Arduino Pedelec Controller

[jenkie]

Da ich mittlerweile viele Anfragen habe und mir auch oft die gleichen Fragen gestellt werden möchte ich hier nochmal mit Diskussionsmöglichkeit meine Platine für die Pedelecsteuerung per Arduino vorstellen. Zielgruppe: Bastelsüchtige Selbstumbausatz-Fahrer

Der Arduino Nano den ich verwende hat einen Mikroprozessor mit 16 MHz, 32 kb Programmspeicher und 1kb EEPROM zum speichern von Variablen aus dem Programm heraus (z. B. verbrauchte Kapazität, Kilometerstand ist dann nach dem Ausschalten wieder da). Außerdem gibts 8 analoge Eingänge (10bit) sowie 14 digitale Ein/Ausgänge, von denen 6 PWM können (d.h. 6 analoge 8bit-Ausgänge, wenn man einen Tiefpass dahinter schaltet). Programmiert wird in einer C-ähnlichen (oder ist es C?) einfach zu verstehenden Programmiersprache, das Programm wird einfach über USB hochgeladen, man braucht also keinen AVR-Programmer.

Die Platine (alle Bauteile bis 60V spannungsfest), auf die der Arduino aufgesteckt wird, hat nun folgendes an Bord:

• 5V/1A Schaltregler (direkt von der Batteriespannung), reicht eventuell auch zum Handy laden (nicht getestet)
• Strommessung über Shunt-Widerstand und INA169 am Analog-Pin A5 (Auflösung ca. 30 mA)
• Spannungsmessung über Spannungsteiler am Analog-Pin A6 (Auflösung ca. 60 mV)
• Pedalsensoranschluss (Digital, bisher elfkw und Goldenmotor getestet) am Digital-Pin 13
• Speichensensoranschluss (Reed, z. B. alter Fahrradtacho) am Digital-Pin 5
• Brushlesscontroller-Anschluss (PWM mit Tiefpass --> 0..5V Analog) am Digital-Pin 6
• 3 unbelegte analoge Eingänge auf der Platine
• 3 Digital-Pins + 3 Analog-Pins an RJ45-Buchse (gedacht für Poti, Gasgriff, Schalter, Bremse,...)
• 6 Digital-Pins an zweiter RJ45-Buchse (gedacht fürs Display)

Displays habe ich mittlerweile drei Stück probiert:

• Das 2x8 Zeichen-Display (nur 4x2 cm) EA DIPS082:

• Das Nokia 3310-Display (sehr vielseitig, nur 4,90€ z. B. bei komputer.de, Grafik und Text möglich, Schrift aber klein, trotzdem aktueller Stand)

• Das 2x16 Zeichen-Display EA DOGM162 (gibts auch als 3x16) mit dem Gehäuse, was Forumsuser damadi (tausend Dank nochmal) erstellt hat.

Das schönste und praktischste ist zweifelsohne das letztere, das billigste und vielseitigste ist sicher das Nokia - Geschmackssache.

Fehlt nur noch die Programmierung Für mich persönlich habe ich eine einstellbare Leistungsregelung (im legalen Bereich...) programmiert (Motor nimmt die am Poti eingestellte Leistung auf, sobald getreten wird) sowie eine Geschwindigkeitsbegrenzung, ein freigeschaltetes Daumengas und eine Abschaltung beim Bremsen. Auf dem Display (habe aktuell das Nokia) wird auch allerhand Krimskrams angezeigt . Prinzipiell ist alles möglich (Tempomat z. B., Drehmomentsensor am freien Analogeingang wäre auch ne Sache, die ich gerne mal testen würde, Kadenzsteuerung, ...) und mein Programm ist weit davon entfernt, perfekt zu sein (Nichts hält so lang wie ein Provisorium). Wer also nachbauen will sollte selbst Hand am Programm anlegen und seine eigenen Wünsche verwirklichen. Meine Version des Programms stelle ich dafür gerne zur Verfügung, ich kann aber nicht jedem sein Wunschprogramm schreiben

Solange es mir noch Spaß macht zu löten und ich Zeit habe, können die fertigen Platinen mit Arduino von mir bezogen werden. Frage: Gibt es hier neben denen, die mich schon kontaktiert haben, noch mehr Interesse, sodass sich eine zweite Charge Platinen lohnt, wenn die Platinen, die ich noch habe (4, alle reserviert) weg sind?

PS: Das ganze läuft bei mir seit 1400 km mit Arduino, die letzten 500km mit der Nano-Platine, problemlos an meinem Rad mit elfkw-Motor und Brushlesscontroller.

 

[Walter S.]

AW: Arduino Pedelec Controller

welchen Controller verwendest Du dafür?
Kann man sich irgendwo Schaltung und Programm angucken?

 

[jenkie]

AW: Arduino Pedelec Controller

Es ist ein Arduino Nano http://www.arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardNano

Schaltung und Programm werde ich hier noch reinstellen, aber heute komme ich wahrscheinlich nichtmehr dazu.

Eine alte Version des Programms und einen rudimentären Schaltplan noch mit dem UNO kannst du dir aber heute schon hier anschauen: https://www.pedelecforum.de/forum/s...Umbau-mit-programmierbarem-Arduino-Controller

 

[Walter S.]

AW: Arduino Pedelec Controller

mit Controller meinte ich den Motorcontroller,
aber auf deinem Schaltplan ist's ja zu sehen (11kw)

 

[jenkie]

AW: Arduino Pedelec Controller

Ah, sorry Ja es ist der elfkw-Motortreiber. Es sollte aber jeder 5V-Gasgriffgesteuerte Controller gehen.

 

[jenkie]

AW: Arduino Pedelec Controller

So, im Anhang einmal die Pinbelegung für die Anschlüsse auf dem Board. Blau = Signalleitung. Hier könnt ihr auch die Anschlussbelegung für die verschiedenen Displays entnehmen.
Die Pullup/Down-Widerstände werden normalerweise nicht benötigt, da der Arduino interne, per Software schaltbare 10k Pullup/Down-Widerstände hat! Nur R13 muss bei den mir bekannten Pedalsensoren ca. 1,5 kOhm betragen, da der Pullup auch eine LED auf dem Arduino-Board treiben muss.

In der Zip-Datei ist das Programm in zwei Versionen für die beiden Displays. Hier ist beschrieben, wie man das Programm auf den Arduino bekommt und allgemein mit einem Arduino umgeht: http://arduino.cc/en/Guide/HomePage

Am Schaltplan bin ich dran

viele Grüße
Jens

Edit: Schaltplan ist jetzt auch dabei. Ist nicht schön, da ich mich erst bei der Pinreihenfolge vertan hatte - es kann nur besser werden

 

[Fumpini]

AW: Arduino Pedelec Controller

Das Nokia ist zwar nich das alles schönste Display aber mit etwas Glück findet man einen billigen Fahrradcomputer zum Ausschlachten. Da kann man dann hervorragend die Nokias einbauen. Wasserdicht und in der Regel sogar noch ein paar Knöpfe zur Bedienung drann.

Lg Fumpini

 

[beckihawaii]

AW: Arduino Pedelec Controller

Ich finde dein Projekt richtig gut und beabsichtige mir eine ganz ähnlich Schaltung aufzubauen. Deine Schaltung ist ja schon gut am laufen, so daß es keine Sinn machen würde, etwas neues zu erfinden. Oder mal anders ausgedrückt: Ich habe keine Ahnung wie z.B. ein PAS Sensor funktioniert und würde es allein wohl auch nicht schaffen, die Schaltung selber zu konstruieren.

Hast Du mal darüber nachgedacht, das Display und die Schalter-/Potieingänge über I2C Bus an den Arduino zu übertragen? Hätte Vorteile da weniger Kabel, andererseits kann ich nicht abschätzen, wie schnell der Bus ist ob und die Darstellung auf dem Display zu langsam wird.

Ich wollte dich fragen, ob Du die Werte der Bauteile als Liste zur Verfügung stellen könntest, da ich im oben abgebildeten Schaltplan einige Werte nicht ablesen kann, da Werte und Beschreibung übereinander liegen.

Hast Du eine gute Quelle für den INA 169?

 

[jenkie]

AW: Arduino Pedelec Controller

I2C ist gar kein Problem, es gibt ja Displays, die mit I2C ansteuerbar sind. I2C ist für ein Pedelec mehr als ausreichend schnell. Aber wenn du die Schalter/Potis per I2C übertragen willst, dann müssen eben diese auch I2C "sprechen" können. Da ein normaler Schalter aber kein "I2C" kann, muss vorne auch noch ein Mikrocontroller / Arduino an den Lenker, das wäre mir zu aufwändig. Prinzipiell aber kein Problem.

Quelle für den INA169 ist Bürklin (https://www.buerklin.com, auch für Privatmenschen) - ein 1A, ur-bayrischer Teilehändler .

Gestern sind die neuen Platinen mit FET-Abschaltung (ich habe mir die Freiheit genommen, die Schaltung von Christian https://www.pedelecforum.de/forum/showthread.php?3880-Bauanleitung-Einschaltstrombegrenzung-(-quot-Antiblitzschaltung-quot-)&highlight=antiblitzschaltung zu integrieren...ich hoffe das geht in Ordnung) und nutzbarem I2C angekommen. Ich werde die am Wochenende testen und dann die bisherigen Interessenten kontaktieren, damit die Winterbastelei losgehen kann. Wenn du willst kannst du auch mit aufs Boot springen und eine fertige Platine (oder nur Platine + Bauteilbeutel) haben. Die Bauteile + Versand kosten mich jetzt ca. 25-30€ (ohne Arduino), das werde ich aber nochmal genau zusammenrechnen.

 

[Kraeuterbutter]

AW: Arduino Pedelec Controller

ein Mikrocontroller / Arduino an den Lenker

der Arduino Nano passt sogar in den Lenker rein

 

[rionoir]

AW: Arduino Pedelec Controller

...Gestern sind die neuen Platinen mit FET-Abschaltung (ich habe mir die Freiheit genommen, die Schaltung von Christian https://www.pedelecforum.de/forum/s...schaltung-quot-)&highlight=antiblitzschaltung zu integrieren...ich hoffe das geht in Ordnung) und nutzbarem I2C angekommen. Ich werde die am Wochenende testen und dann die bisherigen Interessenten kontaktieren, damit die Winterbastelei losgehen kann...

Subbr! *freu*

 

[Christian]

AW: Arduino Pedelec Controller

(ich habe mir die Freiheit genommen, die Schaltung von Christian https://www.pedelecforum.de/forum/showthread.php?3880-Bauanleitung-Einschaltstrombegrenzung-(-quot-Antiblitzschaltung-quot-)&highlight=antiblitzschaltung zu integrieren...ich hoffe das geht in Ordnung)

Ja, warum nicht. Im übrigen hat das Teil mehrere Väter.

Für einen Einsatz am Controller hätte ich es modifiziert. Wie sieht Dein Schaltbild aus?

Gruß,

Christian

 

[beckihawaii]

AW: Arduino Pedelec Controller

Jenkie, ich bin bei der Winterbastelei dabei. Halte mich am laufenden über deine neue Platine. Würde sofort eine bestückte Platine nehmen. Echt prima, was Du auf die Beine stellst.

Für die Bedienelemente am Lenker wollte ich einen AD Wandler mit I2C einsetzen (z.B. ADS1114 4 Kanal oder MAX127 8 Kanal). Dann wollte ich noch zwei Temperatursensoren via I2C anschließen um die Außentemperatur und Akkutemperatur (im Winter) im Auge zu behalten (z.B. LM75). Eventuell noch eine Real Time Clock, die es ja auch vie I2C gibt (DS1307 oder PCF8583). Ich möchte ja pünktlich am Arbeitsplatz ankommen. Dies läßt sich ja alles nachrüsten. Und als Krönung noch einen Neigungssensor, um den Motor beim Bergabfahren automatisch auszuschalten bzw. beim Bergauffahren die Leistung zu steigern. Diesen habe ich aber noch nicht als I2C Ausführung gefunden.

Was noch fehlt wären eine schaltbare Spannungsquellen am Lenker für 7,2V 0.5A für die Beleuchtung, und 5V für USB zum Handy auflanden und zur Garmin Navi Versorgung (Verbrauch noch unbekannt) und eventuell für 8V für einen Weldempfänger.

Wieviel Strom liefert der eingesetzte 5V Wandler mit der verwendeten Iduktivität?

Ich habe mich selber mal um Induktivitäten bemüht und mußte feststellen, daß diese schlecht in der notwendigen Qualität zu bekommen. War schließlich bei bei den Power Induktivitäten von Fasttron (die es ja auch bei Brückin gibt) mit 330mü und glaube 0,5Ohm gelanden, um die 7,2V bei 0,3-0,4A zu liefern.

Danke für den Tip mit Brücklin. Der INA169 bei RS elektronik kosten mit 8,70 dort einiges mehr als bei Brücklin.

In der aktuellen ct Zeitung ist ein Artiekl darüber, wie man ein Android Handy mit dem Arduino koppelt. Hört sich alles sehr interesant an, was dort geschrieben ist. Leider muß man sich auch wieder in vieles Einarbeiten (Eclipse, Programmier Library, neue Hardware...). Andererseits könnte der Android die Navi und Bedienfunktion übernehmen und das Handy wäre immer aufgeladen. Wäre auch ein prima Einschaltschutz für das Fahrrad. Nur sollte man das Android nicht am Fahrrad vergessen

 

[marc b.]

AW: Arduino Pedelec Controller

Ich würde gern auch mitmachen, hab zwar keinen Plan aber Lust drauf Ich hätte gern eine fertige Platine

 

[jenkie]

AW: Arduino Pedelec Controller

Sorry, dass ich mich jetzt erst melde - war unterwegs und werde auch die nächsten Tage kaum Zeit haben.
Im Anhang Schaltplan und Pinbelegung von Version "1.1".
Was ist neu gegenüber Version 1.0:

*I2C funktioniert
*PAS und Radsensor auf Interrupt gelegt -> keine Probleme mit Rechenintensiven Programmen
*SPI-Displays möglich (6 Pins für die Kommunikation -> 2 freie Pins am RJ45-Port für Schalter)
*FET-Antiblitz-und-Abschaltung

@ Christian: Wie hättest du die Schaltung modifiziert? Wie du im Schaltplan siehst, ist das einfach die Schaltung aus deinem ersten Post im verlinkten Thread - das funktioniert bei mir sehr gut. Am liebsten wäre mir eine Lösung, um "+" zu schalten statt "-", denn dann könnte man den Saft ohne Zusatzaufwand auch vom Arduino abschalten lassen. Vielleicht hast du ja einen Vorschlag für Version 1.2, die, so wie es im Moment aussieht, 2012 wohl kommen muss.....

@ beckihawaii: Erstmal kleine Brötchen backen Der 5V-Regler selbst ist auf 1A ausgelegt - die Spule hat 100 µF, 750 mA max., 0,23 Ohm. Insgesamt würde ich dem Regler aber nicht mehr als 500 mA abverlangen um sicher zu gehen, dass 5V auch 5V bleiben. Am Neigungssensor bin ich dran - mein Rad kann jetzt immerhin schon 3 Achsen Beschleunigung und Magnetfeld messen (über I2C). Im Stand funktioniert das auch schon perfekt, aber nicht bei ruckeliger Fahrt. Ich werde hier berichten, wenn ich was brauchbares programmiert bekomme.

@ marc: hast gleich ne PN

 

[finnzwerg]

AW: Arduino Pedelec Controller

Das Projekt hört sich richtig interessant an!
Super finde ich die integration der Antiblitzschaltung, im Vergleich zum recht einfach aber höchst effektiv!

In naher Zukunft (So ab Januar) hätte ich auch starkes interesse an so einer Platine!
Aber erstmal muss ich meinen Falschenakku (48V 8,8Ah) fertig machen.

Eine Anzeige übers Smartphone wäre natürlich richtig praktisch! Leider kenne ich mich da überhaupt nicht mit aus.
Mikrocontroller programmieren kriege ich dagegen (zumindest die leichten Sachen) gut hin.
Wenn du noch gefräste Platinen brauchst kannst du mir einfach eine PM schreiben

Viel Erfolg beim testen der Platine.


Gruß Finn

 

[Gudereitler]

AW: Arduino Pedelec Controller

Hallo Jenkie,
guter Ansatz und ich hätte evt. auch Interesse.
Wie beckihawaii
schon anmerkt, würde ich da auch noch ein paar Sensoren anschließen und auf jeden Fall RTC
Anstatt dem 1A Regler könntest du gleich einen 3A Regler vom Typ LM2576 nehmen damit man etwas Reserven hat.

 

[jenkie]

AW: Arduino Pedelec Controller

...und hier noch die Programme für Version 1.1 im Anhang Das DOGM-Display über SPI zu betreiben (und dabei Pins zu sparen) habe ich noch nicht ausprobiert - dafür gibt es aber z. B. hier schon eine Library.

@finnzwerg: gefräste Platinen sind sicher für die DOGM-Displays als Adapterplatine vom Kabel zum Display interessant - für meine zwei verbauten Displays hat mir glücklicherweise damadi welche gefräst

@Gudereitler: Ich kann gerne den 1A-Regler nicht einlöten und du besorgst dir selbst den LM2576 + eine passende Induktivität. Platinentechnisch passt es wahrscheinlich. Ich habe bisher davon abgesehen, den 5V-Teil stärker zu machen, weil es dann 1. teurer, 2. größer und 3. gefährlicher wird (3A über RJ45-Stecker zu leiten, oder irgendwo aus Versehen kurzzuschließen ist schon weniger feierlich, als 500mA). Ich würde deshalb eher dazu raten, Spannungen zum USB-Laden oder für Lampen nicht auf einem eierlegenden Wollmilchsaucontroller zu erzeugen, sondern extern.

 

[marc b.]

AW: Arduino Pedelec Controller

Vielen Dank für die Platine, bin gerade am basteln und das Display läuft ich habe aber Schwierigkeiten bei der Belegung der 2. RJ45 Buchse, auch aus dem Code werde ich nicht recht schlau. Könnte sich jemand opfern und die Belegung hier posten (für DAUs) müsste Poti, Bremse und Gas sein. Danke

 

[karsten]

AW: Arduino Pedelec Controller

Vielen Dank für die Platine, bin gerade am basteln und das Display läuft ich habe aber Schwierigkeiten bei der Belegung der 2. RJ45 Buchse, auch aus dem Code werde ich nicht recht schlau. Könnte sich jemand opfern und die Belegung hier posten (für DAUs) müsste Poti, Bremse und Gas sein. Danke

Da bist Du schon ein wenig weiter als ich. Ich hab bis jetzt nur den Nano mal programmiert.

Aus dem Code kann ich folgende verwendete Pins entnehmen:

int throttle_in = A4;      // Throttle read-Pin
int switch_thr = 3;          //Mode_Switch read-Pin
int brake_in = 2;         //Brake-Pin

Also
A4: Gasgriff
D2: Bremse
D3: Schalter Mode Umschaltung zw. PAS & Gasgriffbetrieb (Bin mir aber beim schnellen Querlesen des Codes nicht sicher, ob das final ausprogrammiert ist. Es gibt eine Variable Mode die zugewiesen wird, aber ich hab gerade nichts gefunden, wo sie denn abgefragt wird)

Viele Grüße
Karsten