Ninebot One S2 - такое же китайское г…
Как я тестировал мощность моноколеса и устранял последствия …
На многих форумах и во многих обзорах пытаются сравнивать мощность моноколес различных моделей и производителей. Единого метода нет, но зачастую приходится читать об успешных или безуспешных попытках в порядке тестирования «продавить» колесо вручную (в статике) до отсечки. Очевидно, что фактически каждый меряет на свой аршин с учетом своей массы и физического развития – т.е. об объективности говорить не приходится. Периодически и я пытался повторить сей эксперимент со своим Найнботом – безуспешно, это вселяло определенный оптимизм и формировало иллюзию надежности данного моноколеса. Шло время и вот за плечами более 400км пробега, прошло чуть более двух месяцев с момента покупки нового моноколеса и начала его эксплуатации. Вот-вот начнется октябрь месяц, и на улице начало уже ощутимо холодать. Запас пробега сократился чуть ли не в два раза! Т.е. если поначалу после 20км пробега оставалось чуть ли не 40% заряда – то сейчас уже едва дотягиваешь до 15км и 27% остаток заряда начинает зарезать максимальную скорость … Увы и ах, а ведь еще только 10 градусов выше нуля, что будет в мороз? – ведь я собирался кататься и зимой … Или аккумуляторы просто так быстро деградируют и похолодание тут ни причем? Также пришла в голову и мысль, что фактически ниже 25-30% я их никогда не разряжал (т.к. моноколесо скорость ограничивает, что дико неудобно) – может просто нужно сделать несколько полных циклов? А так фактически полная емкость не используется? В этих раздумьях я сидел в прихожей после прогулки и «мучил» моноколесо в попытках продавить его, упирая в стул на котором сижу. По информации из мобильного приложения можно было видеть, какую мощность расходует устройство, сопротивляясь мне. «Интересный тренажер» – так можно замерять и сравнивать усилия, подумал я и, поднапрягшись, в первый раз продавил колесо руками в статике! Вау! Повторим? – нет, второй раз не получилось. Но вместе с этим я заметил, что по ходу моих упражнений заряд упал еще аж на 3%!
А что морочиться? Можно же встать на моноколесо и упереть его в стенку, которую явно не сдвинешь ;-)) Стою наблюдаю как легким переносом центра тяжести можно варьировать расход энергии. Вот 200Вт мощности расходуется, вот 300, 350, 400 ... Попробуем до штатных 500Вт? Приходится поднажать … и едва перевалив за отметку 450Вт потребляемой мощности найнбот отрубается … Весь эксперимент длился не более половины минуты.
Разбираем, изучаем, оцениваем последствия.
После аварийного отключения моноколеса (N2OSD1620T****), его включение приводило к нетипичному писку, а приложение выдавало сообщение об ошибке в двигателе.
И действительно непосредственно колесо «впало в ступор». Т.е. обычно в выключенном режиме колесо вращалось достаточно легко (крутануть рукой или провести по полу) – теперь же было ощущение что оно «встало на ручник». Провернуть можно, но с приложением очень большого усилия – факт включения питания никоим образом картины не изменял. Нужно разбирать и смотреть … но факт что контроллер базовой платы жив и по-прежнему держит связь с приложением – внушал надежду на возможность успешного ремонта.
Снимаем, помучившись в очередной раз, крышку аккумуляторного отсека и видим оплавившуюся изоляцию всех трех силовых проводов идущих от мотора. Особенно пострадал синий, его разъем (с проводом от базовой платы) также оплавился и уже не разъединялся (пришлось срезать накипевший пластик). Обращало на себя внимание то, что провода от мотора (до разъема) ощутимо тоньше (2.5 квадрата), чем от базовой платы (4 квадрата) – узкое звено в последовательной цепи налицо! Ради чего было экономить? – или, напротив, ради чего впаивать более толстые провода? М-да, китайцы с физикой не дружат …
Глядя на эту картину первая мысль – в двигателе «каша» от чего его и заклинило … Нужно разбирать, смотреть сам мотор …
Кстати, обратили внимание? Заявленная скорость вращения 600 об/мин, т.е. при 14 дюймовом радиусе – это линейная скорость около 40 км/ч ;-))
Разборка непосредственно мотор-колеса.
Есть несколько нюансов, требующих понимания для корректного преодоления затруднений, которые неизбежно возникнут при первой разборке колеса, когда имеешь лишь отдаленное представление о том как оно собрано, если даже понимаешь, что ожидаешь увидеть внутри. И так.
- Освободить мотор-колесо от пластиковых элементов корпуса и прочей электроники (см. выше).
- Снять с оси несущие кронштейны, к которым крепятся педали и корпус с электроникой. Для этого понадобится торцевая головка на 21 и газовый ключ (трубные клещи), а возможно еще и разводной ключ (для увеличения рычага с целью удержания кронштейна). Независимо друг от друга откручиваем гайки на оси (стандартно – против часовой стрелки). Левую штатной рукоятью торцевой головки, а правую – торцевую головку отворачиваем «газовым ключом» (aka трубные клещи), предварительно продев в ее отверстия провода (которые и не позволяют использовать штатную рукоять – газовый ключ, наверное, единственное решение). Наверняка рукопашных сил для удержания кронштейна не хватит – поэтому его придется удлинить подходящего размера разводным ключом (например, 18 дюймовым с хватом до 50мм ;-) и, уперев его в пол, создать необходимое усилие.
- Гайки откручены. Для снятия кронштейнов нужно удалить блокировочные пластины-проставки (почему их называют «сухарями»?). Сделать это легко, если воспользоваться плоской отверткой. Поддеваем с боков кронштейна каждую из пластин по направлению вдоль оси колеса, от колеса к концам оси – далее пластины легко вытаскиваются сбоку и кронштейн снимается. Также с оси снимаются (если не падают сами) шайбы – можно сейчас их и не снимать – просто иметь ввиду, чтобы не потерять их после.
- Кронштейны сняты. Разбираем непосредственно мотор. Открываем его. Откручиваем шестигранником 8 болтов одной из крышек колеса (являющихся несущей конструкцией и выполняющих роль аналогичную спицам колеса велосипедного) со стороны, где провода. Далее (в идеале) крышка просто снимается, т.к. фактически ее больше ничего не удерживает. Но реально крышка не снимется! т.к. конструктивно она фактически запрессовывается в обод колеса для точной центровки оси статора двигателя с обмотками относительно ротора с магнитами. Можно долго и безуспешно ковырять крышку отверткой, чего делать не стоит! Проще взять две табуретки (или просто на коленях) положить колесо плашмя открученной (но остающейся на месте крышкой) вниз (провода из оси тоже направлены вниз) – при этом краев табуреток (или колен) касается только обод колеса, но не крышка (на пол можно подложить что-то мягкое, или по крайней мере убрать ноги). Молотком (лучше через проставку, чтобы не коцать ось) бьем по верхнем торцу оси (где нет проводов) - в результате крышка распрессовывается, а возможно и вместе со статором падает на пол. Есть другой вариант: также откручиваем болты крышки со стороны проводов, обратной стороной ставим колесо на пол (что-нибудь подложив, чтоб не портить пол) «как юлу», и встаем ногами сверху (придерживаясь за что-нибудь чтобы не упасть) на обод колеса – можно попрыгать если вес недостаточен. Вторую крышку снимать - необходимости нет …
… продолжаем
К моему удивлению внутренности двигателя были полностью невредимы, как-будто никакой перегрузки и не было … Проводка к двигателю потекла, но в самом двигателе обмотка составлена из 5-ти проволок в параллель! Сурово. Намотка обмоток архи-кустарная, т.е. выполнена вручную и очень халтурно, «внавал» – что удивляться, что колесо свистит при работе!
В целом конструкция мотор-колеса представляет собой трехфазный синхронный двигатель переменного тока: обмотка - на статоре …
… на роторе – постоянные магниты.
Частотой протекающего через обмотку тока управляют скоростью вращения двигателя. А стало быть, как для любого синхронника - нагрузка на валу двигателя в допустимых пределах не способна изменить частоту оборотов ни в сторону уменьшения, ни в сторону увеличения (т.е. то что нужно для гироцикла).
Также в статор вмонтированы датчики наклона «конструкции моноколеса» – 3 штуки. У каждого датчика три контакта: земля, питание, сигнальный – соответственно общее количество проводников в «информационном» кабеле - 5. При сборке обратить внимание, что располагаются датчики сверху (выгравированная буква «Е» на оси должна быть направлена к земле!) – таким образом, возможно фиксировать с большей точностью незначительные отклонения.
Ninebot One S2 – моноколесо-камикадзе!
Следуя «лучшим» традициям китайского дешевого ширпотреба – Найнбот фактически изделие одноразовое, хотя и не дешевое. Т.е. в Найнботе отсутствуют системы защиты, способные максимально сохранить компоненты устройства в случае превышения тока и/или перегрева устройства! Зато есть пара энерго-эффективных аккумуляторов, которые «на ура» выжигают и проводники и полупроводники! Фантастическое упорство и самоотверженность! Браво – аплодируем разработчикам стоя!!!
И так, где именно у Ninebot One S2 нет никакой защиты и контроля (а по-хорошему должна быть):
- Внутренность мотор-колеса никак не контролируется по температуре, отсутствует и контроль тока в силовых обмотках двигателя – нет даже банальных предохранителей!
- Температура печатной платы в районе силовых транзисторов не контролируется! Толку от термодатчика вклеенного в радиатор - ноль! Сколько и как сильно нужно греть транзисторам такую огромную «железку»? – правильно: очень долго и весьма нехило, а тепловой пробой транзисторов с коротким замыканием наступает куда как быстрее. Если только цель датчика (вклеенного в радиатор) в фиксации плавного повышения температуры во время длительной езды типа «в затяжную горку», «в жаркий день» – что и так само по себе и так редкое стечение обстоятельств, да и критичным для силовых ключей такой режим вряд ли будет. А вот защиты от пиковых нагрузок и резкого нагрева, которые вызвать куда как проще - нет вообще ни какой!
- Низкоомные резисторы в силовых цепях аккумуляторов (расположены на базовой плате) не отрабатывают свое предназначение (замена предохранителям)!
Или действительно с точки зрения допустимого тока для аккумуляторов превышения не было? И аккумуляторы штатным образом обеспечили ток, достаточный для оплавления проводов двигателя, пробоя транзисторов и последующего отгорания немаленькой контактной площадки на плате, помутнению лака от сильного нагрева всей платы (о чем свидетельствует соответствующий запах) … Но нет, все было «типа штатно»: ток не превышен, радиатор не нагрет! Провода видать некачественные, почему-то вдруг изоляция потекла на них. И транзистор бракованный попался – пробился зараза. А то что лак коричневым стал – да кому это интересно …
Печально все это …
Силовая часть управления двигателем.
В качестве силовых ключей, коммутирующих обмотки двигателя а также подачу питания от аккумуляторов, используются полевые н-канальные транзисторы STP15810 (фирмы ST) – найти такие же навскидку не удалось (редкая модель кстати, документацию не сразу отыскал). Посему стал подбирать аналоги из ассортимента чип-и-дипа, да пусть и по завышенным в 2-3 раза ценам, зато оперативно (1-2 дня) и ехать далеко не надо … Берем 5шт. – т.к. нужно минимум на 300р затариваться! А выбор пал на IRFB4410ZPBF (фирмы International Rectifier) – которые по ключевым параметрам почти не уступают стоковым (чуть ниже мощность – но вполне с запасом).
Для симметричности новые транзисторы пойдут в цепи коммутации аккумуляторов (по одному на каждый), а освободившиеся исправные – взамен выгоревших в управление одной из трех обмоток двигателя.
Заменяем оплавившуюся и задубевшую проводку от двигателя (от обмоток - до разъемов) – вместо проводов сечением 2.5 квадрата (мм^2) монтируем провода сечением 4 квадрата (такие же, как и от платы до разъемов), полученные путем «вскрытия» (удаления внешней ПВХ изоляции) соответствующего трехжильного бытового кабеля. Скручиваем, пропаиваем места соединений, изолируем термоусадочной трубкой.
Получается вполне аккуратно и надежно.
В имеющееся отверстие оси просунуть более толстую проводку не просто. Сначала просовываем тонкий пучок проводов датчиков, а потом поштучно силовые от двигателя.
Собираем в обратку – ничего не забыть.
Перед сборкой очищаем, по-возможности, резьбу от остатков фиксатора и затягиваем аккуратно, равномерно, с разумным фанатизмом ;-) Стараемся не оставлять лишних деталей.
Кстати, уж раз разобрали мотор-колесо можно поменять, например, и подшипники! Т.к. для их замены придется разбирать его полностью снова. В этот раз я менять подшипники не стал – пробег маленький, нареканий к их работе нет. Справочная информация по подшипникам Ninebot One S2 такая: модель 6202RS что определяет их размер как 15*35*11мм. Буковки RS обозначают применение хромированной стали (chrome steel) – цена за пару 2 бакса. Можно купить более дорогие из нержавейки (stainless steel) ценой 4 бакса за пару с буквами ZZ (6202ZZ).
Аккумулятор – капризная зараза.
MiGeRA. (сентябрь-октябрь 2016)