PAS-Sensor für Elektrofahrrad, eigene Konstruktion

 
Elektrofahrräder erobern unsere Straßen und Radwege. Werkskonstruktionen sind sehr ästhetisch und oft genau durchdacht. So präzise, dass der Preis ihres Kaufs und dann die Kosten für Wartungsdienste abschrecken können. Diese Situation ist förderlich für den Bau eigener Konstruktionen, normalerweise sprechen wir von der Selbstelektrifizierung klassischer Fahrräder. Ich habe das Fahrrad auch an eine Version angepasst, die von einem kleinen Hilfsmotor unterstützt wird. Es fährt sich schön, aber die "Chinesische Herkunft" der auf dem Markt erhältlichen Bausätze (Regler, PAS-Sensor, Steuergeräte etc.) macht einige Probleme beim Inbetriebsetzen und Nutzung vom Elektrofahrrad.
 
In meinem Fall, bildete chinesischer PAS-Sensor das Problem, der zusammen mit dem KT 36/48V Sinus 12A Controller arbeitet. Die Symptome waren, dass der Motor sowohl beim Vorwärts- als auch beim Rückwärtstreten startete. So steht man zum Beispiel höflich an einer roten Ampel, tritt sorglos rückwärts auf die Pedale und das Rad fängt von alleine an zu fahren Es gibt einige Informationen im Internet über diese Probleme mit der Erkennung der Drehrichtung der Tretlagerwelle, man muss nur wissen, welcher PAS-Sensor für ein bestimmtes Steuergerät geeignet ist. In meinem Fall hatte ich, trotz vorhandener Richtungspfeile sowohl auf der Scheibe mit 12 Magneten, als auch auf dem Sensor selbst, die erwähnte Motorunterstützung beim Drehen der Tretkurbel sowohl nach vorne als auch nach hinten, obwohl das Ganze ein kompletter Satz war. Ich werde auch die Farben der Kabel weglassen, die im Kabelbaum dieses Sensors verwendet werden, die Chinesen haben die Masse mit... gelb markiert. Natürlich keine Unterlagen.
 
Also beschloss ich, ein bisschen zu basteln und einen eigenen, kleinen PAS-Sensor zu bauen, der so funktioniert, wie er sollte, d. h. nur dann eine Rechteckwelle erzeugt, wenn die Tretkurbel nach vorne gedreht wird. Zuerst hatte ich vor, es auf Attiny13 zu machen, aber es stellte sich heraus, dass der Aufbau auf klassischen CMOS-Digitalschaltungen schneller geht (ich werde irgendwann auf die Attiny-Version zurückkommen). In dem beschriebenen Aufbau habe ich zwei identische TLE4905L Hall-Sensoren verwendet, es sind unipolare Sensoren, d. h. sie reagieren nur auf einen Pol des Magnetfeldes. Außerdem sind sie sog. digitale Sensoren, einschließlich integrierten Schmitt-Trigger (d. h. sie erzeugen TTL-Signale). Ganz einfach besteht die ganze Idee darin, die steigende Flanke in den Wellenformen beider Sensoren zu erkennen und nur dann ein Rechtecksignal zu erzeugen, wenn die steigende Flanke von Sensor A schneller kommt als die von Sensor B. Damit dies korrekt funktioniert, müssen beide Hall-Sensoren ausreichend voneinander entfernt sein. Meine Magnete am Rad haben einen Abstand von 15 mm und die Hall-Sensoren sind etwa 5 mm voneinander entfernt. Die Praxis hat gezeigt, dass dies eine gute Anordnung ist.
 
Lassen Sie uns klar sein, dies ist ein Mini-Projekt. Unten ist ein Schaltplan der auf der Steckplatine getesteten Schaltung und das Muster der Platine mit identischen Abmessungen wie mein chinesisches Modul, die Löcher für die Befestigungsschrauben stimmen ebenfalls überein. Meine Absicht ist es, einfach ein neues Modul anstelle des originellen einzuschrauben.
 

 
Diese Version basiert auf dem klassischen Doppel-D-Flip-Flop, von dem wir nur die Hälfte der Schaltung verwenden. Kleinere Single-D-Flip-Flops in SC70-6 Gehäusen sind auf dem Markt erhältlich, aber unter Heimbedingungen ist es schwierig, eine Platine mit so feinen Lötpunkten und Leiterbahnen herzustellen. Hier haben wir einen Abstand von 1,27 mm für den CMOS-Chip und 0603/1206 für die diskreten Elemente. Doppelseitige Platine, mit einem Masseauslauf auf der Seite der Hall-Sensoren, und die Löcher für die Beine dieser Sensoren haben abgefrästes Kupfer, damit die gegossene Masse die Stifte nicht kurzschließt (ein alte Lösung der Funkamateure). Alle Bauteile sind auf der Unterseite aufgelötet, nur die Hall-Sensoren (ich hatte sie nur für Durchsteckmontage) sind auf der Oberseite montiert. Außerdem haben wir noch zwei Durchsteiger für diese gegossene Masse und das wäre es. Die Stromversorgung erfolgt wie im Original über den PAS-Kabelbaum des KT-Controllers. Ich habe die Spannung des hohen Zustands am Ausgang gemessen, sie beträgt 4,3 V (na ja, warum nicht 5 V, was meint Ihr?).
 

 

 
Für kognitive Zwecke kann man auch eine Version mit Hall-Sensoren im SOT-23-Gehäuse bauen, was eine weitere Miniaturisierung ermöglicht. Aber jetzt zurück zum aktuellen Prototyp. In meinem Fall habe ich neben dem korrektem Funktionieren von der Elektronikseite eine geringere Dicke des gesamten Moduls erhalten (ca. 5-6 mm bei 8,5 mm im Original). Das ist wichtig für Fahrräder mit Octalink Kurbel (wie hier der Fall), da ist wirklich sehr wenig Platz zwischen dem Kettenblatt und dem Tretlagergehäuse. Das fertige Modul funktioniert richtig bei unterschiedlichen Bewegungsgeschwindigkeiten des Magneten, nach dem Übergießen mit Epoxid-Klebstoff (zum mechanischen Schutz und gegen Umwelteinflüsse) hat es bereits ca. 8000 km überstanden.
 

Wie üblich stelle ich im Forum ein komplettes Materialset zur Verfügung, also eine Leiterplatte (Unterseite, Sicht von der Oberseite).
 
Natürlich sind Modifikationen der Schaltung möglich, für mich reicht der Ausgangsstrom von 10 mA aus, um den Eingang des Kuteng-Controllers zu anzusteuern. Wenn jemand von Euch ein einfaches Flip-Flop in diesem kleinen Gehäuse verwendet, stehen euch bis zu 24 mA Ausgangsstrom zur Verfügung.

Natürlich stimme ich der Verwendung aller oben genannten Materialien für private Zwecke zu, aber ich stimme nicht zu, sie ohne meine Zustimmung für kommerzielle Zwecke zu verwenden. Ich selbst betrachte dieses Thema als reines Hobby und habe nicht vor, eine Million Dollar damit zu verdienen