DIY 2000 Watt PWM-snelheidsregelaar - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:17

Ik heb gewerkt aan het ombouwen van mijn fiets naar een elektrische met behulp van een gelijkstroommotor voor automatisch deurmechanisme en daarvoor heb ik ook een batterijpakket gemaakt met een vermogen van 84v DC.

Nu hebben we een snelheidsregelaar nodig die de hoeveelheid energie die door het batterijpakket aan de motor wordt geleverd, kan beperken. De meeste online beschikbare snelheidsregelaars zijn niet geschikt voor zoveel hoogspanning, dus besloot ik er een voor mezelf te bouwen. Dus dat is wat dit project gaat worden, het ontwerpen en bouwen van een aangepaste PWM-snelheidsregelaar om de snelheid van grootschalige DC-motoren te regelen.

Stap 1: Gereedschap Materialen en vaardigheden

Voor dit project heb je basis soldeergereedschap nodig zoals:

• Een soldeerbout
• zuignap
• Tangen en twizzers

Het schema, Gerber-bestanden en de lijst met onderdelen zijn hier beschikbaar.

Stap 2: De snelheidsregelaar ontwerpen

Omdat we ernaar streven de snelheid van een DC-motor te regelen waarvoor we twee technieken kunnen gebruiken, een buck-converter die de ingangsspanning verlaagt, maar het is een nogal gecompliceerde, dus waar we voor hebben besloten is PWM-besturing (Pulse Width Modulatie). De aanpak is eenvoudig, om de snelheid te regelen, wordt de batterijvoeding met een hoge frequentie in- en uitgeschakeld. Om de snelheid te wijzigen, wordt de duty-cycle of de aan-uit-tijd van de schakelaar gewijzigd.

Nu wordt niet verwacht dat mechanische schakelaars zo'n hoge spanning ondergaan, dus een geschikte keuze voor een dergelijke toepassing is een N-kanaal Mosfet die speciaal is gemaakt om een matige hoeveelheid stroom bij hoge frequentie te verwerken.

Om de mosfets te schakelen hebben we een PWM-signaal nodig dat wordt geproduceerd door een 555 timer-IC en de duty-cycle van het schakelsignaal wordt gevarieerd met behulp van een 100k-potentiometer.

Omdat we de 555-timer boven 15v niet kunnen gebruiken, hebben we een lm5008 Buck-converter-IC ingebouwd die de ingangsspanning verlaagt van 84VDC naar 10VDC die wordt gebruikt om de timer-IC en de koelventilator van stroom te voorzien.

Om de grote hoeveelheid stroom aan te kunnen, heb ik vier N-kanaal Mosfets gebruikt die parallel zijn aangesloten.

Daarnaast heb ik alle gratis componenten toegevoegd zoals beschreven in de datasheets.

Stap 3: De printplaten ontwerpen

Toen ik klaar was met het schema, heb ik besloten om een speciale PCB voor de snelheidsregelaar te ontwerpen, omdat het ons niet alleen zal helpen om alles netjes te houden, maar ik was van plan om dit apparaat zo te ontwerpen dat het in staat is om verdere aanpassingen te doen voor mijn andere doe-het-zelf-projecten die maakt gebruik van grote gelijkstroommotoren.

Het idee van het ontwerpen van een PCB lijkt misschien veel moeite te kosten, maar geloof me, het is het allemaal waard als je op maat gemaakte boards in handen krijgt. Dus met dat in gedachten ontwierp ik de printplaat voor de snelheidsregelaar. Probeer altijd bepaalde regio's te definiëren, zoals het besturingscircuit en de stroom aan de andere kant, zodat wanneer je alles op elkaar aansluit, je goed bent om te gaan met de juiste spoorbreedte, speciaal aan de stroomkant.

Ik heb ook vier montagegaten toegevoegd die handig zijn om de controller te monteren en ook om de colling-ventilator samen met het koellichaam boven de MOSFET's te houden.

Stap 4: Bestellen van de PCB's

In tegenstelling tot elk ander aangepast onderdeel voor uw doe-het-zelf-project, zijn PCB's zeker de gemakkelijkste om te krijgen. Ja Zodra we gerber-bestanden van onze voltooide PCB-lay-out hebben gegenereerd, zijn we slechts een paar klikken verwijderd van het bestellen van onze aangepaste PCB's.

Wat ik alleen deed, was naar PCBWAY gaan en nadat ik daar een heleboel opties had doorlopen, heb ik mijn gerber-bestanden geüpload. Zodra het ontwerp door hun technische team op eventuele fouten is gecontroleerd, wordt uw ontwerp doorgestuurd naar de productielijn. Het hele proces duurt twee dagen en hopelijk heb je je PCB's binnen een week in huis.

PCBWAY heeft dit project mogelijk gemaakt door hun steun, dus neem de tijd en neem een kijkje op hun website. Ze bieden standaard PCB's, Quick-turn PCB's, SMD enz. Dus voor kortingen tot 30% op uw PCB's bezoekt u deze link.

Gerber-bestanden, schema en de BOM (Bill Of Material) voor de printplaat van de snelheidsregelaar zijn hier beschikbaar.

Stap 5: Montage van de PCB's

Zoals verwacht waren de PCB's binnen een week binnen en de afwerking is gewoon te goed. De kwaliteit van de PCB's is absoluut onberispelijk. Nu is het tijd om alle componenten te verzamelen zoals vermeld in de stuklijst (Bill of Material) en ze op hun plaats te laten vallen.

Om de boel draaiende te houden, moeten we beginnen met het kleinste onderdeel op de PCB, in ons geval de LM5008 Buck-converter, een SMP-component. Toen we het eenmaal met soldeervlechtwerk hadden verdoezeld, omdat we geen heet pistool hebben om met SMD-componenten om te gaan, hebben we de spoel ernaast verdoofd en zijn we naar grotere componenten gegaan.

Zodra we klaar zijn met het monteren van de borden, is het tijd om de 555-timer op zijn plaats te laten vallen met de inkeping in de juiste richting.

Stap 6: Dingen afkoelen

Met zoveel vermogen waarmee we te maken krijgen, wordt natuurlijk verwacht dat de dingen opwarmen. Dus om daarmee om te gaan, gaan we de MOSFET's buigen en een 12v-ventilator monteren met het koellichaam ertussenin.

Als dat is gebeurd, is het beest van een PWM-snelheidsregelaar klaar om te rollen.

Stap 7: De controller testen

Om de controller te testen, gaan we een op maat gemaakte 84v-batterij gebruiken die we voor onze elektrische fiets hebben gebouwd. De controller is tijdelijk verbonden met het accupakket en de motor die aan de fiets is bevestigd om het achterwiel aan te drijven.

Terwijl ik de schakelaar omschakelde, wordt de controller ingeschakeld terwijl de ventilator lucht over de MOSFET's blaast. Terwijl ik de potentiometer met de klok mee draaide, begon de motor te draaien en nam geleidelijk de snelheid toe evenredig met de rotatie van de knop.

Stap 8: Eindresultaten

In dit stadium is de snelheidsregelaar klaar en het ging ver boven mijn verwachtingen wat betreft de afwerking. De controller lijkt gemakkelijk te werken op een 84v-batterijpakket en regelt de snelheid van de motor soepel.

Maar om deze snelheidsregelaar op belasting te testen, moeten we ons fietsproject afmaken en alles op zijn plaats monteren. Dus jongens voor laadprestaties, blijf op de hoogte voor de aankomende projectvideo, een doe-het-zelf-project voor elektrische fietsconversie.

Abonneer je en blijf op de hoogte voor de aankomende projectvideo.

Groeten.

DIY Koning