In precedenza, il caposquadra ha lavorato per convertire la sua bici in una elettrica, usando un motore a corrente continua per un meccanismo automatico della porta. Ha anche creato una batteria progettata per 84 V DC.
Ora ha bisogno di un regolatore di velocità, che può limitare la quantità di energia fornita al motore dalla batteria. La maggior parte dei regolatori di velocità disponibili sulla rete non sono progettati per una tensione così elevata, quindi è stato deciso di farlo da soli.
In questo progetto, un singolo controller di velocità PWM sarà progettato e costruito per controllare la velocità dei motori DC su larga scala.
Passaggio 1: strumenti e materiali
Per questo progetto, avrai bisogno di strumenti di saldatura di base, come:
- Saldatore;
- aspirazione della saldatura;
- pinze;
Schema, file Gerber e un elenco di componenti sono disponibili.
Passaggio 2: progettare un regolatore di velocità
Poiché ci sforziamo di controllare la velocità del motore CC, possiamo utilizzare due tecnologie. Il convertitore step-down, che abbassa la tensione di ingresso, è piuttosto complicato, quindi è stato deciso di utilizzare il controllo PWM (Pulse Width Modulation). L'approccio è semplice per controllare la velocità di carica della batteria; si accende e si spegne ad alta frequenza. Per modificare la velocità della bicicletta, viene modificato il ciclo di lavoro o il periodo di tempo per lo spegnimento del controller.
Gli interruttori meccanici non dovrebbero essere soggetti a questa alta tensione in questo momento, quindi il canale N Mosfet, che è specificamente progettato per gestire una moderata quantità di corrente ad alta frequenza, è una scelta appropriata.
Per commutare gli emisferi, è necessario un segnale PWM, che viene generato dal timer IC 555, e il duty cycle del segnale di commutazione viene modificato utilizzando un potenziometro da 100 kΩ.
Poiché non possiamo lavorare con un timer 555 superiore a 15 V, dovremo attivare il circuito integrato del convertitore lm5008, che riduce la tensione di ingresso da 84 V a 10 V CC, che viene utilizzata per alimentare il timer e la ventola di raffreddamento.
Per elaborare una grande quantità di corrente, sono stati utilizzati quattro Mosfet a canale N, collegati in parallelo.
Inoltre, sono stati aggiunti tutti i componenti aggiuntivi come descritto nelle tabelle dei dati.
Passaggio 3: progettare PCB
Dopo aver terminato il circuito, è stato deciso di iniziare a sviluppare uno speciale circuito stampato per il regolatore di velocità. È stato deciso di progettare questo dispositivo in modo che fosse in grado di apportare ulteriori modifiche per altri progetti fai-da-te del master che utilizzano grandi motori a corrente continua.
L'idea di progettare un circuito può richiedere molto sforzo, ma ne vale la pena. Prova sempre a progettare moduli specifici sulla scheda d'altra parte. Tali moduli includono circuiti di controllo e alimentazione. Questo viene fatto in modo che quando si collegano tutti insieme, è possibile scegliere la larghezza appropriata della traccia di stampa, in particolare sul lato dell'offerta.
Sono stati inoltre aggiunti quattro fori di montaggio, che saranno utili per montare il controller e tenere la ventola insieme al dissipatore di calore sui MOSFET.
Passaggio 4: ordinare i PCB
A differenza di qualsiasi altra parte personalizzata per un progetto fai-da-te, i circuiti stampati sono di gran lunga i più leggeri. Una volta pronti i file Gerber per il layout finale del circuito stampato, rimanevano pochi clic per ordinare circuiti stampati specializzati.
Tutto ciò che ha fatto il mago di questo progetto è stato andare su PCBWAY e caricare i suoi file Gerber. Dopo che il loro team tecnico ha verificato la presenza di errori nel progetto, il progetto verrà inviato alla linea di produzione. L'intero processo richiederà due giorni e i circuiti stampati arriveranno all'indirizzo specificato entro una settimana.
Sono disponibili file Gerber, schemi e specifiche per il circuito del regolatore di velocità.
Passaggio 5: assemblaggio di PCB
Come previsto, i circuiti sono arrivati entro una settimana. La qualità dei circuiti stampati è assolutamente impeccabile. È tempo di assemblare tutti i componenti come indicato nelle specifiche e metterli in posizione.
Affinché tutto proceda senza intoppi, è necessario iniziare con il componente più piccolo sul circuito, che nel nostro caso è il convertitore buck LM5008, il componente SMP. Non appena i componenti sono stati saldati, secondo il diagramma, il master ha iniziato a lavorare con componenti più grandi.
Dopo aver assemblato la scheda, è tempo di impostare il timer 555 con una tacca nella giusta direzione.
Passaggio 6: raffreddamento
Con così tanta energia da affrontare, è ovvio che la scheda si surriscalda. Pertanto, per far fronte al calore in eccesso, è necessario piegare i MOSFET e installare una ventola da 12 V con un interruttore tra i radiatori.
Successivamente, il controller di velocità PWM è pronto per il funzionamento.
Passaggio 7: test del controller
Per testare il controller, verrà utilizzata una batteria da 84 V per una bicicletta elettrica, prodotta precedentemente dal master. Il controller è temporaneamente collegato alla batteria e al motore, a cui è collegato bicicletta per guidare la ruota posteriore.
Dopo aver acceso l'interruttore, il controller si accende e la ventola emette MOSFET ad aria. Quando il potenziometro ruota in senso orario, il motore inizia a ruotare e aumenta gradualmente la velocità, in proporzione alla rotazione della maniglia.
Passaggio 8: risultati finali
Il regolatore di velocità è pronto e ha superato tutte le aspettative del comandante in relazione alle sue capacità. Il controller funziona facilmente con una batteria da 84 V e controlla uniformemente la velocità del motore.
Ma per testare questo regolatore di velocità sotto carico, il comandante deve completare il suo progetto di bicicletta e montare tutti i componenti insieme.
Puoi anche guardare un video sull'assemblaggio di questo controller: