Controller di velocità PWM fai-da-te da 2000 Watt: 8 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:02

Ho lavorato per convertire la mia bicicletta in una elettrica utilizzando un motore CC per il meccanismo automatico della porta e per questo ho anche realizzato un pacco batteria valutato a 84 V CC.

Ora abbiamo bisogno di un regolatore di velocità in grado di limitare la quantità di energia fornita al motore dal pacco batterie. La maggior parte dei controller di velocità disponibili online non sono classificati per così tanta alta tensione, quindi ho deciso di costruirne uno per me stesso. Ecco cosa sarà questo progetto, progettare e costruire un controller di velocità PWM personalizzato per controllare la velocità dei motori CC su larga scala.

Fase 1: Strumenti Materiali e Abilità

Per questo progetto sono necessari strumenti di saldatura di base come:

• Un saldatore
• ventosa
• Pinze e twizzer

Lo schema, i file Gerber e l'elenco dei componenti sono disponibili qui.

Passaggio 2: progettazione del controller di velocità

Poiché miriamo a controllare la velocità di un motore CC per il quale possiamo utilizzare due tecniche, un convertitore buck che riduca la tensione di ingresso ma è piuttosto complicato, quindi quello che abbiamo deciso di utilizzare è il controllo PWM (ampiezza di impulso Modulazione). L'approccio è semplice, per controllare la velocità di accensione e spegnimento della batteria ad alta frequenza. Per modificare la velocità viene modificato il ciclo di lavoro o il periodo di tempo di accensione/spegnimento dell'interruttore.

Ora non ci si aspetta che gli interruttori meccanici siano sottoposti a sollecitazioni così elevate, quindi una scelta appropriata per tale applicazione è un Mosfet a canale N specificamente realizzato per gestire una quantità moderata di corrente ad alta frequenza.

Per commutare i mosfet abbiamo bisogno di un segnale PWM che viene prodotto da un IC timer 555 e il ciclo di lavoro del segnale di commutazione viene variato utilizzando un potenziometro da 100k.

Dal momento che non possiamo far funzionare il timer 555 sopra i 15 V, abbiamo incorporato un IC convertitore Buck lm5008 che riduce la tensione di ingresso da 84 V CC a 10 V CC che viene utilizzata per alimentare il circuito integrato del timer e la ventola di raffreddamento.

Ora per gestire la grande quantità di corrente, ho usato quattro Mosfet a canale N collegati in parallelo.

Oltre a ciò ho aggiunto tutti i componenti complementari come descritto nelle schede tecniche.

Passaggio 3: progettazione dei circuiti stampati

Una volta terminato lo schema, ho deciso di progettare un PCB dedicato per il controller di velocità in quanto non solo ci aiuterà a mantenere tutto in ordine, ma intendevo progettare questa unità in modo che sia in grado di apportare ulteriori modifiche per i miei altri progetti fai-da-te che utilizza grandi motori a corrente continua.

L'idea di progettare un PCB potrebbe sembrare richiedere molti sforzi, ma credetemi ne vale la pena quando metti le mani su schede personalizzate. Quindi con questo in mente ho progettato il PCB per l'unità di controllo della velocità. Cerca sempre di definire regioni particolari come il circuito di controllo e l'alimentazione dall'altra parte in modo che quando colleghi tutto insieme sei a posto con la larghezza della carreggiata appropriata specialmente sul lato dell'alimentazione.

Ho anche aggiunto quattro fori di montaggio che saranno utili per montare il controller e tenere anche la ventola di raffreddamento insieme al dissipatore di calore sopra i MOSFET.

Passaggio 4: ordinare i PCB

A differenza di qualsiasi altra parte personalizzata per il tuo progetto fai-da-te, i PCB sono sicuramente i più facili da ottenere. Sì Ora, una volta generati i file gerber del nostro layout PCB finito, mancano solo pochi clic per ordinare i nostri PCB personalizzati.

Quello che ho fatto è stato andare su PCBWAY e dopo aver esaminato un sacco di opzioni lì ho caricato i miei file gerber. Una volta che il design è stato controllato per eventuali errori dal loro team tecnico, il tuo design viene inoltrato alla linea di produzione. L'intero processo richiederà due giorni per essere completato e si spera che riceverai i tuoi PCB entro una settimana.

PCBWAY ha reso possibile questo progetto grazie al loro supporto, quindi prenditi il tuo tempo e dai un'occhiata al loro sito web. Offrono PCB standard, PCB a rotazione rapida, SMD ecc. Quindi per sconti fino al 30% sui tuoi PCB visita questo link.

I file Gerber, lo schema e la BOM (Bill Of Material) per il PCB del controller di velocità sono disponibili qui.

Passaggio 5: assemblaggio dei PCB

Come previsto, i PCB sono arrivati entro una settimana e la finitura è semplicemente troppo buona. La qualità dei PCB è assolutamente impeccabile. Ora è il momento di raccogliere tutti i componenti come menzionato nella BOM (Bill of Material) e rilasciarli in posizione.

Per far scorrere le cose dobbiamo iniziare con il componente più piccolo sul PCB che nel nostro caso è il convertitore Buck LM5008, un componente SMP. Una volta che l'abbiamo sotterrato usando una treccia di saldatura poiché non abbiamo una pistola calda per gestire il componente SMD, abbiamo poi sottratto l'induttore accanto ad esso e ci siamo spostati verso componenti più grandi.

Una volta che abbiamo finito di assemblare le schede, è il momento di far cadere il timer 555 in posizione con la tacca nella direzione corretta.

Passaggio 6: raffreddare le cose

Con questa quantità di potenza con cui abbiamo a che fare, ovviamente ci si aspetta che le cose si surriscaldino. Quindi, per far fronte a ciò, piegheremo i MOSFET e monteremo una ventola da 12 V con il dissipatore di calore inserito nel mezzo.

Fatto ciò, la bestia di un controller di velocità PWM è pronta per il lancio.

Passaggio 7: test del controller

Per testare il controller utilizzeremo un pacco batteria personalizzato da 84 V che abbiamo costruito per la nostra bicicletta elettrica. Il controller è temporaneamente collegato al pacco batteria e al motore collegato alla bicicletta per azionare la ruota posteriore.

Quando ho attivato l'interruttore, il controller è acceso con la ventola che soffia aria sui MOSFET. Ruotando il potenziometro in senso orario, il motore ha iniziato a ruotare aumentando gradualmente la velocità proporzionale alla rotazione della manopola.

Passaggio 8: risultati finali

A questo punto il regolatore di velocità è pronto ed è andato ben oltre le mie aspettative per quanto riguarda il traguardo. Il controller sembra funzionare facilmente con una batteria da 84 V e controlla la velocità del motore in modo fluido.

Ma per testare questo regolatore di velocità sotto carico dobbiamo completare il nostro progetto di bicicletta e montare tutto al suo posto. Quindi ragazzi per le prestazioni sotto carico rimanete sintonizzati per il prossimo video del progetto che è un progetto di conversione di biciclette elettriche fai-da-te.

Iscriviti e resta sintonizzato per il prossimo video del progetto.

Saluti.

Re fai da te