Dříve pracoval předák na přeměně svého motocyklu na elektrický s použitím stejnosměrného motoru pro automatický dveřní mechanismus. Také vytvořil baterii určenou pro 84 V DC.
Nyní potřebuje regulátor otáček, který může omezit množství energie dodávané do motoru z baterie. Většina regulátorů rychlosti dostupných v síti není navržena pro takové vysoké napětí, takže bylo rozhodnuto, že to uděláte sami.
V tomto projektu bude navržen a postaven individuální regulátor otáček PWM pro řízení rychlosti velkých stejnosměrných motorů.
Krok 1: Nástroje a materiály
Pro tento projekt budete potřebovat základní pájecí nástroje, jako například:
- páječka;
- pájecí sání;
- kleště;
K dispozici jsou schémata, soubory Gerber a seznam komponent.
Krok 2: Navrhněte regulátor rychlosti
Protože se snažíme řídit rychlost stejnosměrného motoru, můžeme použít dvě technologie. Step-down převodník, který snižuje vstupní napětí, je poměrně komplikovaný, proto bylo rozhodnuto použít PWM Control (Pulse Width Modulation). Tento přístup je jednoduchý na ovládání rychlosti baterie, zapíná se a vypíná s vysokou frekvencí. Pro změnu rychlosti jízdního kola se změní pracovní cyklus nebo časový interval pro vypnutí ovladače.
Mechanické spínače by v tuto chvíli neměly být vystaveny tomuto vysokému napětí, proto je vhodnou volbou N-kanál Mosfet, který je speciálně navržen tak, aby zvládal mírné množství proudu při vysoké frekvenci.
Pro přepnutí polokoule je vyžadován signál PWM, který je generován IC časovačem 555, a pracovní cyklus spínacího signálu se mění pomocí potenciometru 100 kΩ.
Protože nemůžeme pracovat s časovačem 555 nad 15 V, musíme zapnout integrovaný obvod převaděče lm5008, který snižuje vstupní napětí z 84 V na 10 V DC, které se používá k napájení časovače a chladicího ventilátoru.
Ke zpracování velkého množství proudu byly použity čtyři Mosfety N-kanálu, které jsou zapojeny paralelně.
Kromě toho byly přidány všechny další komponenty, jak je popsáno v tabulkách s údaji.
Krok 3: Návrh desek plošných spojů
Po dokončení okruhu bylo rozhodnuto zahájit vývoj speciální desky plošných spojů pro regulátor otáček. Bylo rozhodnuto navrhnout toto zařízení tak, aby bylo možné dalších úprav pro další DIY projekty velitele, kteří používají velké stejnosměrné motory.
Myšlenka návrhu desky s obvody může vyžadovat velké úsilí, ale stojí za to. Na druhé straně se vždy snažte navrhnout konkrétní moduly na desce. Takové moduly zahrnují řídicí obvody a napájení. To se provádí tak, že při propojování všeho dohromady si můžete vybrat vhodnou šířku tiskové stopy, zejména na straně dodávky.
Byly také přidány čtyři montážní otvory, které budou užitečné pro montáž ovladače a přidržování ventilátoru spolu s chladičem nad MOSFETy.
Krok 4: Objednejte desky plošných spojů
Na rozdíl od jakékoli jiné vlastní části pro kutily jsou desky s plošnými spoji zdaleka nejlehčí. Jakmile byly soubory Gerber pro konečné rozvržení desky plošných spojů připraveny, zbývalo několik kliknutí na objednání specializovaných desek plošných spojů.
Kouzelníkem tohoto projektu bylo jít do PCBWAY a nahrát jeho Gerberovy soubory. Poté, co jejich technický tým zkontroluje návrh, zda neobsahuje chyby, bude návrh odeslán na výrobní linku. Celý proces bude trvat dva dny a desky plošných spojů dorazí na zadanou adresu během týdne.
K dispozici jsou soubory Gerber, schémata a specifikace pro desku obvodů regulátoru otáček.
Krok 5: Sestavení desek plošných spojů
Dle očekávání dorazily obvodové desky během týdne. Kvalita desek s plošnými spoji je naprosto bezchybná. Je čas sestavit všechny komponenty, jak je uvedeno ve specifikaci, a uvést je na místo.
Aby vše proběhlo hladce, musíte začít s nejmenší komponentou na desce plošných spojů, což je v našem případě převodník LM5008 Buck, součást SMP. Jakmile byly součásti pájeny, podle schématu začal pán pracovat s většími součástkami.
Po sestavení desky je čas nastavit časovač 555 se zářezem ve správném směru.
Krok 6: Chlazení
Při tolika energii, kterou je třeba řešit, je zřejmé, že se deska zahřeje. Proto, aby bylo možné vyrovnat se s přebytečným teplem, je nutné ohýbat MOSFETy a instalovat 12 V ventilátor s přepínačem mezi radiátory.
Poté je regulátor otáček PWM připraven k provozu.
Krok 7: testování ovladače
Pro otestování ovladače bude použita baterie 84 V pro elektrické kolo, kterou vyrobil dříve Master. Regulátor je dočasně připojen k baterii ak motoru, ke kterému je připojen kolo řídit zadní kolo.
Po zapnutí spínače se regulátor zapne a ventilátor fouká vzduch MOSFET. Když se potenciometr otáčí ve směru hodinových ručiček, motor se začne otáčet a postupně zvyšuje rychlost v poměru k otáčení rukojeti.
Krok 8: Konečné výsledky
Regulátor rychlosti je připraven a překonal všechna očekávání velitele ve vztahu k jeho schopnostem. Řídicí jednotka pracuje snadno s baterií 84 V a plynule řídí rychlost motoru.
Aby však mohl tento regulátor rychlosti otestovat při zatížení, musí Master dokončit svůj projekt jízdních kol a namontovat všechny komponenty dohromady.
Můžete si také prohlédnout video o montáži tohoto ovladače: