Контроллер скорости ШИМ мощностью 2000 Вт: 8 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:52

Я работал над преобразованием своего велосипеда в электрический, используя двигатель постоянного тока для механизма автоматической двери, и для этого я также сделал аккумуляторную батарею, рассчитанную на 84 В постоянного тока.

Теперь нам нужен регулятор скорости, который может ограничивать количество энергии, подаваемой на двигатель от аккумуляторной батареи. Большинство контроллеров скорости, доступных в Интернете, не рассчитаны на такое высокое напряжение, поэтому я решил построить его для себя. Вот каким будет этот проект: спроектировать и построить индивидуальный ШИМ-контроллер скорости для управления скоростью крупномасштабных двигателей постоянного тока.

Шаг 1. Инструменты, материалы и навыки

Для этого проекта вам понадобятся базовые инструменты для пайки, такие как:

• Паяльник
• Присоска
• Плоскогубцы и твизеры

Схема, файлы Gerber и список компонентов доступны здесь.

Шаг 2: проектирование регулятора скорости

Поскольку мы стремимся управлять скоростью двигателя постоянного тока, для чего мы можем использовать два метода: понижающий преобразователь, который понижает входное напряжение, но является довольно сложным, поэтому мы решили использовать ШИМ-управление (ширина импульса Модуляция). Подход прост: для контроля скорости питание батареи включается и выключается с высокой частотой. Для изменения скорости изменяется рабочий цикл или время включения выключателя.

Ожидается, что механические переключатели не будут подвергаться таким высоким нагрузкам, поэтому подходящим выбором для такого применения является N-канальный Mosfet, который специально предназначен для обработки умеренного количества тока на высокой частоте.

Для переключения МОП-транзисторов нам нужен сигнал ШИМ, который вырабатывается микросхемой таймера 555, а рабочий цикл сигнала переключения изменяется с помощью потенциометра 100 кОм.

Поскольку мы не можем управлять таймером 555 при напряжении выше 15 В, мы включили микросхему понижающего преобразователя lm5008, которая понижает входное напряжение с 84 В постоянного тока до 10 В постоянного тока, которое используется для питания микросхемы таймера и охлаждающего вентилятора.

Теперь, чтобы справиться с большим током, я использовал четыре N-канальных МОП-транзистора, которые подключены параллельно.

Кроме того, я добавил все дополнительные компоненты, как описано в таблицах данных.

Шаг 3: проектирование печатных плат

Закончив работу над схемой, я решил заняться разработкой специальной печатной платы для регулятора скорости, поскольку это не только поможет нам сохранить все в порядке, но и я намеревался спроектировать это устройство так, чтобы оно было способно к дальнейшим модификациям для других моих проектов DIY, которые использует большие двигатели постоянного тока.

Идея разработки печатной платы может показаться требующей огромных усилий, но поверьте мне, это того стоит, когда вы получаете в руки индивидуальные платы. Имея это в виду, я разработал печатную плату для блока регулятора скорости. Всегда старайтесь определить определенные области, такие как схема управления и мощность на другой стороне, чтобы при соединении всего вместе вы могли использовать соответствующую ширину дорожки, особенно на стороне питания.

Я также добавил четыре монтажных отверстия, которые помогут установить контроллер, а также удерживать охлаждающий вентилятор вместе с радиатором над полевыми МОП-транзисторами.

Шаг 4: заказ печатных плат

В отличие от любой другой индивидуальной детали для вашего DIY-проекта, печатные платы, безусловно, проще всего получить. Да. Теперь, когда мы сгенерировали Gerber-файлы для нашей окончательной компоновки печатной платы, мы всего в нескольких щелчках мыши от того, чтобы заказать наши индивидуальные печатные платы.

Все, что я сделал, - это отправился на PCBWAY и, перебрав там кучу вариантов, загрузил свои файлы gerber. После того, как технический персонал проверит дизайн на наличие ошибок, ваш дизайн будет отправлен на производственную линию. Весь процесс займет два дня, и, надеюсь, вы получите свои печатные платы в течение недели.

PCBWAY сделали этот проект возможным благодаря своей поддержке, так что не торопитесь и загляните на их веб-сайт. Они предлагают стандартные печатные платы, быстровращающиеся печатные платы, SMD и т. Д., Поэтому для получения скидки до 30% на ваши печатные платы перейдите по этой ссылке.

Здесь можно найти файлы Gerber, схему и спецификацию материалов (Bill Of Material) для печатной платы регулятора скорости.

Шаг 5: Сборка печатных плат

Как и ожидалось, печатные платы прибыли в течение недели, и отделка оказалась слишком хорошей. Качество печатных плат абсолютно безупречное. Пришло время собрать все компоненты, упомянутые в спецификации (ведомости материалов), и установить их на место.

Чтобы все продолжалось, нам нужно начать с самого маленького компонента на печатной плате, которым в нашем случае является понижающий преобразователь LM5008, компонент SMP. После того, как мы разбили его с помощью паяльной оплетки, поскольку у нас нет горячего пистолета для работы с SMD-компонентом, мы разбили индуктор рядом с ним и перешли к более крупным компонентам.

Как только мы закончили сборку плат, пришло время поставить таймер 555 на место с выемкой в правильном направлении.

Шаг 6: охлаждение

Очевидно, что при таком большом количестве энергии, с которым мы будем иметь дело, все будет нагреваться. Итак, чтобы разобраться с этим, мы собираемся согнуть полевые МОП-транзисторы и установить вентилятор на 12 В с радиатором, зажатым между ними.

После этого чудовище ШИМ-регулятора скорости готово к работе.

Шаг 7: Тестирование контроллера

Для тестирования контроллера мы собираемся использовать специальный аккумулятор на 84 В, который мы создали для нашего электрического велосипеда. Контроллер временно подключается к аккумуляторной батарее и двигателю, который прикреплен к велосипеду, чтобы приводить в движение заднее колесо.

Когда я переключил переключатель, контроллер включился, и вентилятор обдувал полевые МОП-транзисторы воздухом. Когда я повернул потенциометр по часовой стрелке, двигатель начал вращаться и постепенно увеличивал скорость пропорционально вращению ручки.

Шаг 8: окончательные результаты

На этом этапе регулятор скорости готов, и он превзошел мои ожидания в том, что касается финиша. Контроллер, кажется, легко работает от аккумуляторной батареи 84 В и плавно контролирует скорость двигателя.

Но чтобы протестировать этот регулятор скорости под нагрузкой, нам нужно закончить наш велосипедный проект и смонтировать все на месте. Так что, ребята, работающие под нагрузкой, следите за новостями о предстоящем видео проекта, который представляет собой проект по переоборудованию электрического велосипеда своими руками.

Подпишитесь и следите за новостями о новом проекте.

С Уважением.

Сделай сам король