Predtým pracoval majster na premene svojho bicykla na elektrický s použitím jednosmerného motora na automatický mechanizmus dverí. Vytvoril tiež batériu určenú pre 84 V DC.
Teraz potrebuje regulátor otáčok, ktorý môže obmedziť množstvo energie dodávanej do motora z batérie. Väčšina regulátorov rýchlosti dostupných v sieti nie je navrhnutá pre také vysoké napätie, preto bolo rozhodnuté urobiť to sami.
V tomto projekte bude navrhnutý a postavený individuálny regulátor rýchlosti PWM na riadenie rýchlosti veľkých jednosmerných motorov.
Krok 1: Nástroje a materiály
Na tento projekt budete potrebovať základné nástroje na spájkovanie, ako napríklad:
- Spájkovačka;
- odsávanie spájky;
- kliešte;
K dispozícii sú schematické súbory Gerber a zoznam komponentov.
Krok 2: Návrh regulátora rýchlosti
Pretože sa snažíme regulovať rýchlosť jednosmerného motora, môžeme použiť dve technológie. Krokový prevodník, ktorý znižuje vstupné napätie, je pomerne komplikovaný, preto sa rozhodlo o použití riadenia PWM (modulácia šírky impulzu). Tento prístup je jednoduchý na ovládanie rýchlosti batérie, zapína sa a vypína s vysokou frekvenciou. Na zmenu rýchlosti bicykla sa zmení pracovný cyklus alebo časový interval na vypnutie ovládača.
Mechanické spínače by v tomto okamihu nemali podliehať tomuto vysokému napätiu, preto je vhodnou voľbou N-kanál Mosfet, ktorý je špeciálne navrhnutý na zvládnutie mierneho množstva prúdu pri vysokej frekvencii.
Na prepínanie hemisfér je potrebný signál PWM, ktorý generuje IC časovač 555, a pracovný cyklus spínacieho signálu sa mení pomocou potenciometra 100 kΩ.
Pretože nemôžeme pracovať s časovačom 555 nad 15 V, musíme zapnúť integrovaný obvod prevodníka lm5008, ktorý znižuje vstupné napätie z 84 V na 10 V DC, ktoré sa používa na napájanie časovača a chladiaceho ventilátora.
Na spracovanie veľkého množstva prúdu sa použili štyri N-kanálové Mosfety, ktoré sú zapojené paralelne.
Ďalej boli pridané všetky ďalšie komponenty, ako je opísané v tabuľkách s údajmi.
Krok 3: Návrh DPS
Po ukončení okruhu bolo rozhodnuté o začatí vývoja špeciálnej dosky plošných spojov pre regulátor otáčok. Bolo rozhodnuté navrhnúť toto zariadenie tak, aby bolo možné ďalšie modifikácie pre ďalšie DIY projekty majstra, ktorí používajú veľké jednosmerné motory.
Myšlienka navrhovania obvodových dosiek si môže vyžadovať veľa úsilia, ale stojí za to. Na druhej strane sa vždy snažte navrhnúť konkrétne moduly na doske. Takéto moduly zahŕňajú riadiace obvody a napájanie. Je to tak preto, že pri spájaní všetkého dokážete zvoliť vhodnú šírku tlačovej stopy, najmä na strane zásobovania.
Pridali sa aj štyri montážne otvory, ktoré budú užitočné na namontovanie ovládača a pridržanie ventilátora spolu s chladičom na MOSFEToch.
Krok 4: Objednať dosky plošných spojov
Na rozdiel od akejkoľvek inej vlastnej časti projektu pre domácich majstrov sú dosky s plošnými spojmi zďaleka najľahšie. Keď boli súbory Gerber pre konečné usporiadanie dosiek plošných spojov pripravené, zostalo už niekoľko kliknutí na objednanie špecializovaných dosiek plošných spojov.
Čarodejníkom tohto projektu bolo ísť do PCBWAY a nahrať jeho Gerberove súbory. Keď ich technický tím skontroluje chyby v návrhu, návrh sa odošle na výrobnú linku. Celý proces bude trvať dva dni a dosky s plošnými spojmi dorazia na uvedenú adresu do jedného týždňa.
Sú dostupné súbory Gerber, schéma a špecifikácia pre dosku obvodov regulátora otáčok.
Krok 5: Zostavenie PCB
Dosky s plošnými spojmi sa podľa očakávania dostali do jedného týždňa. Kvalita dosiek plošných spojov je úplne bezchybná. Je čas zhromaždiť všetky komponenty, ako je uvedené v špecifikácii, a umiestniť ich na miesto.
Aby všetko fungovalo hladko, musíte začať s najmenším komponentom na doske plošných spojov, ktorým je v našom prípade konvertor LM5008 Buck, komponent SMP. Akonáhle boli komponenty spájkované, podľa schémy začal pán pracovať s väčšími komponentmi.
Po zostavení dosky je čas nastaviť časovač 555 so zárezom v správnom smere.
Krok 6: Chladenie
Pri zvládnutí toľkej energie je zrejmé, že doska sa zahrieva. Z tohto dôvodu je potrebné ohýbať MOSFETy a nainštalovať 12 V ventilátor so spínačom medzi radiátormi, aby bolo možné zvládnuť nadmerné teplo.
Potom je regulátor otáčok PWM pripravený na prevádzku.
Krok 7: testovanie ovládača
Na otestovanie ovládača sa použije 84 V batéria pre elektrické bicykel, ktorú predtým vyrobil pán Master. Ovládač je dočasne pripojený k batérii a motoru, ku ktorému je pripojený kolo na pohon zadného kolesa.
Po zapnutí spínača sa regulátor zapne a ventilátor fúka vzduch MOSFET. Keď sa potenciometer otáča v smere hodinových ručičiek, motor sa začne otáčať a postupne zvyšuje rýchlosť úmerne k otáčaniu rukoväte.
Krok 8: Konečné výsledky
Regulátor rýchlosti je pripravený a prekročil všetky očakávania kapitána vo vzťahu k jeho schopnostiam. Ovládač ľahko pracuje s 84 V batériou a plynulo reguluje rýchlosť motora.
Aby však bolo možné otestovať tento regulátor rýchlosti pri zaťažení, musí kapitán dokončiť projekt bicykla a namontovať všetky komponenty dohromady.
Môžete si tiež pozrieť video o montáži tohto ovládača: