Tidligere jobbet formannen med å konvertere sykkelen sin til en elektrisk, ved å bruke en likestrømsmotor for en automatisk dørmekanisme. Han skapte også et batteri designet for 84 V DC.
Nå trenger han en hastighetskontroller, som kan begrense mengden energi som leveres til motoren fra batteriet. De fleste hastighetskontrollere som er tilgjengelige i nettverket er ikke designet for så høy spenning, så det ble bestemt å gjøre det selv.
I dette prosjektet vil en individuell PWM-hastighetskontroller bli designet og bygget for å kontrollere hastigheten på storskala likestrømsmotorer.
Trinn 1: Verktøy og materialer
For dette prosjektet trenger du grunnleggende loddeverktøy, for eksempel:
- Loddejern;
- loddsug;
- tang;
Skjematiske, Gerber-filer og en liste over komponenter er tilgjengelige.
Trinn 2: Design en hastighetskontroller
Siden vi streber etter å kontrollere DC-motorens hastighet, kan vi bruke to teknologier. En nedtrappingsomformer som senker inngangsspenningen er ganske komplisert, så det ble besluttet å bruke PWM Control (Pulse Width Modulation). Tilnærmingen er enkel å kontrollere hastigheten på batteristrøm, den slås av og på med høy frekvens. For å endre hastigheten på sykkelen, endres driftssyklusen eller tidsperioden for å slå av kontrolleren.
Mekaniske brytere skal ikke være utsatt for denne høyspenningen på dette tidspunktet, så Mosfet N-kanal, som er spesielt designet for å håndtere en moderat mengde strøm ved høy frekvens, er et passende valg.
For å bytte halvkule, er det nødvendig med et PWM-signal som genereres av IC-timeren 555, og driftssyklusen til koblingssignalet endres ved å bruke et 100 kΩ potensiometer.
Siden vi ikke kan jobbe med en 555-timer over 15 V, må vi slå på den integrerte lm5008-omformerkretsen, som senker inngangsspenningen fra 84 V til 10 V DC, som brukes til å drive timeren og kjøleviften.
For å behandle en stor mengde strøm ble fire N-kanals Mosfets brukt, som er koblet parallelt.
I tillegg ble alle tilleggskomponenter lagt til som beskrevet i datatabellene.
Trinn 3: Design PCB
Etter å ha fullført kretsen, ble det besluttet å begynne å utvikle et spesielt trykt kretskort for hastighetskontrolleren. Det ble besluttet å designe denne enheten slik at den var i stand til ytterligere modifikasjoner for andre DIY-prosjekter fra masteren som bruker store likestrømsmotorer.
Ideen om å designe et kretskort kan kreve mye krefter, men det er verdt det. Forsøk alltid å designe spesifikke moduler på brettet derimot. Slike moduler inkluderer kontrollkretser og strøm. Dette gjøres slik at når du kobler alt sammen, kan du velge riktig bredde på utskriftssporet, spesielt på forsyningssiden.
Fire monteringshull er også lagt til, noe som vil være nyttig for montering av kontrolleren og holde viften sammen med kjøleribben over MOSFET-ene.
Trinn 4: Bestill PCB-er
I motsetning til noen annen tilpasset del for et DIY-prosjekt, er kretskort uten tvil den letteste. Når Gerber-filene for den endelige utformingen av kretskortet var klare, var det noen få klikk igjen for å bestille spesialiserte kretskort.
Alt som veiviseren for dette prosjektet gjorde var å gå til PCBWAY og laste opp Gerber-filene hans. Etter at deres tekniske team har sjekket designet for feil, vil designet bli sendt til produksjonslinjen. Hele prosessen vil ta to dager og kretskortene kommer til den angitte adressen i løpet av en uke.
Gerber-filer, skjema og spesifikasjon for hastighetskontrollkretskortet er tilgjengelig.
Trinn 5: Montering av PCB
Som forventet ankom kretskort i løpet av en uke. Kvaliteten på kretskort er helt feilfri. Det er på tide å sette sammen alle komponentene som angitt i spesifikasjonen og sette dem på plass.
For at alt skal gå greit, må du starte med den minste komponenten på kretskortet, som i vårt tilfelle er LM5008 Buck-omformeren, SMP-komponenten. Så snart komponentene ble loddet begynte masteren å arbeide med større komponenter ifølge diagrammet.
Etter å ha montert brettet, er det på tide å stille 555-timeren med et hakk i riktig retning.
Trinn 6: Avkjøling
Med så mye energi å takle, er det åpenbart at styret vil varme opp. For å takle overflødig varme er det derfor nødvendig å bøye MOSFET-er og installere en 12 V-vifte med en bryter mellom radiatorene.
Etter dette er PWM-hastighetskontrolleren klar til bruk.
Trinn 7: testing av kontrolleren
For å teste kontrolleren vil et 84 V-batteri for en elsykkel, som ble laget av masteren tidligere, brukes. Kontrolleren er midlertidig koblet til batteriet og motoren, som er festet til sykkel å kjøre bakhjulet.
Etter at bryteren er slått på, slås kontrolleren på og viften blåser luft MOSFET-er. Når potensiometeret roterer med klokken, begynner motoren å rotere og øker hastigheten gradvis, i forhold til rotasjonen på håndtaket.
Trinn 8: Sluttresultater
Hastighetskontrolleren er klar og den overgikk alle forventningene til mesteren i forhold til dens evner. Kontrolleren fungerer enkelt med et 84 V batteri og kontrollerer motorens hastighet jevnt.
Men for å teste denne hastighetskontrolleren under belastning, trenger masteren å fullføre sykkelprosjektet og montere alle komponentene sammen.
Du kan også se en video om montering av denne kontrolleren: