الدراجة الكهربائية

الدراجة الكهربائية

سنصف في هذا المقال كيفية صناعة دراجة نارية كهربائية لا تحتاج إلى البنزين لتشتغل بل بالطاقة الكهربائية فقط.


تنبيه

يستعمل المـقال الوحدات التالية:

1 إنتش (بوصة) = 2.54 سنتمتر

1 ميل = 1.60934 كيلومتر

 


تقديم

إن التجربة التي قمت بها، تمت على دراجة من نوع كواصاكي Kawasaki) KZ440) أنتجت في عام 1981، حيث تم تحويلها إلى دراجة كهربائية، باستخدام بأربع بطاريات حامضية من نوع أوپتيما ذات غطاء أصفر Optima Yellow Top sealed) AGM)، والتي تقاد بمحرك كهربائي من نوع
Briggs & Stratton Etek electric.

 

يتم التحكم بسرعة المحرك عن طريق متحكم قابل للبرمجة من نوع Alltrax صنف "AXE"، والذي يمكن أن يعمل بجهد كهربائي مساوية 48 فولط وتيار مساوي 300 أمبير.

 

وعلى عكس بعض الاعتقادات الشعبية، فإن الدراجة الكهربائية ليست صامتة، لكنها أهدأ بكثير من محرك البنزين.

 

إن سرعة الدراجة الكهربائية تصل إلى 45 ميل في الساعة، لها تسارع جيد، لا تحتاج إلى بنزين، وبالتالي فكل المساوئ الناتجة عن البنزين من صدأ وتغيير المصفاة وغيرها لا توجد في هذه الدراجة، ولا غازات احتراق ناتجة نتيجة احتراق الوقود أيضا.

 

لقد قمت بتصميمها بشكل أولي للركوب داخل المدينة، تستطيع أن تشحن البطاريات من خلال برنامج الطاقات المتجددة renewable energy program، أو في بيتك، ويمكنك التفكير في تطوير شحن البطاريات عن طريق الخلايا الشمسية أيضا.

 

إن عملية الشحن الواحدة للبطاريات تعطي الدراجة قدرة على السير لمسافة تتراوح بين 23 إلى 32 ميل، وعملية الشحن الكامل للبطاريات لا تتجاوز 10 ساعات. ونوع الشاحن يلعب دوراً كبيراً في عملية الشحن، فإذا كان جيداً فسيقوم بشحن البطاريات بشكل اسرع (أنظر الكتاب الإلكتروني الخاص بالبطاريات Batteries PDF).

 

سأريك في هذا البناء للدراجة، كيفية العمل على المحرك، والبطاريات، وجهاز التحكم، وبناء كافة المكونات، متضمناً بعض تقنيات ومهارات برنامج كاد (CAD) الورقية والكرتونية البسيطة.

مشروعك

ما الذي تريده أنت؟ فقد لا يكون لديك الفكرة الكافية عما ستفعله، لذا فأنا أنصح دائماً بزيارة الموقع EV Albumفهو يضم قائمة بالعربات المنزلية التي تم تحويلها لكي تعمل على الطاقة الكهربائية، فكل قائمة تحتوي على طريقة الصنع، نموذج العربة، تكاليف التحويل، السرعات والمدى، وتفاصيل أخرى لكل مشروع. وتستطيع أن تقوم بعملية البحث من خلال نوع العربة أو العلامة التجارية أيضاً، فعلى سبيل المثال إذا دخلت إلى الموقع التالي http://www.evalbum.com/type/MTCYسوف ترى مجموعة ضخمة ومتنوعة من الدراجات الكهربائية، والكثير من العلامات التجارية، أنواع البطاريات الحامضية المستعملة، وتشكيلة واسعة من تكاليف الإنتاج. وعلى نفس النمط، إذا أردت أن ترى عملية تحويل الدراجات الصغيرة Minibikes والسكوتر Scooters وMopeds، فتستطيع أن تزور الموقع http://www.evalbum.com/type/SCMM.

 

وإن لم تكن متأكداً من المدى الذي تصل إليه السرعة بعد الشحن تستطيع أن تزور المواقع التالية:

EV RANGE/SPEED CALCULATOR
Power Use at Speed Calculator

GEAR RATIO CALCULATOR

ولمعلومات أخرى عن دراجتي الكهربائية والسيارة الكهربائية electric car، تستطيع أن تشاهد ذلك على الرابط http://300mpg.org

 

إذا كنت مهتماً فعلاً ببناء دراجتك الكهربائية الخاصة، لكنك تريد معلومات أكثر عن عملية البناء، تستطيع أن تحصل على قرص DVD لعملية الصنع INSTRUCTIONAL VIDEO DVD، وقد قمت بإنشائه لتعليم أي شخص كيفية بناء هذه الدراجة.

 

وإذا كنت مدرساً وتريد أن تدرج هذا المشروع ضمن موادك الدراسية، فتستطيع أن تتواصل معي كي أعطيك نسخة عن المشروع (ادخل على الرابط التالي لمزيد من التفاصيل Click this link for details.).

 

كما ستساعدك مقاطع الفيديو المرفقة مع المقال في فهم واستيعاب كيفية بناء هذه الدراجة الكهربائية، وستجد الفيديو الأول على الرابط التالي:

 


الخطوة 1: الأمن الصناعي

إن ما سأقوله هنا هو بمثابة كليشة أو منشور للأمان والحفاظ على الشخص الذي يقوم بالعمل، ففي أي عمل يكون دائماً هناك نوع من الخطر وباختيار أدوات الأمان الصحيحة، تستطيع أن تحمي نفسك من المخاطر.

 

مقطع الفيديو الموجود على الرابط التالي يوضح لك بعض وسائل الأمان:

 

 

وسأقوم بسرد بعض الخطوات التي تحافظ على السلامة الشخصية.

 

تجهيزات الأمان الشخصية

  1. وضع قفازات العمل من أجل حماية اليد عند إجراء أعمال القص والقشط والتجليخ.. إلخ، وتكون عادة من الجلد السميك والمتين.

  2. وضع الواقي العيني الزجاجي لحماية العين عند إجراء أعمال اللحام مثلاً، وإن لم يكن لديك الواقي العيني الخاص، فتستطيع أن تستعمل الواقي الرأسي الخاص بدراجتك، فهي فكرة أخرى إن كانت إمكانياتك محدودة.

  3. وضع الواقي السمعي، لتحمي سمعك من الأصوات العالية عند أعمال الثقب أو القطع.. إلخ، وهي عبارة عن سدادات للأذن.

  4. إزالة كافة أنواع الحُليّ والمجوهرات التي تلبسها أو على الأقل تغطيتها سواء كان خواتم، أو ساعات أو عقود، فأكثر الحلي موصلة للتيار الكهربائي، وتسبب أيضاً في إحداث خدوش لأعمال الطلاء، بالإضافة إلى إعاقة الأعمال.

  5. اختيار الملابس المناسبة للعمل، وعادة ما يتطلب أن تكون الأكمام طويلة، وأن لا تكون فضفاضة، والحذاء الأفضل أن يكون من الجلد كي لا يحترق عند ملامسته لشيء ساخن.. إلخ.

 

هذه النقاط يجب أن تراعى عند العمل على أي مشروع، وبالنسبة لمشروعنا فيجب الانتباه إلى الدراجة الكهربائية ثقيلة بشكل كاف لتؤذي الشخص إذا سقطت عليه، كذلك فهي تحوي على جنزير وأسنان، بالإضافة إلى التيار الكهربائي الذي تتعامل معه، لذلك يجب الانتباه إلى النقاط التالية:

 

تجهيزات الأمان الخاصة بهذا المشروع

  1. نقاط الحصر: كن حذراً أن لا تُحصر أصابعك في نقاط تلاقي الجنزير مع المسننات، فهي تعتبر نقاط مخيفة ومؤذية جداً إذا حدثت. لذا يجب أن يبقى غطاء الجنزير موضوعاً دائماً لتلاقي هكذا حوادث.

  2. الشرارات والصعقات الكهربائية: احرص دائماً أن تكون المحطات الطرفية للبطارية مغطاة، ولا تعمل على مناطق توصيل الأسلاك بالبطاريات، وأبعد المواد الموصلة للتيار الكهربائي عنها، فصحيح أن تأثير الصدمة الناتجة عن 48 فولط قد يكون منخفضاً، لكن الكهرباء بشكل عام يجب أن يتعامل معها الشخص بحذر. والشرارات بشكل عام تشكل خطراً جدياً، فالشرارة الناتجة عن 48 فولط عند حدوث قصر في الدارة يمكن أن تسبب في ذوبان أقطاب البطاريات. كن حريصاً على وضع الواقي العيني عند العمل على البطاريات. أنصح بتغطية المحطات الطرفية ونقاط اتصال الأسلاك بالبطاريات بقطع البلاستيك الحراري والذي ينكمش عند تعرضه للحرارة، أو باستعمال الشريط اللاصق العادي (التوال).

  3. الرفع والتعليق: إن عملية تعليق الدراجة للعمل عليها أيضاً عملية خطيرة ومهمة، فأما أن يتم تعليقها برافعة، وبالتالي يجب أن تكون حذراً حين العمل، فإن لم تكن مثبتة بشكل جيد قد تسقط عليك، أو أن تستعمل طاولة معينة لوضع الدراجة عليها بحيث يسهل العمل على الدراجة.

  4. استعمال الآفومتر بشكل صحيح: فالكثير من الآفومترات تسمح لك بقياس فرق الكمون، أو التيار أو المقاومة. وعند قياسك لأي قيمة من تلك القيم يجب أن يكون طريقة القياس وتوصيل الأقطاب صحيحة، والخطأ في التوصيل قد يؤدي إلى ذوبان أحد الأقطاب في مدة لا تتجاوز 1 إلى مليار في الثانية.

  5. لا تدخن: التدخين سبب من أسباب اشتعال الوقود، خاصة عندما تزيل خزان البنزين الخاص بالدراجة.

  6. لا تشرب الكحول: لا قبل العمل على المشروع ولا عند العمل ولا بعده، فقد يؤثر على قراراتك وعلى ذاكرتك عند العمل.

 


الخطوة 2: القانونية والتأمين والسجيل

طبعاً يهمك أن يكون عملك الذي تقوم به قانونياً، فلا يعقل أن تتكلف هذه التكاليف مع التعب ثم لا تستطيع أن تقود دراجتك في شوارع المدينة.

 

وبعض الأسباب القانونية التي قد تمنعك من ركوب الدراجة هي إنها قد تحتاج إلى تسجيل، تأمين، أو رخصة. والحصول على هذه الترخيصات ليست صعبة، وهذا تابع للمنطقة التي أنت فيها أو لقوانين البلد الذي تعيش فيه.

التسجيل

إن تسجيل الدراجة الكهربائية يكون كتسجيل أي دراجة تعمل على البنزين في البلد الذي تعيش فيه، بعض السيارات يجب أن تحقق اختبار ضبابية الدخان الناتج عن الاحتراق، أما الدراجات فتستثنى من ذلك. بشكل عام أوصي بتسجيل دراجتك قبل إزالة المحرك ووضع البطاريات الكهربائية.

 

الرخصة

إذا كنت لا تملك رخصة قيادة، فالأفضل أن تحصل عليها، والرخصة أيضاً ليس من الصعب الحصول عليها، فأنت تستطيع أن تتدرب في مدرسة لتعليم قيادة المركبات في بلدك. وبالتالي تحصل على الرخصة المطلوبة. وقيادة الدراجة الكهربائية تختلف قليلاً عن قيادة الدراجة التي تعمل على البنزين، باعتبار أن التجهيزات تختلف. لذا يجب عليك أن تتأكد من كل المتطلبات القانونية في بلدك، حتى تقود دراجتك بأريحية، ودون أي عوائق.

 


الخطوة 3: اختيار الدراجة

الصورة 1: الدراجة التي سيتم العمل عليها في هذه التجربة

الصورة 2: الدراجة مفككة

الصورة 3: مكان تركيب المحرك (قبل)

الصورة 4: مكان تركيب المحرك (بعد)

كي أقوم بالعمل اشتريت دراجة قديمة كما هي موضحة في الصورة 1. وبالنسبة لك يجب أن يكون لديك دراجة نارية، هذه الدراجة قد تكون جديدة أو مستعملة أو حتى قديمة لكن بشرط أن تكون محافظة على وضعها بشكل جيد، فيجب أن تكون إشارات التشغيل والضوء العلوي يعملان، بالإضافة إلى جهاز الإنذار، ويجب أن لا يكون هناك أي مكان صدئ على الإطار الخارجي للدراجة، بمعنى آخر بما إنك ستقوم بتطوير هذه الدراجة فليكن الشكل الخارجي لها جميلا ً.

 

إن الدراجة التي اخترتها، كانت قديمة نوعاً ما، وقد أخذت معي القليل من الوقت كي يصبح شكلها مقبولاً في النهاية. عند شرائك للدراجة، يجب أن تنتبه أن المحرك لا يهمك، لذا ليكون بحثك عن دراجة بمحرك معطوب لأنك ستزيله بكل الأحوال، وبالتالي تكون تكلفة الشراء أقل. وإذا اشتريت دراجة بمحرك جيد، فببساطة أزل المحرك وبعه، وبذلك تكون قد وفرت ثمن بيعه لأعمال أخرى.

بالنسبة لعمود التدوير، والحزام الناقل للحركة، أو السلسلة (الجنزير). فإن أكثر الدراجات النارية تقاد عن طريق الجنزير، لكن بعضها تستعمل الحزام. وأنا أنصح باستعمال الجنزير لأنه أكثر مرونة وكفاءة، بالإضافة إلى رخص ثمنه، لا ينزلق، وسهل التعامل عند تغيير السرعات، لكنك تستطيع أن تبنى الدراجة الكهربائية باستخدام الحزام، لكن المشروع سيأخذ منحى آخر وله اعتبارات أخرى.

بالنسبة للبطاريات الكهربائية والمكان الذي يتركه المحرك، فيجب أن تنتبه أن الفراغ الذي يتركه المحرك يجب أن يكون كافياً لوضع البطاريات، فحسب حجم الدراجة يحدد عدد البطاريات، والدراجة الكبيرة ستعطيك مجالاً أكبر لوضع بطاريات أكثر، لكن يجب أن تضع بالحسبان أن إطار الدراجة يحتمل عدد ثابت من البطاريات كي تتفادى الوزن الزائد، بشكل عام يكون الاختيار عادة للدراجات الرياضية والدراجات القياسية بحجم متوسط.

 

الدراجات الرياضية لها إطار من الألمنيوم بشكل نموذجي (حيث يكون وزنها خفيفاً)، حيث يوجد دعامتين على المحرك ودعامتين في الأسفل، هذا يعطيك شكل صندوقي لتركيب البطاريات. أما الدراجات القياسية بحجم متوسط فلها دعامتين في أسفل المحرك والتي تستطيع أن تستغلها كقاعدة لتركيب البطاريات.

 

طبعاً يجب أن تتفادى أي دراجة نارية لها دعامة واحدة في اسفل المحرك، لأن ذلك سيجعل من الصعب تركيب البطاريات، حتى إذا كنت تستطيع أن تقوم بتصنيع القاعدة بنفسك وتثبتها على الدعامة الوحيدة، لكن دائماً العمل على اساس متين يكون أنفع وأقوى.

 

حاول أن تحصل على الكاتالوك الخاص بالدراجة التي ستعمل عليها، ففيها الكثير من المعلومات عن طريقة الصيانة، وحتى إن لم تنفعك في طريقة التوصيل الجديد للبطاريات، لكنها ستفيدك في تثبيت الكوابح، وتركيب الجنزير، بالإضافة إلى الكثير من أعمال الصيانة المفيدة بشكل عام.

 

عندما تحصل على الدراجة ستقوم بإزالة المحرك مع كافة ملحقاته، كمجموعة نقل الحركة، وخزان الوقود، أنابيب العادم، المشع الحراري، أزل هذه الأجزاء بعناية، حيث تستطيع أن تقوم ببيعهم وتستفيد من ثمنهم لأعمال أخرى.

 

يجب أن تحدد أين ستضح المحرك الكهربائي، وقد وجدت أن الأفضل أن يكون محوره في نفس المكان الذي كان مركباً فيه العمود الخارج من مجموعة نقل الحركة في المحرك الأصلي. حدد المكان الذي يصل إليه الجنزير إلى مجموعة نقل الحركة، وضع علامة على الإطار المعدني للدراجة مستعملاً قلم شمعي أو فلوماستر بشكل أفقي وعمودي، الصورة 3 و4، لأنك ستستعمل هذه العلامة لوضع المحرك الكهربائي فيما بعد.

 

لمزيد من المعلومات عن طريقة اختيار الدراجة شاهد مقطع الفيديو على الرابط التالي:

 

لمعرفة أدق لتحديد مكان تركيب المحرك الكهربائي شاهد المقطع التالي على الرابط:

 


الخطوة 4: المحرك الكهربائي

لتشغيل الدراجة الكهربائية سنحتاج حتماً إلى محرك، لكن ما هو النوع المطلوب ؟ وما هي مواصفاته؟ وكيف ستحصل عليه؟

 

في هذا المشروع استعملتُ محركا من نوع Briggs & Stratton Etek، كما هو مبين في الصور، هو محرك تيار مستمر، نظيف، شكله اسطواني، يعمل على 48 فولط وتيار مقداره 150 آمبير مستمر، حصلت عليه وكان مستعملاً.

 

لماذا إذن هذا المحرك؟

  • تيار مستمر: محركات التيار المستمر الحالية بسيطة جداً، حيث يسهل التحكم بسرعتها، أيضاً، فالبطاريات تستعمل التيار المستمر، وبذلك لن يكون هناك خطورة لتحويل التيار المستمر الآتي من البطارية إلى تيار متناوب عند استعمال محرك تيار متناوب.

  • وجه تثبيت المحرك: لاحظ من الصور أن وجه المحرك يحوي 8 ثقوب للتثبيت، وهذا يسهل عملية تثبيته بالصفيحة الفولاذية أو صفيحة الألمنيوم، بعض المحركات يكون لها مثل القدم في الأسفل لتثبيتها، ولكنها لن تنفع في حالتنا.

  • المغانط الدائمة: تقوم المغانط، المكونة للمحرك، بتوليد حقل مغناطيسي دائم والذي يكون معاكساً للحقل المغناطيسي الكهربائي في الملف الداخلي والناتج عن البطاريات فيعطي قوة تدوير (عزم تدوير) تقوم بتدوير المحرك. لكنك تستطيع أن تستخدم محرك بلا مغانط دائمة، ولكن في هذه الحالة سيكون استهلاك الطاقة الكهربائية القادمة من البطاريات أكبر، لأنك ستضطر لاستخدام ملف آخر لتوليد الحقل المغناطيسي الثاني. لذا فاستخدام المغانط الدائمة تساعدك في توفير طاقة البطاريات.

إذن، فمن العوامل المحددة في التصميم هي قوة الحقل المغناطيسي الدائم الناتج عن المغانط الدائمة، ولعكس اتجاه الدوران للمحرك، يكفي أن تغير مكان توصيل الخيط الكهربائي السالب والموجب الآتيان من البطاريات.

 

لقد استخدم هذا المحرك في كثير من التصميمات الأخرى والتي ستجدها على الرابط التالي:

http://www.evalbum.com/mtrbr/BRIG

  • استطاعة المحرك: لكل محرك كهربائي استطاعة مختلفة، فمحركات البنزين عادةً ما تقدر استطاعتها بالحصان البخاري عند أقصى سرعة واستهلاك للوقود، أما المحرك الكهربائي فيقدر بكمية الطاقة الناتجة عنه بشكل مستمر ولساعات كاملة. كما تستعمل وحدة الواط لقياس الاستطاعة، وهذه الوحدة معروفة بين الناس. ومعروف أن الواط = التيار × التوتر. وإذا تم توصيل أربع بطاريات ذات 12 فولط على التوالي، فإن التوتر الكلي سيكون مساوياً 48 فولط والذي هو نتيجة جمع التوترات الناتجة عن البطاريات الأربعة. والمحرك يعمل عند 150 أمبير مستمر. لذا فإن 48 × 150 = 7200 واط، وبالتحويل من واط إلى حصان بخاري نقسم الاستطاعة الناتجة على الرقم 746 فيكون الناتج 9.6 حصان بخاري. هذه القيمة لا تبدو كبيرة، ولكن على أية حال، تستطيع أن تسحب تيار أعلى بكثير من المحرك. نموذجياً حوالي ثلاث إلى أربع مرات، التيار الذي في تجربتي كان حوالي 300 أمبير. وهذا يعود إلى نوع المحرك المختار وتجد كافة معلومات المحرك في اللوحة الموجودة على المحرك.

  • الخيارات الأخرى: بالإضافة إلى محرك التيار المستمر الذي تستعمله، تستطيع أن تستعمل نوع آخر ذو تيار متناوب، هذا المحرك يشبه محرك التيار المستمر، لكنه أضخم، وينتج عزم دوران كبير. لكن كل من المحركين المستمر والمتناوب لهما أجهزة تحكم خاصة بهما. وكلا المحركين يبردان عن طريق الهواء لذا فهما ليسا بحاجة إلى تبريد بالمشع كما هو الحال في محرك البنزين.

 

يجب أن تنتبه أن مكان المحرك على الدراجة ملائم أولاً أم لا قبل أن تشتري المحرك، وذلك بمعرفة أبعاد المحرك، ولا تقلق إن لم يكن لديك المحرك أولاً، فبسهولة تستطيع أن تدخل إلى الإنترنيت وتحمل ما تشاء على هذه المحركات وأبعادها، والملف الموجود على الرابط التالي يشرح لك بعضاً من هذه المواصفات الخاصة بالمحرك Etek الذي استعملته في تجربتي، ستجد فيه بالإضافة إلى المخططات، معلومات مهمة عن عزم الدوران، والتوتر، وعدد دورات المحرك،.. إلخ.

etek_diagram.pdf

 


الخطوة 5: صفيحة تثبيت المحرك

عندما تقوم باختيار نوع المحرك، فإنك ستحتاج أن تثبته بالدراجة، ولكي تفعل ذلك ستحتاج إلى صفيحة تثبيت. الصفيحة التي قمت بصنعها والموضحة في مجموعة الصور، مصنوعة من صفيحة ألمنيوم. يجب عليك أن تقوم بإنجاز ثقب في المنتصف لمرور عمود التدوير، وأربعة ثقوب لبراغي تثبيت المحرك بالصفيحة. تحتاج الصفيحة أيضاً إلى ثقوب تثبيت لتوصيلها مع إطار الدراجة.

في تجربتي استعملت نقاط تثبيت كانت موجودة مسبقاً حيث تم تثبيت المحرك السابق عن طريقها، تلك الثقوب وفرت علي إنجاز ثقوب جديدة في الإطار. وبدلاً من عمل مخطط ورقي اعتماداً على المحرك وبمقاييس دقيقة، قمت بطباعة المخطط الخاص بالمحرك من الكاتالوك الخاص به، ثم استعنت به من أجل تحديد الأبعاد على صفيحة الألمنيوم. فقد قمت بقص قطعة الورق ثم ألصقتها بصفيحة الألمنيوم، وباستخدام المثقاب قمت بإنجاز التجاويف المطلوبة، ثقب من أجل عمود التدوير، وأربعة ثقوب لتثبيت المحرك بالصفيحة، ثم ثقبا تثبيت الصفيحة بالإطار، واحد في الأسفل والآخر في الأعلى، اعتماداً على الثقوب الموجودة أصلاً في الإطار. وسأضيف نقطة تثبيت أخرى في المقدمة فيما بعد مستعملاً قطعة زاوية حديدية. بعد ذلك سأقوم بوضع المحرك والصفيحة معاً لأتأكد من تطابق الثقوب مع بعضها البعض، بالإضافة إلى ملاحظة الخطوط الخارجية للمحرك والصفيحة.

 

وبعد أن قمت بتنعيم حواف الصفيحة، قمت بوضعها داخل إطار الدراجة، ثم استعملت أداة تثقيب بريش بقطر 3/8 و5/16 إنش لتوحيد قطر الثقوب على الصفيحة مع الثقوب الموجودة على الإطار، ثم قمت بتثبيت الصفيحة بالإطار بواسطة براغي ورنديلات وصواميل، ولم أشد البراغي كثيراً لأن وضعية صفيحة الألمنيوم قد تحتاج إلى تعديل.

 


الخطوة 6: البطاريات

تم تشغيل هذه الدراجة بواسطة أربع بطاريات جاهزة، هي بطاريات أوپتيما (Optima) ذات الغطاء الأصفر، معدلها من التيار مقداره 55 آمبير ساعي، وتيار تحريكي بمقدار 900 آمبير، من نوع AGM، وهي تعتمد مبدأ التحليل الكهربائي، حيث يكون هناك قطبان معدنيان مع محلول كهربائي حامضي.

 

البطارية مصممة بشكل لا يتم فيها أي تسريب لهذا السائل، لذا فضلت هذا النوع على الأنواع الأخرى من البطاريات والتي قد تتسبب في تسريب للسائل، خاصة أن السائل الموجود داخل البطارية سيكون دائما ً في حالة حركة.

يمكن أن تستعمل بطاريات من نوع VRLA أيضاً، فهي تقريباً تقوم مقام هذه البطاريات. هناك نوع آخر من البطاريات وهي بطاريات الليثيوم (Lithium)، هي ممتازة من ناحية الوزن والسعة، والطاقة، لكنها غالية شيئا ما. فإذا استخدمت هذه البطاريات فالتصميم لن يتغير، لكن سيختلف شاحن البطارية ونظام إدارة البطارية.

 

تحديد المدى

بالعودة إلى بعض الحسابات الرياضية البسيطة، يمكن أن نحصل على معدلات الدراجة الكهربائيةفأنا لدي أربع بطاريات، كل منها 12 فولط، لكنها موصولة على التوالي، لذا فالتوتر الكلي الناتج هو 48 فولطوالبطاريات مقدرة بتيار ساعي مساوي 55 آمبير ساعي، لذا نظرياً:

48 فولط × 55 آمبير ساعي = 2640 واط ساعي.

إن كمية الاستطاعة المثالية لأي دراجة كهربائية هي حوالي 100 واط ساعي لكل ميل (طبعاً هذا يتفاوت حسب الطقس، والسرعة، وأسلوب الركوب.. إلخ)، ويبقى هذا تقدير أولي.

وبالتالي، فإن 2640 ÷ 100 = 26.4 ميل، وهذه المسافة جيدة نوعاً ما، فهي تستطيع أن تخرجك خارج المدينة التي تعيش فيها وتعود إليها أيضاً. كما توصلك إلى بلدة تقع على بعد 10 أميال من مدينتك وتعود، وذلك بعملية شحن واحدة.

وعندما قمت باختبار حقيقي لهذه الدراجة كانت المسافة التي قطعتها حوالي 23 ميل عند القيادة بسرعة عالية، و32 ميل عند القيادة ببطء، وحوالي 25 ميل بالساعة ضمن المنطقة التي كنت فيها. طبعاً بعملية شحن واحدة للبطاريات.

 

استعمال الرسم الثلاثي الأبعاد لتحديد وضعية البطاريات CAD

إن البطاريات المستعملة في التصميم ليست خفيفة، وبالتالي فعملية نقلها وتركيبها وإيجاد الترتيب المناسب لها داخل إطار الدراجة ليس عملية سهلة، لذا بالنسبة لي فقد توجهت إلى برامج الرسم الهندسي، حيث قمت برسم البطاريات مع الإطار بشكل ثلاثي الأبعاد وبالأبعاد الحقيقية، ثم قمت بإجراء أكثر من ترتيب للبطاريات داخل الإطار وذلك باستخدام برنامج الرسم الهندسي حتى حصلت على الترتيب المناسب لتصميمي، ومن أكثر البرامج المستعملة للتصميم والتي أصبحت لها شعبية كبيرة هو برامج Google Sketchup الخاص بالرسم الثلاثي الأبعاد، هذا البرنامج بسيط وهو للهواة ولا يحتاج إلى شهادة في الهندسة لكي تتعلمه، كما أن لها أقراص تعليمية، ومقاطع الفيديو الخاصة بشرحه كثيرة في موقع اليوتيوب.

 

في احدى تجاربي استعملت ثلاث بطاريات، ولكن لكي أزيد من الكفاءة والسرعة أضفت بطارية رابعة في هذا التصميم، وبالتالي اختلفت طريقة ترتيب البطاريات داخل الإطار، لذا استعنت ببرنامج الرسم الهندسي للحصول على الترتيب المناسب للبطاريات. المقطع الفيديو التالي يبين شرحي لفكرة الرسم الهندسي CAD:

 

 

والرابط التالي يعطيك معلومات عن بطاريات أوپتيما التي استعملتها في تصميمي:

Optima_D34_78.pdf

 


الخطوة 7: الرف الحامل للبطاريات

الرف الحامل للبطاريات

ستحتاج البطاريات إلى رف أو إطار تجمعها داخل إطار الدراجة، لكي تتموضع بشكل آمن، وهذا يتم بشكل مثالي إما بشكل صندوقي، أو بقطع من الحديد الزاوية.

 

ويجب أن تتذكر أن البطاريات هي الجزء الأثقل في الدراجة الكهربائية، لذا يجب أن تكون في مركز الدراجة، من أجل عملية التوازن الأمامي الخلفي، ومنخفضة قدر الإمكان للحصول على أفضل مركز للجاذبية في الدراجة. ولحسن الحظ، فإن المكان المطلوب هو نفسه الفراغ الذي تركه المحرك مع أجهزة نقل الحركة بعد إزالتها. والمهم الآن هو تصميم رف يكون قادراً على جمع وحمل البطاريات ثم تثبيتها داخل تلك الفجوة.

 

أعمال القص واللحام والدهان

يشمل الرف الحامل للبطاريات، الصورة الأولى، والذي قمت بصنعه على أربعة أجزاء:

  • الرف السفلي:وهو عبارة عن قطعة فولاذ زاوية قمت بلحامها على شكل مستطيل، الشكل 1، بحيث تكون مناسبة لحجم البطاريتان السفليتان، ملحوم بأسفله قطعتان من فولاذ زاوي على طول إطار الدراجة السفلي، يستعملان لتثبيت الرف السفلي بالإطار جيداً، كما تصل أحدى القطعتين إلى نقطة تثبيت المحرك بالإطار. كما يحتوي الرف السفلي على لسانان فولاذيان في المقدمة لتثبيت الرف بمقدمة إطار الدراجة.

الشكل 1 الرف السفلي

  • الرفان الأوسطان: أيضاً عبارة عن قطع فولاذ زاوية، استعملتُ عملية اللحام لتوصيلهم على شكل إطار، الشكل 2.

  • الرف الأوسط السفلي: يستعمل كغطاء للبطاريتين السفليتين كما قمت بلحم قطعتان أنبوبيتان بهذا الرف لكي أمرر قضيب مسنن من خلالهم لتثبيت الرفان الأوسطان معاً حيث توجد نفس القطعتان على الرف الأوسط.

  • الرف الأوسط العلوي: ويستعمل لحمل البطاريتان العلويتان، ويتوضع على الرف الأوسط السفلي، ويتم تثبيتها معاً بواسطة القضيبين المسننين، ويحتوي هذا الرف على لسانين (كما هو مبين بالشكل 2) يستعملان لتثبيته بمقدمة إطار الدراجة.

الشكل 2 الرفان الأوسطان

  • قطعتي الفولاذ الزاوية العلوية:وهما قطعتان من الفولاذ تتموضعان فوق البطاريتين العلويتين، مثقوبتان في نهايتيهما، حيث يمرر القضيبان المسننان، من خلالهما، لربطهما بالرفين الأوسطين. مع ملاحظة أن محوري القضيبان المسننان مع القطع الأنبوبية الفولاذية الملحومة بالرفوف الوسطى يجب أن يتقاطعا مع قطعتي الفولاذ السفليتان الملحومتان مع الرف السفلي.

ولكي أحصل على حجم كل إطار، قمت بوضع البطاريات جنباً إلى جنب ثم قمت بالقياس مع ترك بعض السماحية من أجل التوضع الجيد بعد اللحام.

الألسنة الفولاذية المستخدمة في تثبيت الرف بإطار الدراجة، عرض كل واحدة 1 إنش، ولم ألحمها بالرف إلا بعد أن قمت بربطها بإطار الدراجة عن طريق البراغي ثم قمت بتعليم المكان على الرف، ثم فككتها وبعد ذلك قمت بعملية اللحام، وذلك كي يتطابق الثقب الموجود في اللسان مع الثقب الموجود على إطار الدراجة.

قمت بطلاء كامل أجزاء الرف بطلاء أسود لمّيع، وهو نفس الطلاء الذي استعملته في طلاء إطار الدراجة.

عندما تقوم بتصنيع الرف بهذا الشكل، سيكون آمنا، وهذا الترتيب سيبقي البطاريات محصورة داخل إطار الدراجة.

لقد كنت آمل أن يتموضع خزان الوقود في مكانه الطبيعي لكن السماكة الناتجة عن البطاريات كانت كبيرة، لذا في النهاية، قمت بقص أجزاء من خزان الوقود ليكون ملائماً ويغطي جزء من البطاريات.

مقاطع الفيديو الموجودة على الروابط التالية تشرح لك طريقة بناء رفوف البطاريات:

 

 

 


الخطوة 8: الشاحن

بما أنك تستعمل بطاريات كهربائية، لذا لا بد لك من استعمال شاحن كهربائي لشحن البطاريات.

الشواحن بسيطة نوعاً ما، لكن هناك بعض التجهيزات التي يجب أن تفكر بها، منها هل ستستعمل شاحن 48 فولط ؟ أم أربع شواحن كل واحد 12 فولط ؟ هل ستركب الشاحن على الدراجة ؟ أم ستبقيه في المرآب ؟ وماذا عن استعمال الطاقة الشمسية أو أي طريقة أخرى للشحن ؟

 

48 فولط أم 12 فولط؟

نموذجياً، أي دراجة كهربائية تستطيع أن تستعمل أما شاحن واحد لكل البطاريات أو شاحن لكل بطارية، حيث سيكون سهلاً تعليق شاحن خاص 12 فولط بكل بطارية، أو حتى أن تستعمل شاحن واحد وتقوم بشحن البطاريات واحدة بعد الأخرى، لكن هذا الطريقة ستأخذ الكثير من الوقت.

 

في التصميم الذي قمت به، وبالنسبة للبطاريتين العلويتين، ليس من السهل توصيل الشاحن إليها وفصلها، لذا يجب أن يكون هناك شاحن دائم لهذه البطاريات. وهناك فراغ مناسب للشاحن تحت القسم المجوف لخزان الوقود حيث أستطيع تركيبه هناك.

 

لاستعمال شاحن يقوم بشحن جميع البطاريات (48 فولط)، على التوالي، فستقوم بوصل القطب السالب للشاحن مع أحد أقطاب البطارية بينما القطب الموجب مع القطب الموجب لآخر بطارية.

 

من فوائد الشاحن الفردي (48 فولط) أنه يأخذ فراغ أقل من أربعة شواحن، لكن يجب أن تأخذ بالحسبان أن الشاحن الفردي يكون سعره أعلى نوعاً ما (وذلك لأن الشواحن ذات التوتر 12 فولط تنتج بشكل كثير لذا فهي أرخص)، وعلى أية حال، فإن الشاحن ذو التوتر 48 فولط يكون مشتركاً لعدة تجهيزات، منها عربات الغولف، الرافعات، والدراجات الكهربائية الصغيرة، كذلك تستطيع الحصول عليها من الإنترنيت عن طريق الشركات التي تصنع الدراجات الكهربائية الصغيرة من نوع سكوتر Scooter.

 

أين ستضع الشاحن

بالنسبة لتصميمي فقد ركبت الشاحن ذو 48 فولط ضمن الدراجة، تحت خزان الوقود، وفي هذه الحالة سيبقى الشاحن دائماً معك، ويكفي أن تمد إليه الخيط الكهربائي الكهربائي ليتم عملية الشحن، والشاحن في هذه الحالة يسمى (شاحن داخلي On board)، والحالة الثانية أن تترك الشاحن في المرآب أو في منزلك، ويسمى الشاحن في هذه الحالة (شاحن خارجي Off board). وكلا النوعين من الشواحن له فوائده.

 

الشواحن الداخلية تكون دائما ً محمولة مع الدراجة، أينما كنت، سواء في بيت صديقك أو في العمل، يمكن أن تركب الشاحن هناك، وبالتالي ستكون بطارياتك دائماً في حالة شحن، ولن تخشى من إفراغ الشحن.

 

الشاحن الخارجي يمكن أن يكون له فوائد أيضاً، فأنت سترتاح من وزن زائد، ولن تحتاج إلى فراغ قد لا يتوفر لديك لتركيب الشاحن، بالإضافة إلى إنه بعض الشواحن تكون كبيرة وثقيلة، بالإضافة إلى أن الشاحن الخارجي قد تستعمله لأعمال أخرى، مثلاً أن تقوم بشحن سيارتك.

 

عادة ما يسأل الناس عن كم من الوقت مطلوب لشحن سيارة كهربائية معينة؟ أو قد يسألوا عن حجم الشاحن؟ إن معدل الشحن يقاس بالأمبير، وسعة البطارية تقاس بالأمبير الساعي. إذا أردت أن تعرف كم من الوقت مطلوب لشحن بطارية فإن ذلك يعتمد على سعة البطارية وكم من الوقت تبقى مشحونة، ونسبة شدة التيار للشاحن.

 

العلاقات الرياضية البسيطة تقول لك، أنه إذا كان لديك بطارية سعتها 100 أمبير ساعي، وهي نصف فارغة. فإن ذلك يعني بأنها تحتاج إلى أن تشحنها بـ 50 أمبير ساعي. إذا كان لديك شاحن بنسبة 5 أمبير، فإن ذلك سيأخذ عشر ساعات، وإذا كانت النسبة 10 أمبير ستأخذ 5 ساعات، وهذا يعني بأنك تستطيع أن تشحنها وأنت في العمل.

 

يجب أن تراجع النشرة الخاصة ببطاريتك، ففيها سترى جميع المعلومات الخاصة بساعات الشحن والجهد الكهربائي (التوتر)، ويجب أن تختار شاحن متوافق مع بطاريتك والذي ينصح به الشركة الصانعة. كما أن بعض الشواحن تكون مبرمجة من قبل لأنواع خاصة من البطاريات، لذا يجب الانتباه.

 


الخطوة 9: جهاز التحكم بالمحرك والصمام الخانق

عندما يصبح المحرك والبطاريات في مكانهما، يمكن وقتها التوصيل فيما بينهم، والمحرك سيدور، لكن كيف سيتم التحكم بسرعة المحرك ؟ هذا ما يقوم به جهاز التحكم بالمحرك.

جهاز التحكم 

أغلب أجهزة التحكم بمحركات التيار المستمر تقوم بنفس العمل، حيث تقوم بالتحكم بالتيار القادم من البطاريات إلى المحرك، وبشكل عام، يعمل جهاز التحكم عمل مفتاح كبير والذي يوصل ويقطع الطاقة عن المحرك بشكل سريع جداً مقدراً بآلاف المرات في الثانية، وتختلف أجهزة التحكم من حيث مدة بقاء الدارة مغلقة أو مفتوحة، اعتمادا على الإشارة الآتية من الصمام الخانق الإلكتروني (potentiometer).

الشكل 3 جهاز تحكم بمحرك التيار المستمر

إن تقنية توصيل الطاقة وقطعها بسرعة كبيرة عن المحرك تسمى PWM وهي اختصار لجملة Pulse Width Modulation، أو التحوير العرضي النبضي.

 

بالإضافة إلى التحكم بسرعة المحرك، تقوم هذه الأجهزة في التحكم بالصمامات الثنائية الضوئية الخاصة بلوحات النتائج الرياضية، ولوحات الإعلانات الرقمية، وتستخدم في العديد من المظاهر الأخرى للصناعة والإلكترونيات.

 

عند استمرار تطبيق التوتر على المحرك في حالتي فصل وقطع الطاقة، فإن العزم الناتج سيكون كاملاً عند أي سرعة. لأن سرعة المحرك تابعة نسبياً للتوتر المطبق عليه، وبتطبيق توتر أكثر بإضافة بطارية أخرى مثلاً، فهذا سيزيد من سرعة المحرك. مع تقنية PWM تستطيع أن تتحكم بهذه السرعة. والتوتر والتيار يعني حصان بخاري حسب قانون الاستطاعة، وجهاز التحكم هذا له تأثير مدهش على كل الطاقة المقدمة للمحرك وبالتالي السرعة.

 

هناك طريق أخرى للتحكم بسرعة المحرك، فمن الطرق القديمة أن يكون هناك مفتاح ميكانيكي (كونتاكتور contactor مفتاح كهربائي عالي التحمل) يغير السرعة بالتحكم بالتوتر المعطى، بإعطاء التوتر 12 / 24 / 48 فولط، يعني كأنه لديك ثلاث مسننات، لكن هذه الطريقة سببت الكثير من الضجيج، بالإضافة إلى إن الكونتاكتور كان بحاجة دائمة إلى صيانة.

 

كما أن التوتر المطبق أيضاً يمكن التحكم به عن طريق مقاومة متغيرة، لكن المشكلة إنك بحاجة إلى مقاومة كبيرة، لأنها تسخن وتحتاج إلى الكثير من التبريد بالهواء، لذا فطريقة التحكم هذه لن تكون ذات كفاءة، خاصة أنه هناك جزء من التيار يضيع على شكل حرارة.

 

يبقى القول في النهاية أن تقنية PWM هي وسيلة لطيفة وذات كفاءة للتحكم بالسرعة، بالإضافة إلى حفظ الطاقة.

اختيار جهاز التحكم

إن الصنفين الأكثر شعبية من أجهزة التحكم هما Curtis و alltrax. بالنسبة لي فقد استعملت النوع الثاني نوع Alltrax AXE 4834 controller.

 

إن اختيار جهاز التحكم يعتمد على كمية التوتر الناتج عن البطاريات، وبالتالي عدد البطاريات، كذلك التيار الناتج. بالنسبة لدراجتي التوتر الناتج عن البطاريات هي 48 فولط، لذا اشتريت جهاز تحكم يعمل عند أي توتر يقع بين 24 و 48 فولط.

 

إذا كنت تقوم بصنع دراجة كهربائية تعمل على توتر 48 فولط، وتريد ترقيتها مستقلاً لتعمل على توتر 72 مثلاً، فيجب أن تشتري جهاز يعمل على توتر يقع بين 48 و 72 فولط، لكنه طبعاً سيكلف أكثر.

جهاز التحكم الذي استعملته في دراجتي كان قادراً على تمرير تيار يصل إلى 300 أمبير للمحرك، الدراجة مقدّرة على 150 أمبير مستمر فقط، لكنها تستطيع أن تصل إلى أكثر من ذلك. البطاريات نفسها تستطيع أن تنتج تقريباً 900 أمبير (لفترة وجيزة)، لكن الدراجة الكهربائية لا تستطيع سحب مثل تلك الطاقة. إذا كنت تريد أن تصنع مركبة تعمل ضمن المدينة جهاز تحكم يعمل على 175 أمبير. إذا كنت تريد أن يكون التسارع جيد استعمل جهاز تحكم يعمل على 300 أمبير. أما جهاز التحكم ذو 450 أمبير فهو رائع بالنسبة لكل المركبات.

 

كلما كان التوتر والتيار أعلى، يعنى أنك بحاجة إلى جهاز تحكم أغلى. وتستطيع أن تقوم بصنع جهاز تحكم بنفسك، بواسطة المقالة الموجودة على موقع Instructables وذلك على الرابط التالي:

http://www.instructables.com/id/Homemade-100-HP-Motor-Controller-for-an-Electric-C/

وهو نفس جهاز التحكم الذي يقوم بتشغيل دراجتي الحالية homemade electric car..

 

تركيب جهاز التحكم

إن جهاز التحكم يجب أن يثبت جيداً بإطار الدراجة، بحيث يكون قريب من البطاريات والمحرك، الحرارة الناتجة عنه قليلة، والأفضل أن يكون معرضاً للهواء، أو إن كان لديك إطار من الألمنيوم بحيث يثبته بشكل جيد في مكانه.

 

بالنسبة لدراجتي كان أفضل مكان لجهاز التحكم هو وراء البطاريات وفوق المحرك (الشكل 4)، هذا الطريقة جعلتني أستعمل أسلاك أقصر كما كانت هناك مرونة في التوصيل، كما كان منظر جهاز التحكم مقبولاً في تلك المنطقة، لأن توزيع القطع في مكانها أيضاً له دور في جمالية الدراجة.

الشكل 4 مكان تركيب جهاز التحكم

استعملت صفيحة ألمنيوم لتثبيت جهاز التحكم. وساعدت هذه الصفيحة كثيراً في عملية التشتيت الحراري، كما إنها كانت خفيفة الوزن وسهلة القص التثقيب.

 

يملك جهاز التحكم أربع ثقوب في أسفله (الشكل 3)، حيث قمت بوضع علامة عن طريق تلك الثقوب على صفيحة الألمنيوم، ثم ثقبها، ثم قمت بتثبيت جهاز التحكم بالصفيحة عن طريقة البراغي والصواميل المناسبة، صفيحة الألمنيوم تلك أعطتني غرفة على الوجه الآخر لها لتركيب مكونات نظام التوازن.

الشكل 5 الصمام الخانق

الخانق (Throttle)

 

إن الصمام الخانق هو عبارة عن مقاومة متغيرة (potentiometer) وهو يرسل إشارة إلى جهاز التحكم اعتمادا على دورانه.

 

لقد استعملت صماما من نوع Magura Twist-grip وهو صمام شائع (الشكل 5)، والذي يستبدل بالصمام الموجود على القبضة اليمينية الموجودة على الدراجة.

الصمام الذي كان موجوداً من قبل على دراجتي كان معطوباً، لذا قمت بإزالته وركبت الخانق الجديد، فقط ستقوم بتمريره عبر القبضة ثم يثبت بزوج من البراغي. لو لم يكن الصمام الأصلي معطوباً لكان باستطاعتي توصيله بطريقة مختلفة عن توصيل الصمام الحالي (كما في PB-6).

 

الصمام الخانق له ثلاثة أسلاك، لكن سيتم توصيل سلكين فقط بجهاز التحكم، لكن ما هما هذين السلكين؟ في هذه الحالة يجب أن تتواصل مع التاجر الذي قمت بشراء الخانق منه، وتسأله عن موقع تركيب السلكين.

وإن لم تستطع، فيجب عليك أن تستعمل آفومتر لقياس قيمة المقاومة (بالأوم) للأسلاك، فالصمام الخانق له ثلاثة أسلاك، المركزي يسمى (wiper) والذي يقوم يتغير بينما تشغل الصمام، والسلكان الآخران هما النهايات (ends) واحد بمستوى عال والآخر بمستوى منخفض.

 

قم بتوصيل الآفومتر إلى نهايتي سلكين من الخانق، ثم قم بتدوير الصمام وتابع تغيرات القراءة على شاشة الآفومتر، ستكون القراءة صفر عند البدء و5000 أوم عند التدوير الكامل للقبضة، إذا تم ما سبق تكون قد أوصلت السلكين الصحيحين، قم بإزالة المادة العازلة عن السلكين بمسافة 1/4 إنش. وأبعد السلك الثالث بالطريقة التي تراها مناسبة.

 

مرر الخيط الكهربائي للخانق على طول جسم الدراجة اعتباراً من القبضة اليمينية (لا تشدّه كثيراً، فلا بد أن تتركه مرتخياً قليلاً كي لا يتم شده عند القيادة) حتى جهاز التحكم، أوصل السلكين مع جهاز التحكم، والقطبية ليست مهمة في هذه الحالة، لكن يجب التأكد أن السلكين موصولين بشكل جيد مع جهاز التحكم وبدون ذلك فلن تحصل على نتائج.

 

إن توصيل خيوط الطاقة من جهاز التحكم إلى المحرك والبطاريات هي عملية سهلة وليست معقدة، إن الكاتالوك الذي ستجده مع جهاز التحكم يحتوي على مخطط التوصيل للأسلاك، والملف الخاص أجهزة التحكم من نوع Alltrax والموجود على الرابط التالي: Alltrax Document Depotهو مصدر رائع لكل المعلومات حول أجهزة التحكم والبطاريات والمحركات.

 

بعد أن تقوم بتوصيل كامل الدارة واختبار القيادة، ستحتاج إلى ضبط جهاز التحكم، بعض أجهزة التحكم، لديها صمام (potentiometers) خاص بها، وبعضها الآخر، قابلة لإعادة البرمجة عن طريق الحاسب.

 

جهاز التحكم الذي استعملته Alltrax AXE له منفذ خاص يوصل مع الحاسب، فببساطة تستطيع أن توصله بكبل إلى الحاسوب الخاص بك، وتحميل برنامج صغير، وتغيير بارامترات خلال وصلة بسيطة.

 

بأغلب أجهزة التحكم تستطيع أن تتحكم باستجابات الصمام الخانق، أيضاً تستطيع تحديد التيار الأقصى، والتوتر. وفي حالتنا فإن دوران الصمام الخانق يعتمد على كيفية ضبط جهاز التحكم.

 


الخطوة 10: نظام التوازن

نظام التوازن

عادة ما نركز على القطع الكبيرة في أي مركبة كهربائية، كالبطاريات والمحرك، لكن هناك قطع صغيرة قد لا يسأل عنها البعض والتي تلعب دوراً هاماً في عمليات التشغيل.

 

والقطع الصغيرة هذه هي التي تشكل نظام التوازن، لذا سأتكلم هنا عن هذه القطع والتي تتكون من:

  • مفتاح التشغيل والإطفاء on/off key،

  • الفاصمة المنصهرة الرئيسية main fuse،

  • الكونتاكتور contactor،

  • مفتاح فصل البطارية battery disconnect key،

  • مقاومة الشحن الأولي pre-charge resistor،

  • التحويلة shunt

  • والأميتير (مقياس التيار المستمر) ammeter،

  • أداة القياس instrumentation،

  • ضوء مؤشر الطاقة power indicator light،

  • ومحول التيار المستمر DC/DC converter.

أغلب هذه المكونات ظاهرة في مخطط توزيع الأسلاك المرفق.

 

مفتاح التشغيل والإطفاء (On/Off Key)

عندما حصلت على هذه الدراجة القديمة، كان مفتاح التشغيل مكسوراً، لذا استبدلته بمفتاح كهربائي بسيط. هو مفتاح ثنائي القطب من نوع double-throw، ويستطيع أن يوصل دارتين كهربائيتين في نفس الوقت، وهذا الأمر إيجابي، لأنني أستطيع بهذين القطبين تشغيل النظام المساعد ذو 12 فولط ونظام القيادة ذو 48 فولط في نفس الوقت. وقد قمت بتصنيع مسند تثبيت بقص قطعة من المعدن حصلت عليها من صندوق حاسوب قديم، ثم قمت بثقبها لوضع مفتاح التشغيل داخلها، وثقبان لتثبيت القطعة المعدنية نفسها بإطار الدراجة، ثم قمت بتدهينها باللون الأسود.

 

يخرج من المفتاح خيطين كهربائيين، كل خيط كهربائي بسلكين، إحدى الكابلات يمرر إلى محول التيار المستمر DC/DC لتشغيل النظام المساعد ذو 12 فولط، والآخر يفعّل الكونتاكتور الرئيسي لنظام القيادة ذو 48 فولط. أما إذا كان مفتاح التشغيل القديم سليماً، فتستطيع أن تمرر خيط كهربائي الطاقة ذو 12 فولط من المفتاح إلى مرحل (Relay, Relais) والذي سيقوم بتشغيل الكونتاكتور الرئيسي وبالتالي جهاز التحكم بالمحرك.

 

فصل البطارية (battery disconnect)

تفصل البطارية بمفتاح كبير أحمر (يأخذ الإشارة من مفتاح يقع على القبضة اليسارية) والذي يقوم بفصل كامل للبطاريات عن النظام، وهذه طريقة سهلة لفصل الطاقة عند قيادتك للدراجة، ويعمل كمفتاح طوارئ عندما يحصل أي عطب في الكونتاكتور الرئيسي. كلاً من مفتاح التشغيل On/Off Keyومفتاح فصل البطارية يثبتان على الجانب الأيسر للدراجة، وليس بعيداً عن مفتاح الطوارئ الاحتياطي والذي سيكون على خزان الوقود. وبما أنه لن يكون هناك قبضة تحكم على المقبض اليساري، لذا فإن هذين المفتاحين سيثبتان على هذه القبضة لكي يكونا قريبين من اليد. تأكد أن يكون لديك أيضاً مفتاح لفصل الأمبيرية العالية، بحيث يمر كامل التيار من خلال هذا المكون (المفتاح). كل الخيوط الكهربائية الخارجة من البطارية، الفيوزات، الكونتاكتور، وأي شيء آخر حامل للتيار، يجب أن تُختار بشكل صحيح، بحيث تكون قادرة على حمل التيار المعطى، وأبسط مثال هو استعمالي لجهاز تحكم يعمل على تيار 300 أمبير لأن المحرك يعمل على تيار 300 أمبير.

 

الفاصمة المنصهرة الرئيسية (main fuse)

تحتاج الدراجة إلى فاصمة منصهرة (سلك ينصهر عند مرور تيار كبير وخطير) والتي ستحمي النظام عند مرور تيار كبير أو عند حصول قصر في الدارة. لقد استعملتُ حامل يحتوي على فاصمة 300 أمبير. يجب أن تثبت الحامل مع الفاصمة في مكان بحيث يسهل فكه وتركيبه.

 

الكونتاكتور الرئيسي (Main Contactor)

الكونتاكتور الرئيسي هو عبارة عن ريليه مشغّل عن بعد يتحمل طاقة عالية. عندما أقوم بوصل مفتاح التشغيل On/Off Key، يقوم بإرسال 12 فولط إلى الكونتاكتور الرئيسي، والذي يغلق، مغلقاً بذلك دارة القيادة ذات 48 فولط.

 

الكونتاكتور هو مفتاح ذو حمل نابضي، بمعنى أنه إن لم يحصل على توتر مقداره 12 فولط بشكل مستمر، فسيفتح الدارة وبالتالي تطفئ الدراجة. وهذه الطريقة تعتبر ميزة أمان. فعلى سبيل المثال تستطيع أن توصل مفتاح من مسند القدم بتوتر مقداره 12 فولط، وتوصله إلى الكونتاكتور، وعندما يتم الضغط بشكل مستمر بالقدم على هذه المفتاح فسيبقى الكونتاكتور مغلقاً وبالتالي ستعمل الدراجة.

 

مقاومة الشحن الأولي (pre-charge resistor)

أغلب أجهزة التحكم بالمحركات تحتاج إلى مقاومة شحن أولي، وهذه الطريقة تستعمل للسماح للطاقة بالمرور ببطء إلى داخل جهاز التحكم لشحن المكثفات. فإذا تم تطبيق الطاقة على جهاز التحكم بشكل مفاجئ (وصل مفتاح التشغيل مثلاً) ستقوم المكثفات الداخلية لجهاز التحكم فوراً بامتصاص الطاقة، وهذه العملية إذا تكررت أكثر من مرة ستؤدي إلى انتفاخ المكثفات وبالتالي عطبها، وهذا العطب يعني عطباً لجهاز التحكم، وإذا قمت بالاتصال بصاحب المحل التجاري الذي اشتريت منه جهاز التحكم، فأول سؤال سيسألك إياه، هو عن المقاومة.

 

المقاومة (resistor) ببساطة تتجاوز (Bypass) الكونتاكتور الرئيسي. فعندما تقوم بتشغيل مفتاح توصيل البطارية، يمر التيار من البطاريات خلال المقاومة إلى جهاز التحكم، وخلال هذه العملية، التوتر الداخلي في جهاز التحكم سيرتفع بالمجاراة مع البطارية. وعندما يتم ذلك، تستطيع أن تقوم بالضغط على مفتاح التشغيل والذي يقوم بوصل الكونتاكتور الرئيسي. والكونتاكتور الآن يكون طريق أقل مقاومة للتيار، وعندما تقوم بتدوير الصمام الخانق، فإن التيار العالي لن يستطيع أن يمر من البطاريات خلال الكونتاكتور، وجهاز التحكم، والمحرك، وبالتالي قيادة الدراجة. الشحن الأولي لجهاز التحكم أيضاً يمنع أي تقوس داخلي للكونتاكتور الرئيسي وبالتالي يطيل من عمره.

الشكل 6

مقياس التيار المستمر (ammeter)

مقياس التيار المستمر هو عارض (شاشة عرض) لكمية التيار (مقاس بالأمبير) الذي تقوم بإعطائه في أي لحظة من لحظات التشغيل، بشكل عام، دائماً تريد أن تقلل من التيار المار عند الانطلاق بالدراجة (كي تزيد من مدى وعمر البطارية)، ولكن من المهم أيضاً أن تعرف كمية الطاقة المستهلكة وخاصة إذا قمت بتسلق تلة مثلاً. لذا فإن مقياس التيار يقوم بعرض كافة التغيرات التي تطرأ على التيار خلال قيادتك للدراجة. المقياس الذي استخدمته هو مقياس تيار 300 أمبير، وقد قمت بتركيبه في فجوة على خزان الوقود كما في الشكل 7.

 

التحويلة (shunt)

أما التحويلة فتركب بالقرب من الكونتاكتور الرئيسي ومفتاح فصل البطارية. بما أن خزان الوقود لن يحتوي على أي وقود، لذا فليس هناك أي مانع لثقبه وتركيب أي أداة داخله. أنا أوصي أن يكون مقياس تيار مستمر ذو مؤشر، الشكل 7، فهو يساعد على القراءة السهلة والسريعة، وبالرغم من أن المقياس الرقمي يكون أكثر دقة، لكن هذا العارض سيكون صعباً قراءته خاصة أنك ستكون في حالة حركة.

الشكل 7 مؤشر التيار

 ضوء مؤشر الطاقة (power indicator light)

الدراجة الكهربائية ليست كالدراجة النارية التي تعرف أنها جاهزة عن طريق الصوت الصادر عن محرك الوقود، كما إنك لن تعرف أن الدراجة الكهربائية في حالة عمل عن طريق الضوء الأمامي، خاصة في النهار. لذا ولمعرفة أن الدراجة الكهربائية هي في حالة عمل وجاهزة للانطلاق، قمتُ بوضع ضوء أخضر في مقدمة خزان الوقود. وحصلت على كل ذلك من قطع إلكترونية قديمة، بما فيها كتابات تشغيل (On) وطاقة (Power)، المصباح الأخضر يعمل على توتر 12 فولط، والتيار القادم إليه هو من لوحة الفاصمة المنصهرة ذات 12 فولط.

 

تشغيل النظام المساعد ذو 12 فولط

على الدراجة النارية توجد بطارية 12 فولط لإقلاع المحرك وتشغيل الضوء الأمامي والكهربائيات الأخرى. والبطارية تشحن عن طريق المحرك، بواسطة المولد الكهربائي، والذي يقوم فعلاً بتغذية كل الأدوات التي تعمل على 12 فولط، وبدون المحرك والمولد ستحتاج إلى طريقة أخرى لتغذية الأدوات التي تعمل على توتر 12 فولط. وهي أما:

  • بطارية 12 فولط: إذا كنت تستعمل الدراجة لرحلات قصيرة جداً، تستطيع أن تستعمل بطارية 12 فولط بسيطة، وهذه البطارية ستحتاج إلى شاحن خاص، لذا فكل مرة تنتهي من قيادتك للدراجة، ستقوم بشحنها. هذه البطارية ستأخذ فراغاً آخر ضمن الدراجة، وهذا يعني وزن آخر، بالإضافة إلى الشاحن أيضاً. هذه الفكرة قابلة للتطبيق لكنها ليست عملية.

  • محول تيار مستمر DC/DC: بدلاً من استخدام بطارية 12 فولط تستطيع أن تستخدم محول تيار مستمر. والمحول هو عبارة عن أداة إلكترونية تأخذ توتر مستمر وتعطي توتر مستمر مختلف، وهذه طريقة رائعة لتحويل التوتر من 48 فولط إلى 12 فولط لكي يتم تغذية الضوء الأمامي والملحقات الأخرى. مساحة محول التيار المستمر عبارة عن 2 إنش مربع، بسماكة نصف إنش، الشكل 8، وقد حصلت عليه من حاسوب قديم، وزنه خفيف، وموثوق. إن استعمال محول التيار المستمر يوفر الوزن والحجم. ويتم توصيل قطبي البطارية مع رجلي المحول ذو 48 فولط ويكون الخرج عبارة عن 12 فولط، القطب الموجب يذهب إلى لوحة الفاصمة المنصهرة ويوصل السالب مع إطار الدراجة للتأريض. خيار آخر أن يستعمل محول مع بطارية حامضية صغيرة، حيث يقوم المحول تشحن البطارية، والبطارية تعمل كخزان للطاقة في حال طلب فجأة توتر أكبر مما يحوله المحول.

الشكل 8 محول التيار المستمر

محول التيار المستمر هذا، يعمل على استطاعة مقدارها 100 واط، الضوء الأمامي يعمل على استطاعة مقدارها 55 واط، والاستطاعة الباقية ستستعمل من أجل الضوء الخلفي، وإشارات التشغيل والملحقات الأخرى التي تعمل على توتر 12 فولط. يحتوي المحول على ثقوب تثبيت مسبقاً، لذا قمت بتثبيته فوراً وذلك بنفس اللوحة التي ثبتت بها جهاز التحكم.

 

كل هذه الأدوات تقوم بأدوار مهمة ضمن الدراجة، بالرغم من أن البطاريات والمحرك هي أول ما نفكر بها، لكن نظام التوازن في الدراجة أيضاً مهم، وفهمه يعني أمان أكثر عند التشغيل، لذا قمت بشرحه.

 


الخطوة 11: خطوط القيادة، العجلة المسننة، ونسب الأسنان

سأتكلم في هذه الخطوة عن نظام المسننات. هذه الدراجة الكهربائية بسيطة لدرجة تشبه دراجة ذات سرعة واحدة، حيث يقوم المحرك بتدوير عجلة مسننة مقادة توصل مع المحرك عن طريق جنزير، والذي يقوم بتدوير الدولاب الخلفي للدراجة.

 

العجلة المسننة القائدة (Drive Sprocket)

تستعمل في الدراجة الكهربائية عجلة مسننة قائدة قياسية. فقد قمت بشراء عجلة مسننة صغيرة قائدة تحتوي على 14 سن، مع محور بثقب داخلي بقطر 7/8 إنش لتركيبها على عمود التدوير للمحرك، ثم قمت بلحم العجلة القائدة مع المحور، ولم يتجاوز سعر العجلة مع المحور 20 دولار، لذا إن أردتُ أن أغير من السرعة أقوم ببساطة بشراء عجلة ومحور آخر، بسبب رخص السعر. وتستطيع أن تحصل على هذه القطع عن طريق الإنترنيت (Grainger). ثم قمت بتركيب العجلة القائدة مع المحور على عمود التدوير للمحرك وتثبيتها بواسطة مفتاح مربع مع مجموعة براغي.

 

الجنزير (Chain)

هو عبارة عن سلسلة مكونة من 40 مفصل، تكلف حوالي 10 دولارات لكل 10 أقدام، والقليل من الدولارات للوصلة الرئيسية، بالنسبة لي فقد حصلت عليها من جرّار قديم.

 

العجلة المسننة المقادة (Driven Sprocket)

لم أستعمل العجلة المسننة القديمة للدراجة البخارية، لأن الدراجات الكهربائية تختلف عنها فهي تميل إي تشغيل أسرع، وكلما كانت العجلة خفيفة ستكون أفضل، للحصول على أفضل أداء. وقد حصلت على عجلة مسننة من الألمنيوم من إحدى الشركات الرياضية التي تعمل في هذا المجال Sprocket Specialists (عن طريق الإنترنيت تقوم بإعطائهم نوع دراجتك، ما الجنزير الذي ستستعمله ؟ وما عدد الأسنان المطلوبة ؟ حيث يقومون بتصنيعها على آلة CNC ويرسلونها لك) وكان خاصاً بالدراجة الخاصة بي ذات الماركة Kawasaki KZ440، كذلك مناسبة للجنزير ذو 40 وصلة، وبعدد أسنان 72 سن. كان مدهوناً بدهان حماية لونه أسود، وهو أخف بكثر من العجلة المصنوعة من الفولاذ. لقد قمت بفك الدولاب الخلفي للدراجة، ثم أزلت العجلة المسننة القديمة واستبدلتها بالجديدة، وتستطيع أن تراجع الكاتالوكات الخاصة بالدراجة النارية للتعرف على الطريقة الأنسب لتركيب العجلة المسننة على الدولاب الخلفي.

 

نسب الأسنان (Gear Ratios)

إن تغيير نسب الأسنان سيتم بتغيير العجلة المسننة القائدة. في الوضع الحالي، فإن عدد الأسنان في العجلة القائدة هو 14 سن والعجلة المقادة 72 سن، بنسبة مساوية إلى 5.14 مقابل 1 (بعد تقسيم 72 على 14)، وبالنسبة لدراجتي كانت هذه النسبة مناسبة جداً، لتسارع الدراجة والسرعة العليا، وبمجرد تدويرك للصمام الخانق، كانت الدراجة تبدأ بالانطلاق.

 

تركيب الجنزير

بعد أن قمت بتركيب العجلات المسننة في مكانها، قمت بتركيب الجنزير بعد التأكد من الطول، ثم قمت بوصل طرفي الجنزير بالوصلة الرئيسية (تأكد أن يكون الدبوس الواصل في الوصلة الرئيسية في الاتجاه الصحيح). غطاء الجنزير القديم والذي كان يستعمل في الدراجة القديمة كان مناسباً نوعاً ما لتغطية الجنزير الجديد، ومع أنه كان صغيراً لكن مع بعض التعديلات الصغيرة أصبح مناسباً جداً.

بعد أن يصبح كل شيء في مكانه، يجب إجراء عملية الشد للجنزير حسب دليل المستخدم.

 


الخطوة 12: توصيل الكابلات

إن عملية توصيل الكابلات في الدراجة الكهربائية بسيطة جداً، فقط عليك استعمال كابلات سميكة توصل مع المثبتات الموجودة على البطارية والمحرك وجهاز التحكم بالمحرك.

 

نوع الخيط الكهربائي المستخدم

يفضل استخدام الكابلات من نوع welding cable التي تحوي على أسلاك صغيرة من النحاس داخلها والتي تجمع على شكل جديلة، إن هذا النوع من الكابلات تتحمل تيارات عالية، وهي مرنة جداً، وتعطي مرونة في العمل، بعكس الكابلات الأخرى التي تحتوي على سلك نحاسي واحد سميك.

 

سمك الخيط الكهربائي المستخدم

كلما زادت سماكة السلك زادت قابليته لمرور التيار الكهربائي دون أن يسخن، تؤخذ الكابلات عادة عن طريق المعيارية الأمريكية American Wire Gauge، الكابلات المنزلية عادة والتي سيمر فيها تيار مقداره 15 أمبير تؤخذ 4 ga، لكن كابلات العربات الكهربائية يمكن أن تمرر تيارات من مئات الأمبيرات، لذا يجب أن تكون سميكة بما يكفي لتحمل تلك التيارات، لكنه سيكون أغلى بالطبع.

الشكل 9 الكابل والعروة

العروات (Lugs)

قم بوصل العروات مع نهايات الأسلاك، بحيث تكون مناسبة لحجم السلك، والمقياس 4 gauge مناسب وشائع الاستعمال (الشكل 9). تأكد أن الفتحات الموجودة في العروات، مناسبة للتركيب على توصيلات المحرك والبطاريات وجهاز التحكم.وإذا كانت التوصيلات ذات أقطار مختلفة فيجب أن تحصل على عروات مختلفة.

الشكل 10 أداة الثني الميكانيكية

أدوات الثني (Crimpers)

ستحتاج إلى أدوات خاصة لثني هذه العروات ذات الحمل العالي، وهذه الأدوات عادة ما تكون ميكانيكية كالموضحة الشكل 10، حيث لها مسكة طويلة حمراء، قد تكون غالية نوعاً ما، لكن إن استطعت أن تستعيرها من أحد أصدقاءك فسيكون أفضل. وهناك أداة الثني الهيدروليكية، تحمل يدوياً، وهي عبارة عن اسطوانة صغيرة، حيث ستقوم بالضغط على المقبض بشكل متواصل لضغط السائل الهيدروليكي والذي يقوم بالضغط على العروة، ولها أكثر من فك لاستعمالها من أجل عروات وأقطار كابلات مختلفة (ادخل إلى الموقع التالي لمعرفة أكثر عن هذه الأدوات Harbor Freight.)

 

تحديد الكابلات المطلوبة

لتحديد عدد الكابلات المطلوبة، يجب أن تعرف طول كل خيط كهربائي مطلوب. قم بقياس المسافة بين كل مكونين، مستعملاً أداة قياس مرنة أو حتى خيط (تقريباً لا يوجد خط مستقيم بين أي مكونين)، قد ترغب أن تمرر الكابلات على طول إطار الدراجة لكن يجب أن تنتبه أن تكون الكابلات أقصر ما يمكن كي لا تضيع الطاقة. قم بقص الكابلات حسب الطول المطلوب، وتستطيع أن تستخدم أداة الثني نفسها في عملية القص أو أي أداة أخرى. وعلى نهاية كل خيط كهربائي قم بتمرير أنبوب بلاستيكي قابل للانكماش بالحرارة وأوصله إلى نقطة تلاقي نهاية الخيط الكهربائي مع العروة (بعد أن تكون قد قمت بوصل العروة مع الخيط الكهربائي عن طريق أداة الثني) ثم عرض الأنبوب للحرارة (ولاعة سجائر مثلاً) كي ينكمش، فيعمل عمل العازل.

 

توصيل الكابلات فيزيائياً

قم بتوصيل كامل الكابلات، معتمداً على المخطط المرفق مع جهاز التحكم بالمحرك (الشكل 11)، حيث تكون البطاريات الأربعة على التوالي (التسلسل)، ثم البطاريات إلى جهاز التحكم، ثم إلى المحرك. وكما هو معروف فإن البطاريات عندما تكون مشحونة فهي تحتوي على طاقة، حتى لو لم يتم تشغيل الدراجة الكهربائية، لذا يجب الحذر من أي توصيل للبطاريات إلى إطار الدراجة مثلاً، كي لا يتم تفريغ البطاريات أو يحصل أي قصر في الدارة والأفضل أن يتم تغطية البطاريات بغطاء زجاجي أو بلاستيكي شفاف. عندما يتم توصيل الكابلات، يجب أن تقوم ببعض الاختبارات لكي تتأكد أن الدراجة قابلة للعمل. الكتاب الإلكتروني الموجود على الرابط التالي هو عبارة عن مخطط الدارة مرسوم على برنامج هندسي كهربائي:

Doc100-045-A_DWG-AXE-No-Reverse-wire-dia.pdf

الشكل 11 المخطط الكهربائي

 


الخطوة 13: الاختبار والقيادة

الاختبار قبل القيادة

قبل أن تقوم بجولتك الأولى يجب أن تقوم بفحص الدراجة. تأكد أن غطاء الجنزير في مكانه الصحيح، وكل وسائل الأمان الأخرى. قم برفع الدولاب الخلفي عن الأرض، ثم أوصل الطاقة من البطارية عن طريق مفتاح توصيل البطارية ومفتاح التشغيل، ثم بلطف قم تدوير الصمام الخانق، ستعمل عندها الدراجة الكهربائية ومعها الجنزير الذي سيقوم بتدوير الدولاب الخلفي (إن لم تعمل الدراجة، أطفئها، وأفصل البطاريات، وراجع دليل حل المشاكل المرفق مع جاهز التحكم بالمحرك. قد تكون المشكلة بسيطة، كفقدان اتصال الصمام الخانق، فأكثر أجهزة التحكم مرفق معها دليل لحل المشاكل).

 

كما أنه لو كان للصمام الخانق دليل مساعد، فهذا سيساعد على حل المشاكل بشكل أسرع. يجب عليك أيضاً عمل معاينة نظرية للجنزير واصطفافه على أسنان العجلة القائدة والمقادة. كما يجب أن تعمل جميع المكونات الأخرى كالضوء وإشارات التشغيل... إلخ. وعند عمل أي صيانة للدراجة يفضل فصل البطاريات.

 

اختبار القيادة

خذ الأمور ببساطة، فإن قيادة الدراجة الكهربائية لا تختلف كثيراً عن قيادة الدراجة النارية. حاول أن تقود الدراجة في الأماكن الفارغة من الازدحامات خلال الجولة الأولى، حتى تتعود على القيادة. حاول أن تنتبه لأي أمر غير عادي يحصل مع الدراجة، الدراجة هادئة تقريباً، ولا تصدر صوت عال، ولا اهتزازات، ما عدا الصدمات التي تتعرض لها في الطرق.

 

في أول اختبار لي للدراجة، لم أحبب الطريقة التي يستجيب بها الصمام الخانق، فقد كان حساساً جداً، وأي تدوير بسيط للصمام ينتج عنه السرعة فوراً للدراجة. عندما تعود من جولتك الأولى، قم بفحص الدراجة مرة أخرى، تأكد من عدم فك أي شيء، تأكد أن لا ارتفاع لدرجة حرارة الدراجة، أو أي شيء آخر غير عادي. وعند هذه النقطة تستطيع أن تقوم بضبط جهاز التحكم، كي يصبح استجابة الصمام الخانق ملائم لأسلوب ركوبك. مقطع الفيديو الموجود على الرابط التالي، يبين اختبار هذه الدراجة على القيادة:

 


الخطوة 14: الملحقات الإضافية

الكابح الخلفي (Rear Brake)

عندما كنت أقوم بتجميع أجزاء الدراجة، كان لا بد أن أقوم بتثبيت الكابح الخلفي بقطعة داعمة على الدراجة (الكابح الخلفي ينشط بواسطة دواسة القدم اليمينية)، حيث يقوم نابض بسحب الدواسة لكي يعيدها إلى المكان السابق، وهذا الجزء كان شاذاً، لم أستطع أن أجد طريقة لوصل النابض بالإطار، خاصة بعد تحويل الدراجة إلى كهربائية، لذا قمت بصنع قطعة صغيرة على شكل قوس لتعليق النابض فقط.

 

خزان الوقود (Gas Tank)

من أكثر الأسئلة التي تردني حول الدراجة الكهربائية هي ما الفائدة من وضع خزان الوقود طالما لن يكون هناك أي وقود ؟ أيضاً لماذا لا تستعمل المكان الذي يشغله خزان الوقود لوضع بطاريات أخرى ؟

 

والجواب السريع أنه ببساطة الدراجة الكهربائية لن تشبه الدراجات إن لم يكن هناك خزان الوقود، بالإضافة إلى أنه لا يمكن تركيب وملائمة البطاريات في الفراغ الذي يتركه خزان الوقود. عندما حصلت على هذه الدراجة كانت قديمة وبالية، لذا قمت بتعريتها من الطلاء القديم، ثم دهنتها بطلاء جديد، بالنسبة لخزان الوقود فشكله مقوس وليس مناسباً لتركيب البطاريات في داخله، كما أن تركيب البطاريات في تلك النقطة سيقوم برفع مركز الجاذبية للدراجة الكهربائية، والذي نريده أن يكون أقل ما يمكن في الأسفل وقريب من الأرض، ثم أن الفجوة الموجودة في خزان الوقود (بعد أن تقوم بقص القسم السفلي منها) يكون مكان مناسب لتركيب جهاز التحكم وشاحن البطاريات، وخزان الوقود يعتبر غطاء جيد للبطاريات طالما هناك تهوية جيدة في داخله.

 

قد يقوم بعض الناس بتصنيع قطع خارجية بدلاً من خزان الوقود، قد تكون من مادة رغوية أو من الفايبر كلاس أو بلاستيكية، والتي تعطي جمالية أكثر للدراجة، كما أن بعضهم يصنع مكاناً ضمن خزان الوقود كدرج لحفظ القفازات والنظارات والخرائط.

 

مقطع الفيديو التالي يبين لك العمليات التي تجرى على خزان الوقود كي يصبح ملائماً للدراجة الكهربائية مع تركيب ضوء التشغيل ومقياس التيار المستمر:

 

 

التخلص من أنابيب العادم

من أحد أفضل ميزات الدراجة الكهربائية أنها لا تصدر صوت، وبالتالي فلا تخشى من الإزعاج حتى لو قمت بتشغيلها صباحاً، بالإضافة إلى أنها تحافظ على البيئة. لكن هناك من يقول أن الصوت العالي للدراجة البخارية تنقذك أحياناً من الحوادث، حيث يكون مرورك بالشوارع مسموعاً، ولكي أتغلب على هذه الفكرة، قمت بتحميل بعض المؤثرات الصوتية للدراجات (هارلي، كاواساكي.. إلخ) على جهاز MP3 عن طريق الحاسب الخاص بي، ثم وضع الجهاز على الدراجة. ومع هذه الأصوات أصبحت الدراجة كدراجة نارية تصدر صوتاً. قم بالاطلاع على هذه الطريقة على موقع Instructables على الرابط التالي:

http://www.instructables.com/id/Add-Sound-Effects-to-your-Electric-Motorcycle/

 

التدريب

إذا لم يكن لديك فكرة عن قيادة الدراجات، قم بأخذ فكرة عن طرق القيادة الأمنة على الرابط riders safety class، حيث أن قيادة الدراجات تحتاج إلى مهارة، لذا يجب أن تتعلمها وتزاولها. والدورة تحتوي على الكثير من البنود بما فيها حفظ الدراجة في فصل الشتاء.

 

حفظ الدراجة الكهربائية في فصل الشتاء

عندما اطلعت على دليل الدورة السابقة، كنت مندهشاً من البنود المطلوبة لتخزين الدراجة النارية في فصل الشتاء، حيث يجب عليك أن تغير الزيت، تجفيف خزان الوقود، وعمل الكثير من البنود الطويلة الأخرى. وفي فصل الربيع يجب أن تقوم أيضاً بتغيير الزيت، مع قائمة أخرى بالبنود المطلوبة.

و بالنسبة للدراجة الكهربائية فهذه القائمة كانت مطلوبة في فصل الشتاء:

  • شحن البطاريات.

  • فصل البطاريات عن الدارة.

  • كنت أضع الدراجة في الزاوية الخلفية للمرآب الخاص بي (عند عدم الاستعمال).

  • في فصل الربيع:

  • شحن البطاريات (حيث يتم عملية التفريغ تلقائياً إذا بقيت الدراجة دون استخدام خلال فصل الشتاء).

  • فحص الهواء في الدواليب.

  • أوصل البطاريات، أضغط مفتاح التشغيل، وقم بقيادة الدراجة.

 

المصباح ذي الصمامات الضوئية (LED Lighting)

بهدف التخفيف من الأحمال الكهربائية على البطاريات، فقد قمت بتركيب لمبة ليدات ضوئية في مقدمة ومؤخرة الدراجة، حيث إن هذه الصمامات الثنائية الضوئية تستهلك كمية قليلة بكثير من الطاقة التي يستهلكها المصباح العادي للدراجة النارية. بالنسبة للمصباح المستعمل للضوء الأمامي كان غاليا شيئا ما، لذا إن لم تكن قادراً على الشراء، فتستطيع أن تصنع واحدا بنفسك، أنظر الرابط التالي:

  possibly build my own

300 ميل لكل غالون

هناك ميزة أخرى للدراجة الكهربائية، فعندما قمت بقيادة دراجتي في الجولة الأولى وبعملية شحن واحدة للبطاريات، قمت بمراقبة الطاقة المستهلكة بواسطة مقياس الواط، أتبع الرابط التالي:

 Kill-a-Watt energy monitor 

ثم قمت بتقسيمها على عدد الأميال التي قطعتها الدراجة، وببعض العمليات الحسابية بطريقة التحويل بين الكهرباء والبنزين كما هو على الرابط التالي: electric-to-gasoline-conversion numbers from MIT، كانت النتيجة أكثر من 300 ميل لك غالون. ولكن هل هو مناسب أن نستعمل واحدة ميل لكل غالون MPG مع العربات الكهربائية؟ طبعاً لا! عند الحديث عن العربات الكهربائية يجب أن نستعمل وحدة MPGe أي المكافئ لميل لكل غالون. ومع أن هذه الواحدة ليست دقيقة إلى حد ما، لكنه يعطي الناس على الأقل قدرة على فهم ما ينتج عن الطاقة الكهربائية بالنسبة للعربات الكهربائية.

تذكر أن الحرارة، والضجيج، والاهتزازات كلها دلالات سيئة على عدم الكفاءة. وهذه الأمور جميعها غير موجودة في الدراجة الكهربائية. بالإضافة إلى أن الكثير من طرق الكبح تحصل في مقدمة العربات. وعلى دراجتي عملية الكبح تحصل في الخلف، فالمحرك موصول مع الدولاب الخلفي، لذا فإن الكبح في المقدمة سيكون أقل فعالية. كما أن الكبح المتزايد قد يؤدي إلى انزلاق الدراجة وبالتالي عدم القدرة على السيطرة عليها.

 

بساطة المشروع

أخيراً أريد أن أنوه أنه وبالرغم من أنني دخلت في تفاصيل كثيرة، فإن الدراجة الكهربائية بسيطة التصنيع ونظيفة، وبعد العملية التي قمت بها، أستطيع أن أقوم ببناء دراجة كهربائية خلال ثلاثة أيام. وأعرف رجلاً قمت بإرسال صورة لدراجتي الكهربائية إليه، وعندما رأيته في الأسبوع التالي، كان قد صنع دراجة كهربائية مثل التي عندي تماماً.

 

الكبح المولّد (Regenerative Braking)

هذه الفكرة قد لا تكون معروفة للبعض، ولكنها فكرة جميلة، وتستخدم في العربات الهجينة، وعلى الأكثر في العربات الكهربائية، بهدف توليد الطاقة. تتلخص فكرتها في استغلال (الطاقة الحركية) للعربة عند الكبح في شحن البطاريات، فعندما تتحرك العربة الكهربائية نحتاج لإيقافها إلى عملية كبح للعجلات، لذا كانت الفكرة أن يعمل المحرك الكهربائي (و الذي يقوم بتحريك السيارة) عمل المولد كي يقوم بعملية إعادة شحن للبطاريات. كما هو موضح في الشكل.

وبالنسبة لدراجتي الكهربائية، فقد سألني البعض فيما إذا كنت استخدم هذه التقنية أم لا، لكنني لم أفعل ذلك (مع أن المحرك الذي عندي يقبل تطبيق هذه التقنية، ويستطيع أن يقوم بعمل المولد أيضاً) والسبب أن الدراجة يتم كبحها من الخلف أي من الدولاب الخلفي، وأغلب العربات التي تستخدم هذه التقنية يكون الكبح للعجلات الأمامية، بالإضافة إلى أن تقنية الكبح هذه قد تسبب انزلاق للدراجة، وتزيد من تعقيد المشروع.

 


الخطوة 15:استعمالات أخرى لطاقة البطاريات

كيف تستغل الطاقة الموجودة في البطاريات ؟ لن تقود دراجتك طوال اليوم، فأكثر مدة لقيادتها قد لا تتجاوز الساعتين، لذا ماذا حول الساعات الباقية ؟ هناك اناس يقومون باستعمال تلك الطاقة الموجودة ضمن البطاريات لأغراض منزلية، منها الإضاءة مثلاً.

 

استعمال البطاريات كجهاز UPS

قد يكون جهاز UPS مألوفاً لك، هو اختصار Uninterruptable Power Supply ويقوم بإعطاء طاقة للحواسب عند انقطاع الكهرباء، كي تقوم بحفظ ملفاتك، وعند عودة الكهرباء، يفصل الطاقة ويقوم بشحن البطاريات الموجودة في داخله. وأكثر أجهزة UPS تكون ذات توتر 12 فولط، ومنها الكبيرة التي تستعمل في غرف السيرفرات (الخوادم) للحواسيب، وغالباً ما تستعمل 48 فولط، وهو نفسه التوتر الخاص ببطاريات الدراجة الكهربائية. لذا قمت بالاتصال بأحد المحال التجارية التي تعمل في مجال الحواسب، واشتريت جهاز UPS قديم حيث كانت بطارياته تالفة، أزلت البطاريات، وقمت بوصل بطاريات الدراجة الكهربائية مع جهاز UPS، مع بعض الترتيبات المتعلقة بهذا الجهاز، وبالتالي حصلت على جهاز UPS أيضاً. وتستطيع أن تستخدم بطاريات الدراجة كوسيلة إضاءة أيضاً. كل هذه الافكار تأتي نتيجة للتفكير السليم، والمحاولة قدر الإمكان لاستغلال الطاقة.

 


الخطوة 16: الانتهاء

والآن جاء دورك في التجربة، فقد قمت بشرح كامل الخطوات التي قمت بها. فإذا كنت تريد عربة بعيدة المدى، فإن كامل الخطوات التي شرحتها تستطيع تطبيقها، لكنك ستحتاج إلى استعمال بطاريات الليثيوم، وهي غالية نوعاً ما، وستضيف تكلفة لا يستهان بها إلى الميزانية. وتستطيع أن تتعرف أكثر على بطاريات الليثيوم على صفحة Tony's blog والذي قام ببناء دراجة كهربائية معتمداً على بطاريات الليثيوم (الشكل 25). ولمزيد من المعلومات عن الدراجة الكهربائية ومشاريعي الأخرى متضمناً الأقراص الخاصة ببناء الدراجة الكهربائية:

 BUILD YOUR OWN ELECTRIC MOTORCYCLE instructional video DVD

يرجى زيارة الموقع 300MPG.org

مقطع الفيديو الموجود على الرابط التالي يظهر ثلاث دراجات كهربائية بما فيها دراجتي ودراجة صديقي الذي استعمل فيها بطارية ليثيوم:

 


مصطلحات المقال

العربية

الإنجليزية

الفرنسية

دراجة كهربائية

ElectricMotorcycle

Moto électrique

الدراجة الصغيرة

Minibike

Minibike

السكوتر

Scooter

Scooter

بطارية

Battery

Batterie

محرك كهربائي

Electric Motor

Moteur Electrique

تيار مستمر

DC (Direct Current)

Courant continu

مغناطيس دائم المغنطة

Permanent Magnet

Aimant Permanent

حصان بخاري

Horsepower

Puissance en chevaux

عزم

Torque

Torque

رف

Rack

Grille

لحام (عملية اللحام)

Welding

Soudage

شاحن

Charger

Chargeur

جهاز تحكم

Controller

Controleur

صمام خانق

Throttle

Étrangler

فاصمة منصهرة

Fuse

Fusible

مفتاح كونتاكتور

Contactor

Contacteur

مفتاح ريليه

Relay

Relais

مقاومة

Resistor

Resistance

عجلة مسننة

Sprocket

Pignon

عجلة مسننة قائدة

Drive Sprocket

Pignon d'entraînement

عجلة مسننة مقادة

Driven Sprocket

Pignon entraîné

خيط كهربائي

Cable

Câble

خزان الوقود

GasTank

Réservoir de gaz

ميزانية

Budget

Budget

سن - أسنان

Gears

Engrenage

سرعة

Speed

Vitesse

نظارات وقائية

Safety glasses

Lunettes de sécurité

قفازات

Gloves

Gants

نقاط الحصر

PinchPoints

Points de pincement


تأليف

 

المؤلف: الاحترافي bennelson

ترجمة بتصرف: المهندس إبراهيم حسين أحمد (دمشق - سوريا)

البـريد الإليكتروني: عنوان البريد الإلكتروني هذا محمي من روبوتات السبام. يجب عليك تفعيل الجافاسكربت لرؤيته.

 


إنتاج

 

موقع اصنعها 2013


المراجع

 

httphttp://www.instructables.com/id/Build-Your-Own-ELECTRIC-MOTORCYCLE/?ALLSTEPS (المقال الأصلي)

http://ar.wikipedia.org/wiki/محرك_تيار_مستمر

http://www.hazemsakeek.com/QandA/motor/motor.htm


 

التعليقات   

 
حامد الزاوى
0 # حامد الزاوى 2016-08-02 12:06
درجات كهربائيه صينيه 48v كيفيت فحص البطاريات وهى على التوالى مع العلم ان البطاريات سريعة الهبوط بعد الشحن
رد | رد مع اقتباس | اقتباس | تقرير إلى المدير
 
 
م. عصام سليم
+1 # م. عصام سليم 2016-04-01 10:44
السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

هل لديك، أخي الكريم، دراسة اقتصادية بالأرقام، عن هذا المشروع؟

شكرا جزيلا.
رد | رد مع اقتباس | اقتباس | تقرير إلى المدير
 
 
دانيال
+1 # دانيال 2014-07-25 16:42
بارك الله فيك يا اخي على هذا الشرح الوافي
لكن لي استفسار عن كيفية زيادة سرعة دراجة بقوة 60 فولت 5بطاريات 12 فولت لا يوجد لها جنزير
رد | رد مع اقتباس | اقتباس | تقرير إلى المدير
 
 
م . إبراهيم حسين أحمد
+1 # م . إبراهيم حسين أحمد 2013-10-03 11:42
بارك الله بك أخي علي ، و أنا أضم رأيي لراي الإدارة ، الدولة تتطور بأبنائها .
المقال موجه لأمثالك .
رد | رد مع اقتباس | اقتباس | تقرير إلى المدير
 
 
علي السلمان
+3 # علي السلمان 2013-08-13 23:03
شكرآ جزيلاً على المقال المفيد ونرجو ان نوفق بصناعة دارجات كهربائية في الدول العربية
رد | رد مع اقتباس | اقتباس | تقرير إلى المدير
 
 
إدارة إصنعها
+3 # إدارة إصنعها 2013-08-24 06:29
لا تنتظر الدولة، بل إصنعها أنت. فالمقال موجه لأمثالك، لا إلى الدول. أنت هو الدولة.
رد | رد مع اقتباس | اقتباس | تقرير إلى المدير
 

أضف تعليق


كود امني
تحديث


Go to top