Anteriorment, el capatàs va treballar en convertir la seva bicicleta en una elèctrica, utilitzant un motor de corrent continu per a un mecanisme automàtic de portes. També va crear una bateria dissenyada per a 84 V CC.
Ara necessita un controlador de velocitat, que pot limitar la quantitat d’energia subministrada al motor per part de la bateria. La majoria dels controladors de velocitat disponibles a la xarxa no estan dissenyats per a un voltatge tan elevat, per la qual cosa es va decidir fer-ho tu mateix.
En aquest projecte, es dissenyarà i construirà un controlador de velocitat PWM individual per controlar la velocitat de motors de corrent continu a gran escala.
Pas 1: Eines i Materials
Per a aquest projecte, necessitareu eines bàsiques de soldadura, com ara:
- Planxa de soldar;
- succió de soldadura;
- alicates;
Es poden trobar fitxers esquemàtics, Gerber i una llista de components.
Pas 2: dissenya un controlador de velocitat
Atès que ens esforcem per controlar la velocitat del motor de corrent continu, podem utilitzar dues tecnologies. El convertidor gradual, que redueix la tensió d’entrada, és força complicat, per la qual cosa es va decidir utilitzar el control PWM (modulació d’amplada de l’amplitud). L’enfocament és senzill per controlar la velocitat de l’energia de la bateria, s’encén i s’apaga amb alta freqüència. Per canviar la velocitat de la bicicleta, es canvia el cicle de treball o el període de temps per apagar el controlador.
Els interruptors mecànics no haurien d'estar sotmesos a aquesta alta tensió en aquest moment, de manera que el canal N Mosfet, que està dissenyat específicament per manejar una quantitat moderada de corrent a alta freqüència, és una elecció adequada.
Per canviar els hemisferis, cal un senyal PWM, generat pel temporitzador IC 555, i es canvia el cicle de treball del senyal de commutació mitjançant un potenciòmetre de 100 kΩ.
Com que no podem treballar amb un temporitzador de 555 per sobre de 15 V, haurem d’encendre el circuit integrat del convertidor lm5008, que redueix la tensió d’entrada de 84 V a 10 V CC, que s’utilitza per alimentar el temporitzador i el ventilador de refrigeració.
Per processar una gran quantitat de corrent, es van utilitzar quatre mosquits del canal N, que es connecten paral·lelament.
A més, es van afegir tots els components addicionals tal com es descriu a les taules de dades.
Pas 3: dissenyar PCBs
Un cop finalitzat el circuit, es va decidir començar a desenvolupar una placa de circuit imprès especial per al controlador de velocitat. Es va decidir dissenyar aquest dispositiu de manera que pogués modificar-se per a altres projectes de bricolatge del màster que utilitzen grans motors de corrent continu.
La idea de dissenyar una placa de circuit pot requerir molt d’esforç, però val la pena. Proveu sempre de dissenyar mòduls específics en el tauler d’altra banda. Aquests mòduls inclouen circuits de control i potència. Això es fa de manera que, en connectar-ho tot, pugueu triar l’amplada adequada de la pista d’impressió, especialment pel que fa al subministrament.
També s'han afegit quatre forats de muntatge, que seran útils per muntar el controlador i mantenir el ventilador juntament amb el dissipador de calor a través dels MOSFETs.
Pas 4: Ordeneu les PCB
A diferència de qualsevol altra part personalitzada per a un projecte de bricolatge, les plaques de circuit imprès són de molt les més lleugeres. Un cop preparats els fitxers Gerber per al disseny final de la placa de circuit, quedaven uns quants clics per ordenar plaques de circuit impresos especialitzades.
Tot el que va fer l’assistent d’aquest projecte va ser anar a PCBWAY i penjar els seus fitxers Gerber. Després que el seu equip tècnic comprovi que el disseny no té errors, el disseny serà enviat a la línia de producció. Tot el procés tindrà una durada de dos dies i les plaques de circuit imprès arribaran a l’adreça especificada en una setmana.
Els fitxers Gerber, l'esquema i les especificacions de la placa de circuit del controlador de velocitat estan disponibles.
Pas 5: Muntatge de PCBs
Com era d'esperar, les plaques de circuit van arribar en una setmana. La qualitat de les plaques de circuit imprès és absolutament impecable. És hora de muntar tots els components tal com s’indica a l’especificació i posar-los al seu lloc.
Perquè tot vagi bé, heu de començar amb el component més petit de la placa de circuit, que en el nostre cas és el convertidor Buck LM5008, el component SMP. Tan bon punt els components es van soldar, segons el diagrama, el mestre va començar a treballar amb components més grans.
Després de muntar la placa, és hora de configurar el temporitzador 555 amb una osca en la direcció correcta.
Pas 6: Refredament
Amb tanta energia per tractar, és obvi que el consell s'escalfarà. Per tant, per afrontar l’excés de calor, cal doblegar MOSFETs i instal·lar un ventilador de 12 V amb un interruptor entre els radiadors.
Després d'això, el controlador de velocitat PWM està a punt per al funcionament.
Pas 7: prova del controlador
Per provar el controlador, s’utilitzarà una bateria de 84 V per a una bicicleta elèctrica, fabricada anteriorment pel mestre. El controlador està connectat temporalment a la bateria i al motor, al qual es connecta bicicleta conduir la roda posterior.
Després d’encendre l’interruptor, el controlador s’encén i el ventilador bufa MOSFETs d’aire. Quan el potenciòmetre gira en el sentit de les agulles del rellotge, el motor comença a girar i augmenta gradualment la velocitat, en proporció a la rotació del mànec.
Pas 8: Resultats finals
El controlador de velocitat està a punt i va superar totes les expectatives del mestre en relació a les seves capacitats. El controlador funciona fàcilment amb una bateria de 84 V i controla sense problemes la velocitat del motor.
Però, per provar aquest controlador de velocitat sota càrrega, el mestre necessita completar el seu projecte de bicicleta i muntar tots els components junts.
També podeu veure un vídeo sobre el muntatge d'aquest controlador: