DIY 2 000 W PWM regulátor otáček: 8 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:22

Pracoval jsem na přestavbě svého jízdního kola na elektrické pomocí stejnosměrného motoru pro automatický dveřní mechanismus a za tímto účelem jsem také vyrobil baterii, která je dimenzována na 84 V DC.

Nyní potřebujeme regulátor otáček, který dokáže omezit množství energie dodávané do motoru z baterie. Většina regulátorů rychlosti, které jsou k dispozici online, nejsou hodnoceny pro tolik vysokého napětí, takže jsem se rozhodl postavit jeden pro sebe. Takový bude tento projekt, navrhnout a postavit přizpůsobený regulátor otáček PWM pro řízení rychlosti velkých stejnosměrných motorů.

Krok 1: Nástroje, materiály a dovednosti

Pro tento projekt potřebujete základní pájecí nástroje jako:

• Páječka
• Zelenáč
• Kleště a twizzery

Schematické, Gerberovy soubory a seznam komponentů jsou zde k dispozici.

Krok 2: Návrh regulátoru rychlosti

Protože se zaměřujeme na řízení rychlosti stejnosměrného motoru, pro který můžeme použít dvě technologie, převodník Buck, který sníží vstupní napětí, ale je poměrně komplikovaný, takže jsme se rozhodli jít s PWM Control (Pulse Width) Modulace). Přístup je jednoduchý, pro ovládání rychlosti zapnutí a vypnutí napájení baterie na vysoké frekvenci. Chcete -li změnit rychlost, změní se pracovní cyklus nebo doba zapnutí spínače.

Nyní se neočekává, že by mechanické spínače podléhaly tak vysokému napětí, takže vhodnou volbou pro takovou aplikaci je N-kanálový mosfet, který je speciálně vyroben tak, aby zvládal mírné množství proudu při vysoké frekvenci.

K přepnutí mosfetů potřebujeme signál PWM, který je generován časovačem IC 555 a pracovní cyklus spínacího signálu se mění pomocí potenciometru 100k.

Protože nemůžeme provozovat časovač 555 nad 15 V, integrovali jsme integrovaný převodník lm5008 Buck, který snižuje vstupní napětí z 84 VDC na 10 V DC, který se používá k napájení časovače IC a chladicího ventilátoru.

Nyní, abych zvládl velké množství proudu, jsem použil čtyři N-kanálové mosfety, které jsou zapojeny paralelně.

Kromě toho jsem přidal všechny doplňkové komponenty, jak je popsáno v listech.

Krok 3: Návrh desek plošných spojů

Když jsem dokončil schéma, rozhodl jsem se jít s návrhem vyhrazené desky plošných spojů pro regulátor rychlosti, protože nám to pomůže nejen udržet vše v pořádku, ale měl jsem v úmyslu navrhnout tuto jednotku tak, aby byla schopna dalších úprav pro mé další DIY projekty, které používá velké stejnosměrné motory.

Zdá se, že myšlenka navrhnout desku plošných spojů vyžaduje hodně úsilí, ale věřte mi, že to stojí za to, když se vám dostanou do rukou přizpůsobené desky. S ohledem na to jsem navrhl desku plošných spojů pro jednotku regulátoru otáček. Vždy se pokuste definovat konkrétní oblasti, jako jsou řídicí obvody a výkon na druhé straně, takže když spojujete vše dohromady, je dobré jít s vhodnou šířkou stopy, zejména na straně napájení.

Také jsem přidal čtyři montážní otvory, které budou užitečné pro montáž ovladače a také držení srážecího ventilátoru spolu s chladičem nad MOSFETy.

Krok 4: Objednávka desek plošných spojů

Na rozdíl od jakékoli jiné přizpůsobené součásti pro váš kutilský projekt jsou PCB určitě nejjednodušší. Ano, nyní, když jsme vygenerovali soubory Gerber z našeho finalizovaného rozvržení DPS, nás dělí jen několik kliknutí od objednání našich přizpůsobených DPS.

Jediné, co jsem udělal, bylo zamířit na PCBWAY a poté, co jsem prošel spoustou možností, nahrál jsem své Gerber soubory. Jakmile technický tým deisgn zkontroluje, zda neobsahuje chyby, bude váš návrh předán na výrobní linku. Celý proces bude trvat dva dny, než se dokončí, a doufejme, že dostanete PCB do ust. Týdne.

PCBWAY tento projekt umožnil díky své podpoře, takže si udělejte čas a podívejte se na jejich webové stránky. Nabízejí standardní PCB, rychloobrátkové PCB, SMD atd., Takže pro slevy až 30% na vaše PCB navštivte tento odkaz.

Zde jsou k dispozici soubory Gerber, schéma a kusovník (PCB) pro PCB regulátoru otáček.

Krok 5: Sestavení desek plošných spojů

Podle očekávání dorazily PCB do týdne a konec je příliš dobrý. Kvalita desek plošných spojů je naprosto dokonalá. Nyní je čas shromáždit všechny součásti, jak je uvedeno v kusovníku (kusovníku), a zařadit je na místo.

Aby věci plynuly, musíme začít s nejmenší komponentou na DPS, což je v našem případě převodník LM5008 Buck, součást SMP. Jakmile jsme to setřili pomocí pájecího opletu, protože nemáme horkou pistoli, která by se zabývala komponentou SMD, potom jsme setřásli induktor vedle něj a přesunuli se směrem k větším součástem.

Jakmile dokončíme montáž desek, je čas spustit časovač 555 na místo se zářezem ve správném směru.

Krok 6: Ochlazení věcí

Při takovém množství energie, se kterou se budeme zabývat, se očividně očekává, že se věci zahřejí. Abychom se s tím vyrovnali, ohneme MOSFETy a namontujeme 12v ventilátor s chladičem zapnutým mezi nimi.

Když to bude hotové, šelma regulátoru rychlosti PWM je připravena k letu.

Krok 7: Testování ovladače

K otestování ovladače budeme používat 84v přizpůsobenou baterii, kterou jsme postavili pro naše elektrické kolo. Ovladač je dočasně připojen k bateriovému bloku a motoru, který je připevněn k jízdnímu kolu, aby poháněl zadní kolo.

Když jsem přepnul přepínač, ovladač je zapnutý a ventilátor fouká vzduch přes MOSFETy. Když jsem otáčel potenciometrem ve směru hodinových ručiček, motor se začal otáčet a postupně zvyšoval rychlost úměrně otáčení knoflíku.

Krok 8: Konečné výsledky

V této fázi je regulátor rychlosti připraven a šel daleko za mými očekáváními, pokud jde o cíl. Zdá se, že ovladač funguje snadno na 84 V baterii a plynule řídí otáčky motoru.

Abychom však mohli tento regulátor rychlosti vyzkoušet při zatížení, musíme dokončit projekt jízdního kola a namontovat vše na místo. Takže kluci pro výkon při zatížení zůstaňte naladěni na nadcházející projektové video, které je projektem přeměny elektrického kola na vlastní pěst.

Přihlaste se k odběru a sledujte video připravovaného projektu.

Pozdravy.

DIY King