Převodník speedometru pro DL650 V-Strom (z 19" na 21" kolo)

Kolega Tyf je velmi vášnivým offroud jezdcem, a tak se pustil do přestavby svého cestovního V-Stromu do podoby cesťáku s většími offroad capability (aneb přední kolo dal 21" + vidle k tomu).
Bohužel větší kolo obsahuje pouze analogový snímač otáček (šnek) a tak řešil, jak snímat rychlost, a hlavně ujetou dráhu. Pořídil si tedy cyklocomputer, který bude zastávat funkci tachometru a palubní tachometr nebude ukazovat nic. Když jsem to viděl, ihned jsem mu to začal rozmlouvat (proč dávat na říditka další cypoviny, když to větší kolo jde napojit na stávající systém s pár úpravami).
Inu, první ale bylo potřeba zjistit, v jakém formátu palubní systém přijímá otáčky od předního kola...

Rychloměr z V-Stromu (vyšší rychlosti neodpovídají skutečnosti)

Nejdříve jsem postavil jednoduchý generátor, který simuluje frekvenci impulzů z předního, původního, 19" kola pro různé rychlosti. Předem jsem si změřil původní kolo, kde hallův snímač dává 8 impulzů na jednu otáčku (to je velmi luxusní rozlišení). Na obrázku výše je vidět, jak je rychloměr optimistický. Nj, výrobci vozidel asi chcou, aby lidé jezdili pomaleji a byla menší pravděpodobnost nehod, a tak rychloměry ukazují vyšší rychlosti, než ve skutečnosti.

Tímto experimentem jsem pouze zjistil, zdalipak je opravdu tak easy posílat tachometru pulzy, a ten je poté převede na rychlost a kilometráž. A taky jsem byl zvědavý, jak moc rychloměr bude kecat. Vstupní signál neměl žádnou odchylku v přesnosti.

Dále nastala analýza, jak z JEDNOHO magnetu na novém, 21" kole, posílat impulzy v takovém formátu, aby zobrazovaná rychlost byla skutečná (a ujete kilometry taky). V podstatě je to jednoduchý přepočet. Větší kolo je asi o 10 % větší než stávající (má větší obvod, takže při stejných otáčkách jako původní kolo, ujede o 10 % více vzdálenosti). Je tedy potřeba poslat 1.1 * 8 pulzů do rychloměru na jednu otáčku velkého kola. Tímto se zajistí správné počítání vzdálenosti. Rychlost je trochu komplikovanější.
Rychloměr totiž počítá frekvenci přijatých pulzů za delší časový úsek, a tak vyhodnocuje rychlost.
 Pokud tedy pošlu dejme tomu 8 impulzů při každém impulzu od kola, tak mi ručička rychloměru bude skákat nahoru a dolů, jelikož jí posílám impulzy jenom jednou za čas (a ne častějí, což by vyřešilo více magnetů). Testování tachometru pro různé rychlosti (tady rychlosti sedí, protože jsem generoval jinší frekvenci) a hlavně ke konci videa je vidět, jak ručička kmitá při nepravidelném posílání impulzů.

Jenomže Tyf více magnetů nechtěl (kvůli spolehlivosti, kdyby někam při jízdě v terénu narazil, tak víc magnetů znamená větší šanci jeden urazit).

Schéma převodníku 21" s jedním magnetem

Bylo proto navrhnout takový převodník, který bude zároveň přesně posílat počet impulzů pro výpočet dráhy a kontinuální frekvenci pro stabilní rychloměr.
Schéma zapojení je primitivní, všechno se skrývá v programu jednočipu. Schéma obsahuje tvarovač impulzů od snímače (jazýčkový kontakt dělá docela neplechu - hodně je ošetřeno v samotném programu), nějaké ochrany na napájení (aby celý převodník byl robustní) a také krystal pro zajištění přesné a stabilní frekvence za náročných podmínek.

Program funguje tak, že ihned po každém otočení kola začne neustále generovat řadu impulzů pro rychloměr, která odpovídá dané rychlosti otáčení kola. Při každé další otáčce je tato frekvence upravena vzhledem k aktuální rychlost.
Nejdříve jsem si myslel, že pouze jeden impuls za otáčku bude příliš málo pro přesné měření vzdálenosti, ale kupodivu ujetá vzdálenost sedí přesně (porovnáno s GPS). A rychlost to ukazuje taky dobře, a ručička nijak nekmitá. Jenom občas rychloměr shodil ručičku budíku na nulu. Bylo to způsobené rušením z napájení a od zapalování (jednočip se restartoval). Tak jsem převodník zabalil do plastové trubičky omotané alobalem pro stínění a napájení odrušil tlumivkou. Taky jsem pin resetu připojil přes 10K rezistor na napájení. A už to funguje :)

Senzor z cyklocomputeru a převodník visící na kabeláži

Na závěr ještě 3D pohled na vytvořený převodník (na motorce je stále namontován prototyp bez SMD montáže).

3D vzhled desky vygenerovaný Altiem

Experiment se tedy povedl, převodník funguje nad má očekávání. A hlavně je zachován původní palubní tachometr! Převodník je součástí kabelu senzoru, resp. celého setu s 21" kolem. Takže při výměně za původní kolo (pro letní sezonu) stačí pouze zapojit odpovídající čidlo na vstup do tachometru.

Osazený převodník

Návrh, výroba a hlavně testování a odstraňování chyb v programu zabralo asi jeden víkend.
A to se mi přitom ještě podařilo odpálit napájení v palubovce, takže jsem musel udělat menší reverzní inženýrství a opravit ji, resp. trochu vylepšit, aby v budoucnu zkrat na 5V napájecí větvi pro čidla (z palubovky) nepoškodil samotný palubní počítač.

Převodník uvnitř plastové trubky odstíněné alobalem

Dále je v plánu výroba vlastního tripmasteru (vodotěsného, kovového, s kontrastním displejem, apod.) do konce měsíce. Takže brzy o tom zde bude zajímavý článek =)