Электровелосипед своими руками: датчики тормоза

Привет друзья!

Сегодня поговорим о разновидностях датчиков тормоза, рассмотрим их принцип работы, способы подключения к контроллеру электровелосипеда, достоинства и недостатки.

Представьте, что вы приехали на электровелосипеде на массовое мероприятие, встретили друзей, остановились, начали общаться, но забыли выключить электровелосипед.

В какой-то момент друг или подруга, которые ни разу не видели электрический велосипед, подошли к нему и, поглощённые интересом, повернули ручку газа. Естественно, велосипед поедет. Вы этого не ожидаете, и можете либо упасть сами, либо наехать на человека, который стоит перед вами, а то и вовсе на ребёнка.

Подобная ситуация может произойти если вы просто стоите на пешеходном переходе в ожидании зелёного сигнала светофора, и кто-то (а может и вы сами) задел педаль велосипеда, от чего сработал PAS-сенсор - велосипед покатится на дорогу, возможно вместе с вами. И чем мощнее электровелосипед, тем это более опасно.

Для исключения таких ситуаций на ручки тормоза устанавливаются датчики, благодаря которым даже при лёгком нажатии тормоза мотор не включится.

Ещё одно назначение датчиков тормоза - включение рекуперации на электровелосипедах и электромотоциклах с моторами прямого привода.

Самыми распространёнными датчиками тормоза для электровелосипеда на сегодняшний день являются кнопочные датчики - по сути это просто кнопка, которая замыкает или размыкает 2 контакта при нажатии ручки тормоза.

Такие датчики, к примеру, установлены в ручках тормоза, которые идут в составе комплекта с центральным мотором Bafang.

В данном случае при нажатии ручки замыкаются два провода, которые идут к контроллеру электровелосипеда. Если снять крышку на ручке, можно увидеть ту самую кнопку.

Однако, если взглянуть на герметичный разъём, установленный в данном случае, можно увидеть, что у него три контакта, а не два. Откуда же взялся третий контакт и для чего он нужен?

Дело в том, что существует ещё один вид датчиков тормоза, работающий по 3-проводной схеме. И в данном случае использован 3-контактный разъём для обеспечения универсальности - то есть чтобы вместо этих ручек тормоза можно было подключить другие, работающие по 3-проводной схеме. Их мы рассмотрим в следующем разделе.

Преимущество кнопочных датчиков очевидно - это их простота. Недостатком же является то, что кнопка является механическим компонентом, а значит подвержена износу и со временем выходу из строя.

Некоторые самодельщики изготавливают датчики тормоза на основе микропереключателей, но как правило, эти конструкции не отличаются высокой надёжностью и выглядят неэстетично.

Многие могут подумать, что магнитный датчик содержит геркон (от слов "герметизированный контакт") - электромеханическое устройство, представляющее собой герметичную колбу с двумя контактами внутри. Когда геркон попадает в поле действия магнитного поля, контакты замыкаются, при пропадании магнитного поля - размыкаются.

Но на самом деле геркон, как и любое механическое устройство, подвержен износу, и со временем выходит из строя. Поэтому на смену герконам пришли так называемые датчики Холла, принцип которых основан на эффекте Холла.

Если говорить упрощённо, датчик срабатывает при попадании в магнитное поле. У него есть три вывода (слева направо): "+5В", "GND" и сигнальный. Первые два - это питание датчика, а с третьего вывода снимается выходной сигнал (относительно второго вывода "GND"). Соответственно, все эти три провода идут от датчика к контроллеру электровелосипеда.

Чтобы датчик Холла срабатывал, мимо него должен перемещаться магнит. И здесь начинается самое интересное - каким образом надёжно закрепить датчик и магнит на ручке тормоза, чтобы при движении ручки магнит перемещался над датчиком?

Взглянем на самый покупаемый на Aliexpress датчик тормоза. В комплекте, кроме самих датчиков, идут магниты и качественный 2-сторонний скотч фирмы "3М".

И вот как их предлагает устанавливать сам продавец: корпус датчика приклеить к корпусу ручки тормоза, а магнит приклеить на саму ручку.

Выглядит вроде неплохо, не правда ли?

Однако на практике, судя по отзывам пользователей, не всё так гладко - в одном случае покупатель использовал другой магнит (не из комплекта), закрепив его на металлической пластине и притянув её к ручке стяжками.

Во втором случае магнит и датчик закреплены как рекомендовал продавец, но дополнительно усилены стяжками, хотя если судить по расстоянию от магнита до датчика, такая система вряд ли корректно работает.

Стоит учесть, что со временем нейлоновые хомуты имеют свойство терять эластичность и затем ломаться.

В России есть компания, которая помимо сборки электровелосипедов, занимается разработкой и производством датчиков тормоза на гидравлические тормоза - это Electronbikes. Их датчики Холла размещаются внутри корпуса из анодированного алюминия, надёжно закреплённого на тормозной ручке, а магнит крепится на штоке через переходной элемент.

Вот пример их датчика тормоза на Avid Elixir 9 Trail, здесь конструкция из алюминия ещё не анодирована.

Судя по использованию винтовых соединений, конструкция достаточно надёжна (по сравнению с нейлоновыми хомутами), и после анодирования, когда алюминий станет чёрным, должна смотреться достаточно гармонично.

И вот ещё пара их работ - установленный датчик тормоза на Avid Elixir 1 и датчик тормоза на Hayes Nine.

Преимуществом датчиков тормоза с датчиками Холла, очевидно, является их надёжность - при качественной сборке конструкция прослужит очень долго. К недостаткам можно отнести необходимость ещё одного провода питания к датчику и использование дополнительного элемента - магнита.

Рассмотренные датчики тормоза имеют на конце провода герметичный разъём, который рассчитан, как правило, на подключение к интеграционному кабелю, например такому, который идёт в составе комплекта с центральным мотором Bafang.

Через этот кабель датчики с левой и правой ручек тормоза подключаются к контроллеру, который установлен в корпусе центрального мотора.

Решение с интеграционным кабелем упрощает обслуживание и ремонт. Например, если необходимо заменить ручку тормоза (ручку газа, дисплей) достаточно разъединить герметичный разъём прямо на руле, а не вытягивать весь провод, идущий до контроллера.

Если же вы заказываете недорогой электрокомплект с мотор-колесом, вероятнее всего вам придут ручки Wuxing с достаточно длинными проводами и негерметичными разъёмами на конце.

Это более дешёвое решение, но оно портит внешний вид обилием проводов, а также усложняет диагностику и ремонт в процессе эксплуатации.

Давайте вернёмся к вопросу подключения. На контроллере для подключения датчиков тормоза предусмотрены два разъёма - их достаточно легко отличить, так как они соединены параллельно. Если вспомнить про интеграционный кабель, там это параллельное соединение выполнено на руле, а до контроллера в самом кабеле идёт уже 2 провода, а не 4.

Но что если у нас не 2-проводная схема с датчиком-кнопкой, а 3-проводная, с датчиком Холла? Где взять третий провод?

На самом деле всё просто: третий провод у нас - это питание датчиков Холла - напряжение +5 вольт. И его можно смело брать с питания датчика Холла, установленного в ручке газа. Он там немного другой, но тоже питается от +5 вольт.

Поэтому находим разъём ручки газа по описанию контроллера из вашего комплекта, затем находим на нём контакт с напряжением +5 вольт и подпаиваем параллельно провод, который используем в качестве недостающего контакта на разъёмах датчиков тормоза.

Надеюсь, информация была для Вас полезна или просто интересна. СПАСИБО что дочитали до конца. До встречи в новых статьях!