Controlador de velocitat PWM de 2000 watts de bricolatge: 8 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:14

He estat treballant en la conversió de la meva bicicleta a una elèctrica mitjançant un motor de corrent continu per al mecanisme automàtic de la porta i, per a això, també he creat un paquet de bateries de 84 v CC.

Ara necessitem un controlador de velocitat que pugui limitar la quantitat d'energia subministrada al motor des de la bateria. La majoria dels controladors de velocitat disponibles en línia no estan classificats per a tanta alta tensió, així que vaig decidir fabricar-ne un per a mi. Així que és el que serà aquest projecte, dissenyar i construir un controlador de velocitat PWM personalitzat per controlar la velocitat dels motors de corrent continu a gran escala.

Pas 1: materials i habilitats de les eines

Per a aquest projecte necessiteu eines bàsiques de soldadura com:

• Un soldador
• Ventosa
• Alicates i punxes

Aquí trobareu l’esquema dels fitxers Gerber i la llista de components.

Pas 2: dissenyar el controlador de velocitat

Atès que pretenem controlar la velocitat d’un motor de corrent continu per al qual podem utilitzar dues tecnologies, un convertidor de buck que reduirà la tensió d’entrada, però és força complicat, de manera que el que hem decidit és controlar PWM (amplada de pols) Modulació). L'enfocament és senzill, per controlar la velocitat en què la bateria s'encén i s'apaga a alta freqüència. Per canviar la velocitat es canvia el cicle de treball o el període de temps d’encesa de l’interruptor.

Ara no s’espera que els commutadors mecànics experimentin una tensió tan elevada, de manera que una opció adequada per a aquesta aplicació és un Mosfet de canal N que es fa específicament per manejar una quantitat moderada de corrent a alta freqüència.

Per canviar els mosfets necessitem un senyal PWM que es produeix mitjançant un temporitzador IC 555 i el cicle de treball del senyal de commutació es varia mitjançant un potenciòmetre de 100 k.

Com que no podem fer funcionar el temporitzador 555 per sobre de 15v, hem incorporat un lm5008 IC convertidor Buck que redueix el voltatge d'entrada de 84VDC a 10VDC que s'utilitza per alimentar el temporitzador IC i el ventilador de refrigeració.

Ara, per manejar la gran quantitat de corrent, he utilitzat quatre Mosfets de canal N connectats en paral·lel.

A més, he afegit tots els components gratuïts tal com es descriu als fulls de dades.

Pas 3: Dissenyar les plaques de circuit imprès

Quan vaig acabar l’esquema, he decidit seguir dissenyant un PCB dedicat per al controlador de velocitat, ja que no només ens ajudarà a mantenir-ho tot ordenat, sinó que tenia la intenció de dissenyar aquesta unitat perquè sigui capaç de fer més modificacions per als meus altres projectes de bricolatge que utilitza grans motors de corrent continu.

La idea de dissenyar un PCB pot semblar que requereix molts esforços, però creieu-me que val la pena fer-ho tot amb les taules personalitzades. Així doncs, amb això en ment, vaig dissenyar el PCB per a la unitat de control de velocitat. Intenteu sempre definir regions concretes, com ara els circuits de control i la potència de l’altre costat, de manera que, quan ho connecteu tot, us convé anar amb l’amplada de la pista adequada, especialment al costat de la potència.

També he afegit quatre orificis de muntatge que seran útils per muntar el controlador i també subjectar el ventilador colling juntament amb el dissipador de calor situat a sobre dels MOSFET.

Pas 4: Ordenar els PCB

A diferència de qualsevol altra peça personalitzada per al vostre projecte de bricolatge, els PCB són segurament els més fàcils d’obtenir. Sí Ara, un cop hem generat fitxers gerber del nostre disseny de PCB finilitzat, estem a pocs clics de demanar els nostres PCB personalitzats.

El que vaig fer va ser dirigir-me cap a PCBWAY i després d’haver passat un munt d’opcions allà vaig penjar els meus fitxers gerber. Una vegada que el seu equip tècnic comprova si hi ha cap error, el disseny es reenviarà a la línia de fabricació. Tot el procés trigarà dos dies a completar-se i esperem que obtingueu els vostres PCB en una setmana.

PCBWAY ha fet possible aquest projecte gràcies al seu suport, així que preneu-vos el temps i mireu el seu lloc web. Ofereixen PCB estàndard, PCB de gir ràpid, SMD, etc.

Aquí hi ha disponibles els fitxers Gerber, l’esquema i la llista de materials (llista de material) per al controlador de velocitat PCB.

Pas 5: Muntatge dels PCB

Com era d’esperar, els PCB van arribar en una setmana i l’acabat és massa bo. La qualitat dels PCB és absolutament impecable. Ara és hora de reunir tots els components tal com s’esmenta a la llista de materials (Llista de materials) i deixar-los al seu lloc.

Per mantenir les coses fluïdes, hem de començar pel component més petit del PCB, que en el nostre cas és el convertidor Buck LM5008, un component SMP. Un cop l’hem soterrat amb una trena de soldadura, ja que no tenim una pistola calenta per fer front al component SMD, hem soterrat l’inductor al costat i ens hem desplaçat cap a components més grans.

Un cop hàgim acabat de muntar les taules, és hora de deixar anar el temporitzador 555 al lloc amb la osca en la direcció correcta.

Pas 6: Refredar les coses

Amb aquesta quantitat de poder que tractarem, és evident que s’espera que les coses s’escalfin. Per solucionar-ho, doblarem els MOSFET i muntarem un ventilador de 12 V amb el dissipador de calor encastat entre ells.

Fet això, la bèstia d’un controlador de velocitat PWM ja està a punt per rodar.

Pas 7: proveu el controlador

Per provar el controlador, hem d’utilitzar un paquet de bateries personalitzat de 84 v que hem creat per a la nostra bicicleta elèctrica. El controlador està connectat temporalment al paquet de bateries i al motor connectat a la bicicleta per conduir la roda posterior.

Mentre canviava l’interruptor, el controlador s’encén amb el ventilador que bufa aire pels MOSFET. Quan vaig girar el potenciòmetre en sentit horari, el motor va començar a girar i a augmentar gradualment la velocitat proporcional a la rotació del pom.

Pas 8: Resultats finals

En aquesta etapa, el controlador de velocitat està llest i va superar les meves expectatives pel que fa a l’acabat. Sembla que el controlador funciona amb bateries de 84 v i controla la velocitat del motor sense problemes.

Però per provar la càrrega d’aquest controlador de velocitat, hem d’acabar el projecte de la bicicleta i muntar-ho tot al seu lloc. Així doncs, nois per al rendiment en càrrega estigueu atents al proper vídeo del projecte, que és un projecte de conversió de bicicletes elèctriques de bricolatge.

Subscriviu-vos i estigueu atents al proper vídeo del projecte.

Salutacions.

DIY King