Προηγουμένως, ο μηχανικός εργάστηκε για να μετατρέψει το ποδήλατό του σε ηλεκτρικό, χρησιμοποιώντας έναν κινητήρα DC για έναν αυτόματο μηχανισμό πόρτας. Δημιούργησε επίσης μια μπαταρία σχεδιασμένη για 84 V DC.
Τώρα χρειάζεται έναν ελεγκτή ταχύτητας, ο οποίος μπορεί να περιορίσει την ποσότητα ενέργειας που παρέχεται στον κινητήρα από την μπαταρία. Οι περισσότεροι ελεγκτές ταχύτητας που είναι διαθέσιμοι στο δίκτυο δεν έχουν σχεδιαστεί για τέτοια υψηλή τάση, οπότε αποφασίστηκε να το κάνετε μόνοι σας.
Σε αυτό το έργο, ένας μεμονωμένος ελεγκτής ταχύτητας PWM θα σχεδιαστεί και κατασκευαστεί για να ελέγξει την ταχύτητα των κινητήρων συνεχούς ρεύματος μεγάλης κλίμακας.
Βήμα 1: Εργαλεία και υλικά
Για αυτό το έργο, θα χρειαστείτε βασικά εργαλεία συγκόλλησης, όπως:
- Σίδερο συγκόλλησης.
- αναρρόφηση συγκόλλησης ·
- πένσες.
Σχήμα, αρχεία Gerber και μια λίστα με τα στοιχεία είναι διαθέσιμα.
Βήμα 2: Σχεδιάστε έναν ελεγκτή στροφών
Δεδομένου ότι προσπαθούμε να ελέγξουμε την ταχύτητα του κινητήρα συνεχούς ρεύματος, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε δύο τεχνολογίες. Ο μετατροπέας βηματισμού, ο οποίος μειώνει την τάση εισόδου, είναι πολύ περίπλοκος, επομένως αποφασίστηκε η χρήση του PWM Control (Pulse Width Modulation). Η προσέγγιση είναι απλή για τον έλεγχο της ταχύτητας της μπαταρίας, ενεργοποιείται και απενεργοποιείται με υψηλή συχνότητα. Για να αλλάξετε την ταχύτητα του ποδηλάτου, αλλάζει ο κύκλος λειτουργίας ή η χρονική περίοδος για την απενεργοποίηση του ελεγκτή.
Οι μηχανικοί διακόπτες δεν πρέπει να υπόκεινται σε αυτήν την υψηλή τάση αυτή τη στιγμή, οπότε το N-κανάλι Mosfet, το οποίο είναι ειδικά σχεδιασμένο για να χειρίζεται μέτρια ποσότητα ρεύματος σε υψηλή συχνότητα, αποτελεί την κατάλληλη επιλογή.
Για να αλλάξετε τα ημισφαίρια απαιτείται ένα σήμα PWM, το οποίο παράγεται από τον χρονιστή IC 555 και μεταβάλλεται ο κύκλος λειτουργίας του σήματος μεταγωγής χρησιμοποιώντας ένα ποτενσιόμετρο 100 kΩ.
Δεδομένου ότι δεν μπορούμε να δουλέψουμε με χρονόμετρο 555 πάνω από 15 V, θα πρέπει να ενεργοποιήσουμε το ολοκληρωμένο κύκλωμα μετατροπέα lm5008, το οποίο μειώνει την τάση εισόδου από 84 V σε 10 V DC, που χρησιμοποιείται για την τροφοδοσία του χρονοδιακόπτη και του ανεμιστήρα ψύξης.
Για να επεξεργαστεί μια μεγάλη ποσότητα ρεύματος, χρησιμοποιήθηκαν τέσσερα Ν-κανάλια Mosfets, τα οποία συνδέονται παράλληλα.
Επιπλέον, όλα τα πρόσθετα συστατικά προστέθηκαν όπως περιγράφεται στους πίνακες δεδομένων.
Βήμα 3: Σχεδιασμός των PCB
Έχοντας ολοκληρώσει το κύκλωμα, αποφασίστηκε να ξεκινήσει η ανάπτυξη ενός ειδικού πίνακα τυπωμένου κυκλώματος για τον ελεγκτή ταχύτητας. Αποφασίστηκε να σχεδιαστεί αυτή η συσκευή έτσι ώστε να είναι ικανή για περαιτέρω τροποποιήσεις για άλλα DIY έργα του πλοιάρχου που χρησιμοποιούν μεγάλους DC κινητήρες.
Η ιδέα του σχεδιασμού ενός κυκλώματος μπορεί να απαιτήσει πολλή προσπάθεια, αλλά αξίζει τον κόπο. Πάντα προσπαθήστε να σχεδιάσετε συγκεκριμένες μονάδες στο ταμπλό από την άλλη πλευρά. Τέτοιες μονάδες περιλαμβάνουν κύκλωμα ελέγχου και ισχύ. Αυτό γίνεται έτσι ώστε όταν συνδέετε τα πάντα μαζί, μπορείτε να επιλέξετε το κατάλληλο πλάτος του κομματιού εκτύπωσης, ειδικά στην πλευρά της προσφοράς.
Έχουν επίσης προστεθεί τέσσερις οπές τοποθέτησης, οι οποίες θα είναι χρήσιμες για την τοποθέτηση του ελεγκτή και τη συγκράτηση του ανεμιστήρα μαζί με την ψήκτρα πάνω από τα MOSFET.
Βήμα 4: Παραγγελία PCB
Σε αντίθεση με οποιοδήποτε άλλο προσαρμοσμένο μέρος για ένα έργο DIY, οι πίνακες τυπωμένων κυκλωμάτων είναι μακράν οι πιο ελαφριές. Μόλις τα αρχεία του Gerber για την τελική διάταξη του κυκλώματος ήταν έτοιμα, υπήρχαν μερικά κλικ για να παραγγελθούν εξειδικευμένοι πίνακες τυπωμένων κυκλωμάτων.
Το μόνο που έκανε ο οδηγός αυτού του έργου ήταν να μεταβεί στο PCBWAY και να ανεβάσει τα αρχεία Gerber του. Αφού η τεχνική ομάδα ελέγξει το σχέδιο για σφάλματα, το σχέδιο θα σταλεί στη γραμμή παραγωγής. Η όλη διαδικασία θα διαρκέσει δύο ημέρες και οι πίνακες τυπωμένων κυκλωμάτων θα φθάσουν στη συγκεκριμένη διεύθυνση μέσα σε μια εβδομάδα.
Είναι διαθέσιμα αρχεία Gerber, σχηματικά και προδιαγραφές για τον πίνακα κυκλώματος ελέγχου ταχύτητας.
Βήμα 5: Συναρμολόγηση των PCB
Όπως αναμενόταν, οι πίνακες κυκλωμάτων έφθασαν μέσα σε μια εβδομάδα. Η ποιότητα των τυπωμένων κυκλωμάτων είναι απολύτως άψογη. Ήρθε η ώρα να συγκεντρωθούν όλα τα εξαρτήματα όπως υποδεικνύονται στις προδιαγραφές και να τα τοποθετήσετε.
Για να πάει οτιδήποτε ομαλά, θα πρέπει να ξεκινήσετε με το μικρότερο στοιχείο στην πλακέτα κυκλώματος, το οποίο στην περίπτωσή μας είναι ο μετατροπέας LM5008 Buck, το στοιχείο SMP. Μόλις συγκολληθούν τα εξαρτήματα, σύμφωνα με το διάγραμμα, ο πλοίαρχος άρχισε να εργάζεται με μεγαλύτερα εξαρτήματα.
Μετά τη συναρμολόγηση του πίνακα, είναι καιρός να ρυθμίσετε το χρονοδιακόπτη 555 με μια εγκοπή προς τη σωστή κατεύθυνση.
Βήμα 6: Ψύξη
Με τόσο πολλή ενέργεια για να αντιμετωπίσετε, είναι προφανές ότι το διοικητικό συμβούλιο θα ζεσταθεί. Επομένως, για να αντιμετωπίσετε την υπερβολική θερμότητα, είναι απαραίτητο να κάμψετε τα MOSFET και να εγκαταστήσετε έναν ανεμιστήρα 12 V με διακόπτη μεταξύ των θερμαντικών σωμάτων.
Μετά από αυτό, ο ρυθμιστής ταχύτητας PWM είναι έτοιμος για λειτουργία.
Βήμα 7: Δοκιμή του ελεγκτή
Για να ελεγχθεί ο ελεγκτής, θα χρησιμοποιηθεί μία μπαταρία 84 V για ένα ηλεκτρικό ποδήλατο, η οποία έγινε προηγουμένως από τον πλοίαρχο. Ο ελεγκτής συνδέεται προσωρινά με την μπαταρία και τον κινητήρα στον οποίο είναι συνδεδεμένος ποδήλατο για την κίνηση του πίσω τροχού.
Μετά την ενεργοποίηση του διακόπτη, ο ελεγκτής τίθεται σε λειτουργία και ο ανεμιστήρας εκπέμπει αέρα MOSFETs. Όταν το ποτενσιόμετρο περιστρέφεται δεξιόστροφα, ο κινητήρας αρχίζει να περιστρέφεται και βαθμιαία αυξάνει την ταχύτητα, ανάλογα με την περιστροφή της λαβής.
Βήμα 8: Τελικά αποτελέσματα
Ο ελεγκτής ταχύτητας είναι έτοιμος και ξεπέρασε όλες τις προσδοκίες του πλοιάρχου σε σχέση με τις δυνατότητές του. Ο ελεγκτής λειτουργεί εύκολα με μια μπαταρία 84 V και ελέγχει ομαλά την ταχύτητα του κινητήρα.
Αλλά για να δοκιμάσει αυτόν τον ελεγκτή ταχύτητας υπό φορτίο, ο πλοίαρχος πρέπει να ολοκληρώσει το έργο ποδηλάτου και να τοποθετήσει όλα τα εξαρτήματα μαζί.
Μπορείτε επίσης να παρακολουθήσετε ένα βίντεο στο συγκρότημα αυτού του ελεγκτή: