目录
小车简介
改造思路
改造目的
步骤一、改锂电
电压检测
充电检测
结束语
本文介绍如何给wowwee Rovio智能车改电源过程。
首先介绍硬件情况
小车简介
小车功能强大,带红外定位,带缺电自动归位,带轨迹录制回放,带扬声器,带录音功能,基本上近几年各种平台的智能小车有的,它都有。而且平台资料非常多,可玩性不亚于Arduino。
摄像头是480p,带夜视,效果不咋样,笔者在另外一篇文章里介绍摄像头升级的,有兴趣可以翻翻。
wifi是ad-hoc,安卓已经无法连接,苹果可以
笔者尝试改造硬件软件前的第一步就是电源部分的改造,因为原车电池是5个1.2v的镍氢电池串联,尽管很多淘宝卖家标的是3600mah,实际稍微懂点电路基础知识的,5个900mah的电池串联,串联后的容量应该还是900mah。
900mah要负责摄像头,主控板,wifi板,红外定位,电机控制板的供电,实在是小马拉大车。所以原车增加了低电自动归位充电功能,用来弥补电池续航短的问题。
小车支持电压检测,并且把电池电压映射成5档,显示在遥控应用界面上,app里有个一键归位功能,很方便就能控制小车归位充电。
上表表达了从电池电压转成5级电量显示的过程,下图是充电板的电路图,电压检测口在DET插座的R口。
对应电路板的位置,用白线圈出来了,从上往下依次是cpc-充电控制,cps-充电检测,cs-电压检测。
介绍完小车的基本情况,下面就开始改造过程。
改造思路
1.改锂电
2.加电压检测
3.加充电控制
改造目的
增加续航,为后续硬件改造提供充足的电量供应,使这个车至少支持30分钟巡航时间,满足看家,宠物互动的诉求。
步骤一、改锂电
首先拆下原车镍氢电池,量了下电池仓尺寸,放4个18650足够,6个有点紧张。考虑到还要预留保护板及必要的线缆,就用4个18650,2并2串,7.4v。原车充电电源标记的是8v,实际用万用表量是8.4v,很标准的2s锂电充电电压,完美。
手头有几个电动滑板车滑拆机的,3000mah的,2并2串组合后就是7.4v,6000mah,比原车提升了6倍,足够了。焊上5A的保护板,用青稞纸包裹后,套上热缩管。塞进电池仓,不松不紧,正好。
引出的电池正负极接到充电板上原本镍氢电池的焊点上,另外两根充电的接到小车底部两个充电金属触点上。注意,要断开金属触点和电源板的连接,这样就把原车的充电电路给旁路了,直接通过电源->底座->小车底部触点->保护板->锂电池,完成充电过程。放电过程是锂电池->原车电源板->电机控制板->小车各模块。有人不禁要问,为何放电过程还要经过原车电源板,原因是要留着上面的电压检测和充电检测,后面会详细介绍。
完成电池硬件部分改造,万用表检查一遍是否短路,虚焊后,再通电。通电后确认指示灯正常,小车可以正常工作,放到底座上后,确认充电也正常。有人问6v升到7.4v,小车会不会烧掉,肯定不会,玩具的硬件设计没那么精密,这点余量还是有的。支持,硬件部分改造结束再说软件部分的改造。
电压检测
上个章节提到了,小车的放电过程经过了原车电源板,从遥控器的界面上看,电压显示是有的。
为了确认原车的电压检测是否正常工作,笔者研究了这个车电量显示的逻辑
原来是通过"battery"字段的值,映射的5级电量显示,进一步追查"battery"字段的来源,发现是通过如下http请求获取
返回内容如下,不难发现,"battery"字段就在其中
知晓上述原理后笔者分别在满电,使用28分钟后,接近没电的时候用抓包工具抓取上述http response,获得battery的值,绘制下表:
当然,严谨些的话,应该是用更多采样点,笔者时间有限,玩了半小时,观察发现,当电池电量很低(小于6v),电压与battery数值的对应关系接近于原车的表格(本文图1),这个意味着当小车低电的时候,低电归位功能可以正常工作。
充电检测
然后再说电源板上另外一个充电检测口的作用,本来笔者也想当然认为不就是检测充电状态,用于显示在界面上,属于可有可无功能。实际证明,错了。小车低电归位过程中,会根据充电状态来判定小车已经处于"归位"状态了,这个状态不对的话,就会认为归位失败,重新归位,结果就是把电池耗尽。
很不幸,笔者的小车就出现了上述问题,一番排查,发现就是改电池的过程中,因为把原车电源板上的充电电路旁路了,导致cps口检测不到充电状态。结合本科阶段电路基础课已经忘的差不多的理论分析,笔者面临三个选择:
1.改原车电源板,能给锂电充电
2.保持保护板充电,想办法搞定充电检测
3.买现成的支持锂电的电源板
先说3,从一些资料看,早年淘宝是有卖这个车的锂电电源板的,也是改车爱好者的杰作,可以,已经找不到店铺了,放弃。
再说1,从一些资料看,也有爱好者提供了改原车电源板电路,使其支持锂电充电,笔者看完,发现电路基础知识早忘的差不多了,即使有原理图,也不足以支持完成改造
再说2,凭借笔者比较浅显的电路基础知识,不难发现cps口本质上也是电压检测,当小车归位后,cps口通过R21电阻与8.4v电源连接,这样cps口就具备了一个2.5v左右的电压;当小车离开后,电压为零。明白这个原理,2个电阻不就搞定了,一个47k,一个20k,按下图连接。
不幸的是,接上电阻后发现小车一直显示充电中状态,再反查代码,发现是小车返回的"charging"字段一直是64,64就是显示充电中。那唯一的原因就是cps口电压检测出现问题了,万用表一量,发现即使小车离开充电坞,cps口依旧有2.5v电压,原因是保护板充电口在非充电状态就带7v电压,这个好办,加个二极管就搞定了,从废旧电脑主板上拆了一个下来焊上去,cps口电压就正常了,对应手机侧采集到的"charging"字段也恢复正常,最终接线图如下:
结束语
至此,电源部分的改造结束,充放电正常,电量显示,低电检测,归位也都正常。大概估算下硬件成本,4个18650锂电,36元;保护板4元,电子元件忽略不计,总成本40,但改造效果是把原车15分钟不到的续航时间,直接延长到一个小时,结合原车的低电归位功能,完全就消除了运行过程中的续航焦虑问题。有了这多出来的45分钟,有充足的时间巡视屋子的每一个角落、与宠物尽情的互动,其他更多好玩的玩法,等待大家挖掘。