DIY 2000 W PWM regulátor otáčok: 8 krokov (s obrázkami)

2025 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2025-01-23 15:05

Pracoval som na prestavbe svojho bicykla na elektrický pomocou jednosmerného motora pre automatický dverový mechanizmus a za týmto účelom som tiež vyrobil batériu s výkonom 84 V DC.

Teraz potrebujeme regulátor rýchlosti, ktorý dokáže obmedziť množstvo energie dodávanej do motora z batérie. Väčšina ovládačov rýchlosti, ktoré sú k dispozícii online, nie je dimenzovaná na také vysoké napätie, že som sa rozhodol postaviť si ju sám. To je to, o čom bude tento projekt, navrhnúť a postaviť prispôsobený regulátor otáčok PWM na riadenie rýchlosti veľkých jednosmerných motorov.

Krok 1: Nástroje, materiály a zručnosti

Na tento projekt potrebujete základné spájkovacie nástroje, ako napríklad:

• Spájkovačka
• Prísavka
• Kliešte a kliešte

Schematické, Gerberove súbory a zoznam komponentov sú tu k dispozícii.

Krok 2: Navrhnutie regulátora rýchlosti

Pretože sa zameriavame na riadenie rýchlosti jednosmerného motora, na ktorý môžeme použiť dve technológie, prevodník Buck, ktorý zníži vstupné napätie, ale je dosť komplikovaný, takže sme sa rozhodli ísť s ním, je PWM Control (Pulse Width) Modulácia). Prístup je jednoduchý - na ovládanie rýchlosti zapínania a vypínania batérie pri vysokej frekvencii. Na zmenu rýchlosti sa zmení pracovný cyklus alebo časový interval vypnutia spínača.

Teraz sa neočakáva, že mechanické prepínače budú vystavené tak vysokému namáhaniu, takže vhodnou voľbou pre takúto aplikáciu je N-kanálový mosfet, ktorý bol špeciálne vyrobený tak, aby zvládal mierne množstvo prúdu pri vysokej frekvencii.

Na spínanie mosfetov potrebujeme signál PWM, ktorý je generovaný integrovaným obvodom s časovačom 555 a pracovný cyklus spínacieho signálu sa líši pomocou 100k potenciometra.

Pretože nemôžeme ovládať časovač 555 nad 15 V, integrovali sme integrovaný prevodník lm5008 Buck, ktorý znižuje vstupné napätie z 84 V na 10 V, ktorý sa používa na napájanie časovača a chladiaceho ventilátora.

Teraz, aby som zvládol veľké množstvo prúdu, použil som štyri N-kanálové mosety, ktoré sú zapojené paralelne.

Okrem toho som pridal všetky doplnkové komponenty podľa popisu v technických listoch.

Krok 3: Návrh plošných spojov

Keď som dokončil schému, rozhodol som sa ísť s návrhom vyhradenej dosky plošných spojov pre regulátor rýchlosti, pretože nám to nielen pomôže udržať všetko v poriadku, ale mal som v úmysle navrhnúť túto jednotku tak, aby bola schopná ďalších úprav pre moje ďalšie DIY projekty, ktoré používa veľké jednosmerné motory.

Zdá sa, že myšlienka navrhnúť DPS vyžaduje veľa úsilia, ale verte mi, že to stojí za to, keď sa vám dostanú do rúk dosky na mieru. Preto som navrhol DPS pre jednotku regulátora rýchlosti. Vždy sa snažte definovať konkrétne oblasti, ako sú riadiace obvody a výkon na druhej strane, aby keď spájate všetko dohromady, bolo dobré ísť s vhodnou šírkou stopy špeciálne na strane napájania.

Tiež som pridal štyri montážne otvory, ktoré pomôžu pri montáži regulátora a tiež držia kolingový ventilátor spolu s chladičom nad MOSFETmi.

Krok 4: Objednávka PCB

Na rozdiel od iných prispôsobených súčiastok pre váš DIY projekt sú PCB určite najľahšie dostupné. Áno, akonáhle sme vygenerovali Gerberove súbory nášho finalizovaného rozloženia DPS, stačí už len niekoľko kliknutí a objednajte si naše prispôsobené DPS.

Jediné, čo som urobil, bolo zamieriť do PCBWAY a potom, čo som tam prešiel mnohými možnosťami, nahral som svoje súbory Gerber. Hneď ako technický tím skontroluje, či materiál neobsahuje chyby, váš návrh sa odošle na výrobnú linku. Celý proces bude trvať dva dni, kým sa doplní, a dúfajme, že dostanete svoje DPS do jedného týždňa.

PCBWAY umožnilo tento projekt svojou podporou, takže si urobte čas a pozrite sa na ich webovú stránku. Ponúkajú štandardné dosky plošných spojov, rýchloobrátkové dosky plošných spojov, SMD atď., Takže pre zľavy až 30% na dosky plošných spojov navštívte tento odkaz.

Tu sú k dispozícii súbory Gerber, schéma a kusovník (kusovník) pre PCB regulátora rýchlosti.

Krok 5: Zostavenie dosiek plošných spojov

Podľa očakávania PCB dorazili do týždňa a záver je príliš dobrý. Kvalita DPS je úplne bezchybná. Teraz je čas zhromaždiť všetky komponenty, ako je uvedené v kusovníku (kusovník), a nechať ich na mieste.

Aby veci plynuli, musíme začať s najmenším komponentom na doske plošných spojov, ktorým je v našom prípade prevodník LM5008 Buck, komponent SMP. Akonáhle sme to zotreli pomocou spájkovacieho opletu, pretože nemáme horúcu pištoľ na riešenie súčiastky SMD, potom sme preotreli induktor vedľa neho a presunuli sme sa k väčším komponentom.

Akonáhle sme skončili s montážou dosiek, je načase spustiť časovač 555 na miesto so zárezom v správnom smere.

Krok 6: Ochladenie vecí

Pri takom množstve energie, s ktorou sa budeme zaoberať, sa očividne očakáva, že sa veci zahriajú. Aby sme sa s tým vyrovnali, ohneme MOSFETy a namontujeme 12 V ventilátor s chladičom prepnutým medzi nimi.

Keď je to hotové, šelma regulátora rýchlosti PWM je pripravená vyraziť.

Krok 7: Testovanie ovládača

Na testovanie ovládača použijeme batériu prispôsobenú na 84 V, ktorú sme vytvorili pre náš elektrický bicykel. Ovládač je dočasne pripojený k batérii a motoru, ktorý je pripevnený k bicyklu, aby poháňal zadné koleso.

Keď som prepol spínač, regulátor je zapnutý a ventilátor fúka vzduch cez MOSFETy. Keď som potenciometrom otáčal v smere hodinových ručičiek, motor sa začal otáčať a postupne zvyšovať rýchlosť úmernú otáčaniu gombíka.

Krok 8: Konečné výsledky

V tejto fáze je regulátor rýchlosti pripravený a išiel ďaleko za moje očakávania, pokiaľ ide o cieľ. Zdá sa, že regulátor funguje ľahko na batérii 84 V a plynule reguluje otáčky motora.

Na otestovanie tohto regulátora rýchlosti pri záťaži však musíme dokončiť projekt bicykla a namontovať všetko na miesto. Takže chlapci pre výkon pri zaťažení zostaňte naladení na nadchádzajúce projektové video, ktoré je projektom konverzie elektrického bicykla na vlastnú päsť.

Prihláste sa na odber a sledujte novinky o pripravovanom projekte.

S pozdravom.

DIY kráľ