA23, dann über R11 und dann zum PB10 des µC.
R11 ist bei mir ein 100MOhm Widerstand.

Ich muss die Platine der 12FETs eh mal noch weiter analysieren, ist beim Aufmotzen gerad bei Nutzung höherer Spannung wichtig zu wissen.

Gruß

 

[Elias2000]

das weiße Kabel des Motors auf pin11 u-art3 liegen hat

Das bedeutet jetzt entweder, dass die das dann manuell an den nicht belegten Pin löten, was ich aber nicht glaube, da zu viel Aufwand für einfach nur so, oder (VIEL wahrscheinlicher) Dass es Lishui Controller gibt, die den Pin herausgeführt haben. Da müsste man jetzt nurnoch wissen, ob / wie man an diese Controllerserie drankommt.

Gruß Elias

 

[Hochsitzcola]

Bei meinem 12FET Lishui läuft SL erst über die Diode DA23, dann über R11

Danke für die Unterstützung! Wie groß ist R11? Die Diode werde ich auf jeden Fall brücken müssen, die wird in die falsche Richtung sperren, da der Pin ja als Bremslichtausgang gedacht ist....

Gruß
hochistzcola

 

[Elias2000]

Die Diode musst du brücken, die sperrt in Richtung µC.
R11 ist ein 1608er, und damit 1,6mm lang, 0,8mm breit.
Er sitzt direkt neben dem µC, gleich der erste von dem Platinenrand her wo die Kabel aus dem Controller gehen auf der Oberseite des PCB. Die Diode DA23 sitzt gleich darunter in der unteren Ecke des PCB.

Gruß Elias

 

[mechaniker]

Dass es Lishui Controller gibt, die den Pin herausgeführt haben. Da müsste man jetzt nurnoch wissen, ob / wie man an diese Controllerserie drankommt.

Es gibt verschiedene pcb´s mit dem Pin belegt/ausgeführt. Ein außenstehender kommt nicht an so einen controller dran weil sobald eine LSW.... Nummer für einen Controller vergeben ist kann niemand außer dem ursprünglichen Auftraggeber diesen Controller bei uns ordern weil wir den geblockt haben für diesen Kunden.
Man kann sich einen speziellen Controller bei uns machen lassen aber da scheitert es an den Stückzahlen denn niemand bestellt sich Controller für ein paar Tausend Euronen mindestbestellmenge wenn er nicht wenigstens einen Handel hinten dran hat für Fahrradteile oder Fahrradhersteller ist denn unter ein paar Tausend Euro Mindestbestellmenge tut sich bei uns nichts weil null Interesse an Kleinkram bei uns besteht.