DIY kontroler prędkości PWM 2000 W: 8 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:30

Pracowałem nad przebudową mojego roweru na elektryczny za pomocą silnika prądu stałego do automatycznego mechanizmu drzwi i do tego wykonałem również pakiet akumulatorów o napięciu 84 V DC.

Teraz potrzebujemy regulatora prędkości, który może ograniczyć ilość energii dostarczanej do silnika z akumulatora. Większość kontrolerów prędkości dostępnych online nie jest przystosowana do tak wysokiego napięcia, więc postanowiłem zbudować taki dla siebie. Na tym polega ten projekt, aby zaprojektować i zbudować niestandardowy regulator prędkości PWM do sterowania prędkością dużych silników prądu stałego.

Krok 1: Narzędzia Materiały i umiejętności

Do tego projektu potrzebne są podstawowe narzędzia lutownicze, takie jak:

• Lutownica
• Przyssawka
• Szczypce i twizzery

Schemat, pliki Gerber i spis elementów są dostępne tutaj.

Krok 2: Projektowanie regulatora prędkości

Ponieważ naszym celem jest kontrolowanie prędkości silnika prądu stałego, do którego możemy użyć dwóch technik, konwerter buck, który obniży napięcie wejściowe, ale jest dość skomplikowany, więc zdecydowaliśmy się zastosować sterowanie PWM (szerokość impulsu Modulacja). Podejście jest proste, aby kontrolować prędkość włączania i wyłączania akumulatora z dużą częstotliwością. Aby zmienić prędkość, zmienia się cykl pracy lub okres włączenia wyłącznika.

Obecnie nie oczekuje się, że przełączniki mechaniczne będą poddawane tak dużym obciążeniom, więc odpowiednim wyborem do takiego zastosowania jest mosfet z kanałem N, który jest specjalnie zaprojektowany do obsługi umiarkowanej ilości prądu o wysokiej częstotliwości.

Do przełączania mosfetów potrzebujemy sygnału PWM, który jest wytwarzany przez układ scalony timera 555, a cykl pracy sygnału przełączającego jest zmieniany za pomocą potencjometru 100k.

Ponieważ nie możemy obsługiwać timera 555 powyżej 15V, wprowadziliśmy układ scalony konwertera Buck lm5008, który obniża napięcie wejściowe z 84VDC do 10VDC, który jest używany do zasilania układu scalonego timera i wentylatora chłodzącego.

Teraz, aby poradzić sobie z dużą ilością prądu, użyłem czterech N-kanałowych tranzystorów mosfet, które są połączone równolegle.

Poza tym dodałem wszystkie uzupełniające komponenty zgodnie z opisem w arkuszach danych.

Krok 3: Projektowanie płytek drukowanych

Kiedy skończyłem schemat, zdecydowałem się zaprojektować dedykowaną płytkę drukowaną dla kontrolera prędkości, ponieważ nie tylko pomoże nam to utrzymać wszystko w porządku, ale zamierzałem zaprojektować to urządzenie, aby było zdolne do dalszych modyfikacji dla moich innych projektów DIY, które wykorzystuje duże silniki prądu stałego.

Pomysł zaprojektowania płytki PCB może wydawać się wymagający wiele wysiłku, ale uwierz mi, że warto to wszystko, gdy dostaniesz w swoje ręce niestandardowe płytki. Mając to na uwadze, zaprojektowałem płytkę PCB dla jednostki regulatora prędkości. Zawsze staraj się zdefiniować poszczególne regiony, takie jak obwody sterujące i zasilanie po drugiej stronie, aby podczas łączenia wszystkiego razem dobrze było iść z odpowiednią szerokością ścieżki, szczególnie po stronie zasilania.

Dodałem również cztery otwory montażowe, które będą pomocne przy montażu kontrolera, a także przytrzymają wentylator chłodzący wraz z radiatorem nad MOSFET-ami.

Krok 4: Zamawianie płytek drukowanych

W przeciwieństwie do innych niestandardowych części do projektu DIY, płytki PCB są z pewnością najłatwiejsze do zdobycia. Tak Teraz, po wygenerowaniu plików gerber naszego skończonego układu PCB, dzieli nas tylko kilka kliknięć od zamówienia naszych niestandardowych PCB.

Jedyne, co zrobiłem, to udałem się na PCBWAY i po przejrzeniu kilku opcji wrzuciłem swoje pliki gerber. Po sprawdzeniu projektu pod kątem błędów przez ich zespół techniczny, projekt jest przekazywany na linię produkcyjną. Cały proces zajmie dwa dni i miejmy nadzieję, że dostaniesz swoje PCB w ciągu tygodnia.

PCBWAY umożliwiło ten projekt dzięki swojemu wsparciu, więc nie spiesz się i zajrzyj na ich stronę internetową. Oferują standardowe PCB, Quick-turn PCB, SMD itp., więc aby uzyskać rabaty do 30% na PCB, odwiedź ten link.

Pliki Gerber, schemat i BOM (Bill Of Material) dla PCB regulatora prędkości są dostępne tutaj.

Krok 5: Montaż płytek drukowanych

Zgodnie z oczekiwaniami płytki dotarły w ciągu tygodnia, a wykończenie jest po prostu zbyt dobre. Jakość płytek PCB jest absolutnie bez zarzutu. Teraz czas zebrać wszystkie komponenty wymienione w BOM (Bill of Material) i upuścić je na miejsce.

Aby wszystko było płynne, musimy zacząć od najmniejszego elementu na płytce drukowanej, którym w naszym przypadku jest konwerter LM5008 Buck, element SMP. Kiedy już go zmatowiliśmy za pomocą oplotu lutowniczego, ponieważ nie mamy gorącego pistoletu do radzenia sobie z komponentem SMD, następnie zmoczyliśmy cewkę indukcyjną obok niej i ruszyliśmy w kierunku większych komponentów.

Po zakończeniu montażu desek nadszedł czas, aby upuścić zegar 555 na miejsce z wycięciem we właściwym kierunku.

Krok 6: Schładzanie

Przy tak dużej mocy, z jaką będziemy mieli do czynienia, oczywiście oczekuje się, że wszystko się nagrzeje. Aby sobie z tym poradzić, zginamy tranzystory MOSFET i montujemy wentylator 12V z radiatorem umieszczonym pomiędzy nimi.

Po wykonaniu tych czynności bestia kontrolera prędkości PWM jest gotowa do działania.

Krok 7: Testowanie kontrolera

Aby przetestować kontroler, użyjemy niestandardowego zestawu akumulatorów 84v, który zbudowaliśmy dla naszego roweru elektrycznego. Kontroler jest tymczasowo połączony z akumulatorem i silnikiem przymocowanym do roweru w celu napędzania tylnego koła.

Jak przestawiłem przełącznik, kontroler jest zasilany z wentylatorem dmuchającym powietrzem na tranzystory MOSFET. Gdy przekręciłem potencjometr zgodnie z ruchem wskazówek zegara, silnik zaczął się kręcić i stopniowo zwiększać prędkość proporcjonalną do obrotu pokrętła.

Krok 8: Wyniki końcowe

Na tym etapie regulator prędkości jest gotowy i wyszedł daleko poza moje oczekiwania jeśli chodzi o wykończenie. Kontroler wydaje się działać łatwo na akumulatorze 84 V i płynnie kontroluje prędkość silnika.

Aby jednak przetestować ten regulator prędkości pod obciążeniem, musimy ukończyć nasz projekt roweru i zamontować wszystko na swoim miejscu. Więc chłopaki, jeśli chodzi o wydajność przy obciążeniu, są na bieżąco z nadchodzącym filmem o projekcie, który jest projektem konwersji roweru elektrycznego DIY.

Zapisz się i bądź na bieżąco z nadchodzącym filmem o projekcie.

Pozdrowienia.

DIY Król