DIY 2000 Watts PWM Speed Controller: 8 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:35

Εργάζομαι για τη μετατροπή του ποδηλάτου μου σε ηλεκτρικό χρησιμοποιώντας ένα μοτέρ DC για αυτόματο μηχανισμό πόρτας και για αυτό έχω φτιάξει επίσης μια μπαταρία που έχει βαθμολογία 84v DC.

Τώρα χρειαζόμαστε έναν ελεγκτή ταχύτητας που μπορεί να περιορίσει την ποσότητα ενέργειας που παρέχεται στον κινητήρα από τη μπαταρία. Οι περισσότεροι από τους ελεγκτές ταχύτητας που διατίθενται στο διαδίκτυο δεν έχουν βαθμολογία για τόσο υψηλή τάση, οπότε αποφάσισα να φτιάξω ένα για τον εαυτό μου. Αυτό θα είναι αυτό το έργο, να σχεδιάσει και να κατασκευάσει έναν προσαρμοσμένο ρυθμιστή ταχύτητας PWM για τον έλεγχο της ταχύτητας των κινητήρων DC μεγάλης κλίμακας.

Βήμα 1: Υλικά εργαλείων και δεξιότητες

Για αυτό το έργο χρειάζεστε βασικά εργαλεία συγκόλλησης όπως:

• Ένα συγκολλητικό σίδερο
• Κορόιδο
• Πένσα και στριφτάρια

Τα σχηματικά, αρχεία Gerber και η λίστα των στοιχείων είναι διαθέσιμα εδώ.

Βήμα 2: Σχεδιάζοντας τον ελεγκτή ταχύτητας

Δεδομένου ότι σκοπεύουμε να ελέγξουμε την ταχύτητα ενός κινητήρα DC για τον οποίο μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε δύο τεχνολογίες, ένας μετατροπέας buck που θα μειώσει την τάση εισόδου αλλά είναι αρκετά περίπλοκος, οπότε αυτό που έχουμε αποφασίσει να ακολουθήσουμε είναι το PWM Control (Pulse Width Διαμόρφωση). Η προσέγγιση είναι απλή, για τον έλεγχο της ταχύτητας ενεργοποίησης και απενεργοποίησης της μπαταρίας σε υψηλή συχνότητα. Για να αλλάξετε την ταχύτητα αλλάζει ο κύκλος λειτουργίας ή η περίοδος ενεργοποίησης του διακόπτη.

Τώρα οι μηχανικοί διακόπτες δεν αναμένεται να υποστούν τόσο μεγάλη τάση, οπότε μια κατάλληλη επιλογή για μια τέτοια εφαρμογή είναι ένα Mosfet N-Channel που είναι ειδικά κατασκευασμένο για να χειρίζεται μέτρια ποσότητα ρεύματος σε υψηλή συχνότητα.

Για να αλλάξουμε τα mosfets χρειαζόμαστε ένα σήμα PWM το οποίο παράγεται από ένα χρονόμετρο IC 555 και ο κύκλος λειτουργίας του σήματος μεταγωγής μεταβάλλεται χρησιμοποιώντας ένα ποτενσιόμετρο 100k.

Δεδομένου ότι δεν μπορούμε να λειτουργήσουμε το χρονόμετρο 555 πάνω από 15v, έτσι ενσωματώσαμε ένα μετατροπέα lm5008 Buck IC που μειώνει την τάση εισόδου από 84VDC σε 10VDC που χρησιμοποιείται για την τροφοδοσία του χρονοδιακόπτη και του ανεμιστήρα ψύξης.

Τώρα για να χειριστώ τη μεγάλη ποσότητα ρεύματος, χρησιμοποίησα τέσσερα Mosfets N-Channel που συνδέονται παράλληλα.

Εκτός αυτού, έχω προσθέσει όλα τα συμπληρωματικά στοιχεία όπως περιγράφονται στα φύλλα δεδομένων.

Βήμα 3: Σχεδιάζοντας τους πίνακες τυπωμένων κυκλωμάτων

Καθώς τελείωσα το σχηματικό, αποφάσισα να σχεδιάσω ένα ειδικό PCB για τον ελεγκτή ταχύτητας, καθώς όχι μόνο θα μας βοηθήσει να διατηρήσουμε τα πάντα καθαρά, αλλά σκόπευα να σχεδιάσω αυτήν τη μονάδα έτσι ώστε να μπορεί να τροποποιηθεί περαιτέρω για τα άλλα DIY έργα μου. χρησιμοποιεί μεγάλους κινητήρες DC.

Η ιδέα του σχεδιασμού ενός PCB μπορεί να φαίνεται να απαιτεί πολλές προσπάθειες, αλλά πιστέψτε με, αξίζει τον κόπο, όταν έχετε στα χέρια σας προσαρμοσμένες πλακέτες. Έχοντας λοιπόν αυτό κατά νου, σχεδίασα το PCB για τη μονάδα ελεγκτή ταχύτητας. Προσπαθείτε πάντα να ορίσετε συγκεκριμένες περιοχές, όπως το κύκλωμα ελέγχου και η ισχύς από την άλλη πλευρά, έτσι ώστε όταν συνδέετε τα πάντα μαζί να είστε καλά να πάτε με το κατάλληλο πλάτος διαδρομής ειδικά στην πλευρά τροφοδοσίας.

Έχω προσθέσει επίσης τέσσερις οπές στερέωσης που θα είναι χρήσιμες για την τοποθέτηση του ελεγκτή και επίσης τη συγκράτηση του ανεμιστήρα συγκράτησης μαζί με την ψύκτρα πάνω από τα MOSFET.

Βήμα 4: Παραγγελία των PCB

Σε αντίθεση με οποιοδήποτε άλλο προσαρμοσμένο μέρος για το DIY Project σας, τα PCB είναι σίγουρα το πιο εύκολο να το αποκτήσετε. Ναι Τώρα που δημιουργήσαμε αρχεία gerber της τελειωμένης διάταξης PCB μας, απέχουμε λίγα μόνο κλικ από την παραγγελία των προσαρμοσμένων PCB μας.

Αυτό που έκανα ήταν να κατευθυνθώ μέχρι το PCBWAY και αφού πέρασα από ένα σωρό επιλογές εκεί, ανέβασα τα αρχεία gerber μου. Μόλις το deisgn ελέγξει για τυχόν σφάλματα από την τεχνική ομάδα του, το σχέδιό σας προωθείται στη γραμμή παραγωγής. Η όλη διαδικασία θα διαρκέσει δύο ημέρες για να ολοκληρωθεί και ελπίζουμε ότι θα λάβετε τα PCB σας μέσα σε μια εβδομάδα.

Η PCBWAY έχει καταστήσει αυτό το έργο δυνατό με την υποστήριξή τους, οπότε πάρτε το χρόνο σας και ρίξτε μια ματιά στον ιστότοπό τους. Προσφέρουν τυπικό PCB, Quick-turn PCB, SMD κ.λπ., οπότε για εκπτώσεις έως και 30% στα PCB σας επισκεφθείτε αυτόν τον σύνδεσμο.

Τα αρχεία Gerber, σχηματικά και το BOM (Bill Of Material) για το PCB του ελεγκτή ταχύτητας είναι διαθέσιμο εδώ.

Βήμα 5: Συναρμολόγηση των PCB

Όπως ήταν αναμενόμενο, τα PCB έφτασαν μέσα σε μια εβδομάδα και το φινίρισμα είναι πολύ καλό. Η ποιότητα των PCB είναι απολύτως άψογη. Τώρα ήρθε η ώρα να συγκεντρώσετε όλα τα εξαρτήματα όπως αναφέρονται στο BOM (Bill of Material) και να τα αφήσετε στη θέση τους.

Για να διατηρήσουμε τη ροή των πραγμάτων πρέπει να ξεκινήσουμε με το μικρότερο εξάρτημα στο PCB που στην περίπτωσή μας είναι ο μετατροπέας LM5008 Buck, ένα στοιχείο SMP. Μόλις το σβήσαμε χρησιμοποιώντας πλεξούδα συγκόλλησης καθώς δεν έχουμε ένα καυτό πιστόλι για να αντιμετωπίσουμε το στοιχείο SMD, αφαιρέσαμε τον επαγωγέα δίπλα του και κινηθήκαμε προς μεγαλύτερα εξαρτήματα.

Μόλις τελειώσουμε τη συναρμολόγηση των σανίδων, timeρθε η ώρα να ρίξουμε το χρονόμετρο 555 στη θέση του με την εγκοπή στη σωστή κατεύθυνση.

Βήμα 6: Cύξη των πραγμάτων

Με τόσο μεγάλη ποσότητα ισχύος που πρόκειται να αντιμετωπίσουμε, προφανώς τα πράγματα αναμένεται να ζεσταθούν. Έτσι, για να το αντιμετωπίσουμε, θα λυγίσουμε τα MOSFET και τοποθετήσαμε έναν ανεμιστήρα 12v με τον ψύκτη να βρίσκεται ανάμεσα.

Με αυτό που έγινε, το θηρίο ενός ρυθμιστή ταχύτητας PWM είναι έτοιμο να κυλήσει.

Βήμα 7: Δοκιμή του ελεγκτή

Για να δοκιμάσουμε τον ελεγκτή, πρόκειται να χρησιμοποιήσουμε μια προσαρμοσμένη μπαταρία 84v που έχουμε κατασκευάσει για το ηλεκτρικό μας ποδήλατο. Το χειριστήριο συνδέεται προσωρινά με τη μπαταρία και τον κινητήρα που είναι προσαρτημένος στο ποδήλατο για να κινεί τον πίσω τροχό.

Καθώς άλλαξα τον διακόπτη, ο ελεγκτής είναι ενεργοποιημένος με τον ανεμιστήρα να φυσάει αέρα πάνω από τα MOSFET. Καθώς έστρεψα το ποτενσιόμετρο δεξιόστροφα, ο κινητήρας άρχισε να περιστρέφεται και σταδιακά αυξάνει την ταχύτητα ανάλογη της περιστροφής του κουμπιού.

Βήμα 8: Τελικά αποτελέσματα

Σε αυτό το στάδιο ο ελεγκτής ταχύτητας είναι έτοιμος και ξεπέρασε τις προσδοκίες μου όσον αφορά το φινίρισμα. Ο ελεγκτής φαίνεται να λειτουργεί εύκολα με μπαταρία 84v και ελέγχει ομαλά την ταχύτητα του κινητήρα.

Αλλά για να δοκιμάσουμε αυτόν τον ελεγκτή ταχύτητας στο φορτίο, πρέπει να ολοκληρώσουμε το έργο του ποδηλάτου και να τοποθετήσουμε τα πάντα στη θέση τους. Έτσι, παιδιά για επιδόσεις φορτίου μείνετε συντονισμένοι για το επερχόμενο βίντεο του έργου, το οποίο είναι ένα έργο μετατροπής ηλεκτρικών ποδηλάτων DIY.

Εγγραφείτε και μείνετε συντονισμένοι για το επερχόμενο βίντεο του έργου.

Χαιρετισμοί.

DIY King