Stromverbrauch Messen und Daten an Smartphone senden

Dieses Thema im Forum "Akkus, Batteriemanagement (BMS), Ladegeräte" wurde erstellt von LS90, 07.03.16.

Schlagworte:
  1. LS90

    LS90 Guest

    Hallo, Pedelec-Gemeinde!
    Das ist mein erster Beitrag hier.
    Ich habe mich angemeldet, da ich auf eine Idee für mein Studium gekommen bin.

    Zunächst: ich befinde mich im völligen Anfangsstadium für diese Idee. Ich würde mich auch auf dem Gebiet der Programmierung als Anfänger bezeichnen. (Habe einen Pi zuhause und mit dem auch schon mal etwas rumgespielt, aber nichts riesiges)

    Idee:
    Stromverbrauch mit einem frei programmierbaren Rechners (Ob Raspberry Pi, Arduino o.Ä. ist relativ egal) messen.
    Ich habe mir bereits den ForumController angesehen. Das ist für meine Idee jedoch eine Nummer zu groß, da ich ja auch nicht die Steuereinheit ansonsten anrühren möchte.
    Weiter sollen die Daten dann via Bluetooth an ein Smartphone gesendet werden können.

    Bis hierhin also die Frage an dieses Forum. In der weiteren Idee des Konzeptes soll der Energieverbrauch des Radfahrers ermittelt werden, indem z.B. Daten für den Kalorienverbrauch aus einer bestehenden App abzüglich der vom Pedelec subventionierten Energie gerechnet werden.

    Das ist alles erstmal nur eine Idee. Ich denke nicht, dass ich das aus dem Stegreif schaffen werde. Aber falls sich jemand bisher nur mit dem Stromverbrauch, den man als Datensatz weiterverwenedne kann, beschäftigt hat, würde es ja schon weiterhelfen.

    Vielen Dank
    Luca
     
  2. Ewi2435

    Ewi2435

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    Also solange es nur der stromverbrauch ist ist das leicht mit einem arduino und bluetooth modul realisierbar. Der rest dann als Programmierung ueber das Smartphone. Was aber schwerer und aufwändiger ist als die Programmierung eines Arduino.

    Alles weitere wuerde ich ueber den Controller auslesen weil doppeltes auslesen von Geschwindigkeit und anderen Messdaten irgendwie unnötig wäre.

    Mfg
     
  3. oxygen36

    oxygen36

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    Frag bei Bosch nach . Die verkaufen das schon seit einem Jahr an Kunden.
    https://www.connect-your-way.de/
     
  4. unsusi

    unsusi

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    Nun - ich hatte mal sowas aus Langeweile mit ein paar Zeilen Code und einem "Spark" gemacht. Die Platine nennt sich jetzt "Photon" und enthält ein WLAN-Modul, was man auch in einen "access point"-Modus schalten kann. Damit kann man sich dann verbinden (Android, Windows, Mac OS X, Linux, Windows, egal....) und mit etwas HTML-Gedöns Werte vom eingebauten, rudimentären Webserver abfragen. Im Gegensatz zu einem PI benötigen die Platinchen von Particle auch relativ wenig Strom. Guck mal hier:
    https://store.particle.io/?utm_source=homesite&utm_medium=Nav&utm_campaign=TopMenu

    Momentan warte ich auf eine kleine Lieferung "Electrons". Dort ist sogar eine (fast) weltweit funktionierende, vorausbezahlte GSM-Karte eingebaut, d.h. wenn kein WLAN vorhanden ist, kann man mit SMS arbeiten.

    Alternativ kannst Du auch die "Oaks" von Digistump nehmen (http://digistump.com/). Die sind ziemlich preiswert. Eventuell werden die schon von exp-tech oder watterott hier in Deutschland verkauft. Ansonsten musst Du in USA bestellen, 4-6 Wochen warten und 19% auf den Gesamtpreis drauf rechnen.

    So eine Mini-HTML-Seite kann dann am Ende in einem Webbrowser so aussehen:
    [​IMG]

    Die HTML-Seite greift per Javascript (ohne geht's nicht) auf die API von Particle.io zu und holt sich über diesen Umweg die Daten vom Digistump Oak oder Particle Electron. Anleitungen dazu gibt's z.B. bei docs.particle.io.
    Wenn die Daten empfangen wurden, werden sie in direkt in das HTML-Dokument geschrieben. Meist fummelt man am Design der HTML-Seite mehr herum als an dem Stück Code, der die Werte abholt und aufbereitet.
    Der Code für die Platinchen ist in einer Art "C" zu schreiben, wie für einen Arduino.
    Für WLAN-Funktionen gibt's eine Reihe von APIs. Über die APIs kann man dann auch Inhalte von Variablen "nach draußen" senden oder Funktionen anbieten, die man sogar "Internet-öffentlich" machen kann. Oder halt privat lässt.

    Zur Spannungsmessung kann man Bordmittel nutzen, also z.B. Spannungsteiler. Für die Strommessung nimmt man besser eine Hilfsplatine mit einem Strom-Mess-Chip. Gibt's für ein paar Euro.

    Da es sich um HTML handelt, kann man das in einem Webbrowser darstellen oder z.B. für iOS noch eine App drumherum basteln (wenn man einen Mac hat, um die App erstellen zu können), dann sieht es professionell aus.

    Wenn Du alles selber basteln willst, halte nach "Arduino" und "ESP8266" ausschau. Oder kaufe einfach son billigen Oak oder Photon.
     
  5. holgiB

    holgiB

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    @Luca: Die beste Idee die mir so spontan einfällt ist ähnlich wie die von unsusi:
    Raspi oder ähnliches Arm-Board nehmen, Linux drauf, Messgeraffel bauen und per kleinem Webserver (lighttpd) darstellen.
    Wenn du das Ding dann noch mit nem Mini WLAN-Dongle versiehst und einen Accesspoint konfigurierst, dann kannst du das Ganze unterwegs abrufen. Welche Werte du erfasst, hängt von deiner Phantasie und deinen Fähigkeiten ab. Gebastel mit nem Raspi in so nem Projekt setzt schon einiges an Linux-Kenntnissen voraus, aber ist auch ein schönes Lernprojekt. Mit ner Smartphone App würde ich mich erstmal nicht beschäftigen, wenn du nicht extreme Langeweile hast.

    Arduinos und andere Microcontroller sind sehr geil, aber nochmal ein anderes Kaliber als ein Raspi wo man zumindest ne herkömmliche Shell hat.
     
    Zuletzt bearbeitet: 09.03.16
  6. unsusi

    unsusi

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    Als Anfänger ist die Lernkurve bei einem Arduino anfangs steiler - weil man auf dem Gerätchen kein Betriebssystem installieren muss.

    Bei Raspi, Olimex, Beaglebone & Co muss man erst einmal ein Betriebssystem installieren und dann auch noch mit einem auf diesem Rechner installierten Editor klar kommen (klar, man kann auch per Terminalsession und "nano" arbeiten - aber das muss man auch erst einmal lernen).
    Wer einen Mac / Windows-Rechner hat und wenig Ahnung von Unix, kann mit einem Arduino oder ähnlichem wahrscheinlich flotter loslegen.

    Aber eigentlich sind die Dinger nicht so teuer - am besten ist, man schafft sich einen Raspberry UND einen Arduino UND einen Photon an ;)
     
  7. holgiB

    holgiB

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    Ja, das ist korrekt. Arduino und Raspi (und Konsorten) haben unterschiedliche Stolpersteine. Da ich geschäftlich Linux administriere und privat fast nur Linux nutze, kann ich eine gewisse Affinität nicht leugnen :whistle:

    Allerdings liegt bei beiden Varianten der größere Stolperstein in der Thematik Messen. So ein paar Kenntnisse in industrieller Messtechnik und/oder Regelungstechnik schaden definitiv nicht. (y)
     
  8. plutino

    plutino

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    google mal MHF-8020P. Das ist meiner Meinung nach ein Messboard, das ein Pretzelboard als Bluetoothsender benutzt. Dessen Werte müssten relativ leicht aufs Smartphone zu bringen sein. Die Messplatine erscheint mir jedoch relativ unförmig und groß.

    lg wolfgang
     
  9. plutino

    plutino

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    oh Irrtum, grad nachgelesen, das Pretzelboard connected über Wifi so wohl auch das Chinagerät. Eine Anleitung auf Englisch findet man wenn man auf der chinesischen Seite auf Download (Pfeil nach unten) geht.
     
  10. unsusi

    unsusi

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    Also nochmal zum Particle Photon, Digistump Oak oder Particle Electron und was man braucht:

    - Photon, Oak oder Electron ;)
    - Was, um den Strom zu messen. Gibt's als Chips oder kleine Module mit Platine drunter für diverse Strombereiche. Größere Bereiche bedeuten ungenauere Messungen. Einfach mal nach "ACS711EX" suchen: https://www.pololu.com/product/2452
    - GANZ WICHTIG bei solchen Modulen: die Versorgungsspannung muss zu Photon, Oak und Electron passen. Meist ist es 3V3.
    - Spannungsversorgung. Entweder nehmen die Boards 5V (bzw. 5,15V) per USB auf, was dann intern auf 3,3V umgesetzt wird oder die Boards haben irgendwo einen 3V3-Anschluss. Da muss man dann zusehen, dass man irgendwo eine Spannung herbekommt, die man mit einfachen Step-Down-Reglern runtersetzen kann.
    - Zur Spannungsmessung bedient man sich eines Spannungsteilers. Einfach im Netz nach "Arduino Spannungsmessung Spannungsteiler" suchen. Braucht man zwei Widerstände und eventuell noch ne Zenerdiode für.
    - Das "OUT" des Strommessmoduls wird an einen analogen Eingang von Photon, Oak oder Electron angeschlossen. Das Strommessmodul liefert analog zum Strom eine Spannung in einem engen Bereich, der im Datenblatt aufgeführt ist. Im o.g. Modul sind es 90mV/A. Wenn man also mit dem Photon an einem analogen Eingang 200mV misst, dann bedeutet es, dass gerade ca. 2,22A durch das Strommessmodul gehen.
    - EBENFALLS WICHTIG: die maximale Spannung. Das o.g. Modul verpackt maximal 30V. Für höhere Spannungen muss man sich andere Module suchen.
    - Alternativ kann man natürlich den Strom auch per Shunt messen. Ich find die Messung per fertigem Modul aber bequemer.
    - Der Code zum Messen der Spannung an einem analogen Eingang ist fast ein "no-brainer". Beim Arduino geht's per analogRead(): https://www.arduino.cc/en/Reference/AnalogRead. Dabei muss man beachten, dass unterschiedliche Hardware unterschiedliche Auflösung haben kann, also ein Arduino hat 1024 "Eingangsstufen", eine andere Hardware könnte z.B. 2048 oder 4096 Stufen haben. Diese "Stufen" muss man wiederrum mit der Eingangsspannung am analogen Port gleich setzen und schon hat man einen Stromwert. Wenn der Strommesssensor also +/- 15A misst, dann ist die Hälfte der Versorgungsspannung "0 A" (sofern ein Datenblatt nix anderes sagt), d.h. das Modul schickt 1,65V raus, die am analogen Port z.B. eines Arduinos ankommen. Dort wird dann aus der Spannung ein Wert zwischen 0 und 1023. Auch da ist das Datenblatt wichtig. Wenn der Arduino mit 3V3 betrieben wird, dann ist die maximale Spannung von 3V3 gleich dem Wert 1023. In dem Beispiel würde jetzt wahrscheinlich ein Wert von 512 ausgelesen werden. Dann weiss man, dass 512 = 0A sind. Kleinere Werte von 0 bis 511 sind dann -15A bis 0A, größere Werte von 513 bis 1023 entsprechen ca. 0A bis 15A. Alles halt nur für den gegebenen Sensor, die gegebene Eingangsspannung und den gegebenen "Stufen" eines Arduinos. Anhand der verbliebenen "Stufen" (512) kann man dann auch sehen, dass das ganze für eine genaue Messung im Milliamperebereich nix taugt. Die Auflösung in der Konfiguration liegt bei ca. 30mA (15A / 512 Schritte = 0,03A pro Schritt). Plus die Ungenauigkeit der Messung selbst, etc.
    Will man es genauer haben, braucht man ein Messmodul mit engerem Strommessbereich und eine Hardware, die höher auflöst, also z.B. 4096 "Stufen" oder mehr.

    Jedenfalls kann man dann mit ein paar Zeilen Code und ein paar Drähten, einem Strommessmodul und ein paar Widerständen Strom und Spannung messen. Die o.g. Hardware-Platinchen haben alle mindestens WLAN und bieten einen "access point"-Modus (SoftAP oder sowas) an, womit man sein Handy verbinden kann. Eventuell ist auch Bluetooth LE an Board. Aber WLAN geht am einfachsten, weil man dann ebenfalls mit ein paar Zeilen Code einen Mini-Webserver schrauben kann, mit dem sich der Webbrowser des Handys verbinden lassen kann.

    Eventuell kann man die Messungen verfeinern, indem man ein fertiges Strom-/Spannungsmessmodul mit LED-Anzeige (Chinaware für ein paar Euro) kannibalisiert und guckt, ob man z.B. statt der LED das Teil an einen Photon anschliessen und "analogRead()" nutzen kann.

    Eventuelle Messfehler am analogen Eingang kann man dadurch kompensieren, dass man seine Schaltung mit einer auf Arduino/Photon/Oak vorhandenen Referenzspannung "eicht". Mitunter reicht auch ein genaues Voltmeter, um im Code einen Korrekturwert einzubauen.
    Bei meinen Experimenten war's etwas komplizierter. Ich habe eine Messreihe von 10 Messwerten erstellt, also den Strom vom Messmodul und von einem genauen Amperemeter messen lassen und daraus eine Tabelle erstellt. Aus der Tabelle habe ich ein Diagramm machen lassen und quasi durch Ablesen Nullpunkt und Steigung der daraus resultierenden Graden ermittelt - damit hatte ich eine Miniformel für Korrekturwerte. Je nach eingesetztem Messmodul musst Du so eine Korrektur auch vornehmen.

    Den ganzen Krempel kann man auf einem Mini-Breadboard aufbauen und testen und später auf einem "Perma-Proto-Board" (eine Platine, die wie ein Breadboard aufgebaut ist) fest zusammenlöten. Oder ein Platinchen in 5cmx5cm selber entwerfen (z.B. mit "fritzing") und bei "Dangerous Prototypes" für ein paar Euronen ätzen lassen. 5 gleiche Platinchen kosteten mich ca. 10,- Euro. Dauert aber 4 Wochen, bis man die hat.

    Ist alles kein Hexenwerk. Durch den geringen Preis für die Hardware und einem Aufbau auf einem Breadboard kann man sich auch mal Fehler leisten (ein verkokelter Raspi ist schon teurer). Ich hab für den Stromsensor mehr bezahlt als für den Photon. Arduino-Nachbauten gibt's auch schon ab 5,- Euro (Arduino nano reicht schon).

    Bluetooth ist übrigens schon wieder schwieriger. Die Hardware ist zwar billig und flott angesprochen, aber der Gegenpart, also das, was die Werte auf dem Handy entgegennimmt, muss meist selber programmiert werden. Also App für Arduino oder iOS oder Windows Phone basteln.
     
  11. torcman

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    Seit 5 Jahren gibt es
    Suche Mars unter
    http://www.speedict.com/
    Und lese die pdf für die App.

    Es ist gleichzeitig ein Datalogger und ein LiveView von
    Spannung
    Strom Motor und Reku
    Leistung Motor Reku
    Ah Motor
    Ah Reku
    Minimum Volt
    Maximum Ampere
    Dazu noch 4 Sensoren: Speed Temp TF
    Das BT tut bei mir über 2 Wände und zirka 8Meter
    Edit.
    Alle Daten sind mit GPS Postion verknüpft. Auffahrten auf den Berg können somit sehr einfach analysiert werden.
     
    Zuletzt bearbeitet: 13.03.16
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  12. marci

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    Der speedict hätte ja auch ein wunderschönes smart BMS ähnliches datenlogger, das im Prinzip neben BMS ja auch noch den Stromverbrauch usw. Ausgeben könnte.. Habe leider gehört, das es immer wieder an der Qualität mit dem Produkten hapert. Oder ist das mittlerweile nicht mehr so?
     
    Zuletzt bearbeitet: 16.03.16
  13. torcman

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    Wenn Du so gehörst hast dann darfst du es nicht benutzen. Klar. Nicht kaufen. Alle diese Dinge, Turnigy, Dataloger etc sind Spielzeuge. Keine Messgeräte in eigentlichen Sinne. Schatzeisen. Wenn du was professionelles kaufen willst, dann musst du das 10 fache ausgeben.
     
  14. marci

    marci

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  15. adandt

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    Ich wollte mir das Cobox Wattmeter bestellen, aber das von dir verlinkte speedict Mars gefällt mir besser.
    Ist dir bekannt, ob der Wert in beide Richtungen gleich genau ist?
    Eine möglichst kleine Messunsicherheit ist für meinen Bedarf nicht so wichtig, aber die Werte von Verbrauch und Reku sollten auf jeden Fall vergleichbar sein.
     
  16. torcman

    torcman

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    ja, ich habe vor einigen Wochen das gelieferte Mars Exemplar (2011 benutzte ich ein anderes) kurz fuer mich ausgemessen. Nichts besonders, als sozusagen Eingangskontrolle fuer mich - aber vlt hilft Dir auch.


    hier zB +3.2A und -3.7A
    • bis 1020s: Messung des Ri waehrend Ladens 3.2A mit 15s Pause
    • nach 1020s: abfallende Leerlaufspannung; Messung des Ri mit 10.0 Ohm Last und 6s Puls

    das Rauschen gefaellt mir nicht (ab 600s koennte? ein Banana-Stecker Kontakt Problem sein - habe nicht weiter untersucht, sondern alle Stecker verbessert)

    Mars-BionX-charge1.png


    dann habe ich das Rauschen untersucht:

    Abfallende 37V Akku-Spannung - sollte absolut ruhig verlaufen
    Speedict-Rauschen.png

    Zu Deiner Frage:

    Motorstrom Genauigkeit:
    Speedict-Mars-Motorstrom-Rauschen.png

    Rekuperationstrom (Regen) Genaugkeit
    Speedict-Mars-Rekustrom-Rauschen.png

    Diese Ungenauigkeiten und deren Verteilung ist typisch fuer ein Schaetzeisen, nicht fuer ein Messgeraet. Man erkennet das der Bereich +100A bis -100A mit einem einfachen ADC ueberstreichen will. Da ich meistens mit 3-5Wh/km, also um 3A Strom fahre, ist mir der Bereich wichtig.

    Leider in diesem Bereich gibt es +/-0.1A Abweichung bei Motorstrom und +0.1 - 0.2A Abweichung bei Reku.

    Spannung:

    im Bereich 30 bis 48V Abweichungen - ist OK
    max =+0.095V
    min=+0.010V

    Ich hoffe du kannst Dir daraus Deine Meinung bilden. Fuer das Schaetzen des Motor/Rekustroms mit einer Genauigkeit von zirka 3% bei diesem Exemplar (0.1A zu 3A) ist es OK. Temperatur Abhaengigkeit habe ich nicht untersucht.

    Noch ein Punkt:
    im Datenblatt wird 60mA als Versorgungstrom angegeben. Das waere mir persoenlich zuviel.

    Bei mir waren es (38V vom Akku)
    11mA - BT aus
    13.3mA - BT zu Handy an (LiveView on).

    Ganz gut gemacht: LiveView mit GPS-Position auf der Karte
    Garphic-Data.png

    die gesammte App ist sehr gut gemacht:
    weitere Info in
    speedict-mars-client-rev-1-0-0.pdf

    DataLogger
    Dieser nimmt die Daten immer auf, wenn der Mars Spannung sieht. Per Handy kann man einen neuen Satz starten, andere loeschen. Den Datensatz uebertraegt man per BT aufs Handy. Nach der Uebertragung kann man sich die Daten auf dem Handy graphisch anzeigen.

    Diese Daten kann man dann per Internet auf dropbox, oder Speedict Server legen (nach Anmeldung). Oder einfach zum PC per USB schicken.

    hier noch eine DataLogger Testaufnahme, um das Rauschen besser zu beurteilen - gruen=Strom, blau=Spannung
    BionX-last-10-Ohm.png
     
    Zuletzt bearbeitet: 18.03.16
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  17. Papa_Balu

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    Ich wird mir auch so ein Schätzeisen gönnen. :rolleyes:
     
  18. torcman

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    wie Du weiss habe ich immer den PowerLog6s + Garmin (barometrische Hoehe) benutzt. Das war immer ein bisschen tricky die Daten vom Garmin mit den Daten vom DataLogger genau (+/-1s) zu synchronisieren. Hier sind beide Informationen synchron - das ist fuer mich wichtig. Das heisst ich kann genau jede Steigung und deren momentanen Strombedarf genau nachtraeglich im MATLAB berechnen/zeigen.

    Was mich ueberrascht hat, ist der LiveView Umfang. Man kann sich das Diplay voellig frei zusammenstellen (auch 8 Zeillen a 2 Parameter). Auch graphische Darstellung gemischt mit Zahlen ist moeglich. Die App laeuft gut im Hintergrund, hinten oruxmaps mit andromaps. Schaltet man zu der App, sind die Daten (zB Motorleistung, Rekuleistung oder Strom, Reku-Ah, Motor-Ah) sofort sichtbar.

    Aber - das Ding kommt voellig ungeschuetz, nur in einer Schrumpfolie.

    Hier die Lieferung, mit Temperatur und Speed Sensor :
    Speedict-Mars-lieferung.jpg


    Meine Empfehlung ist eine kleine harte Box um die Elektronik zu bauen, damit nicht der erste fliegende 3mm Stein den Prozessor hinter der 0.5mm Folie zerschlaegt. Wasserfest soll man es auch machen. Ich ueberlege es mir noch ob ich nicht den Speedict Mars direkt in den BionX Akku reinbaue.
     
    Zuletzt bearbeitet: 18.03.16
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  19. adandt

    adandt

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    Genau das war mein Plan mit dem Cobox Wattmeter. Wenn ich mir den Mars kaufe, dann kommt er auf jeden Fall ins Batteriegehäuse.
    Aktuell überlege ich noch, ob ich das Geld in den Sparstrumpf für den D-Motor stecke (immerhin 75€).
    Mein Verstand sagt "Sparstrumpf" mein Spieltrieb "Mars bestellen"...
     
  20. torcman

    torcman

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    aber dann direkt zwischen der BMS-Platine und der Akku Buchse. Sonst saugt dir der Mars dein Akku leer.

    Er wird mit Strom versorgt nur wenn Du an den Konsole das System einschaltest. Gleichzeitigt startet er das data logging- genau wie es sein soll. Du must zu diesem Zeitpunkt gar nicht das Handy dabei haben!

    Du kannst erst nach der Fahrt, oder nach der 5ten Fahrt, das Handy mit dem Mars verbinden und Daten transferieren, zuerst zum Handy, dann weiter.

    Hat man Handy sowieso aufm Lenker, weil man zB oruxmaps benutzt (meine Benutzung), kann man das LiveView starten und bei Bedarf es als Vordergrund App auf dem Display sich die gewuenschten Parameter anzeigen. Somit spart man sich einen extra PowerMeter fuer den Motor/Rekustrom/Leistung, was ich vorher hatte.

    Was mir nicht gelungen ist: Zahlen von Mars direkt in oruxmaps anzuzeigen. Das hatte ich auch nicht wirklich erwartet, weil der Mars ueber BT eben mit der Mars App verbunden ist. Gleichzeitig mit orux verbinden gelang es mir nicht. Mit entsprechende SW Aenderung muesste es aber moeglich sein.
     
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