Bộ điều khiển tốc độ PWM DIY 2000 Watts: 8 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:33

Tôi đang nghiên cứu chuyển đổi xe đạp của mình sang xe điện sử dụng động cơ DC cho cơ chế cửa tự động và vì điều đó, tôi cũng đã chế tạo một bộ pin được đánh giá ở 84v DC.

Bây giờ chúng ta cần một bộ điều khiển tốc độ có thể hạn chế sự tích lũy năng lượng được cung cấp cho động cơ từ bộ pin. Hầu hết các bộ điều khiển tốc độ có sẵn trên mạng đều không được đánh giá cao về mức điện áp cao như vậy, vì vậy tôi quyết định chế tạo một bộ điều khiển cho riêng mình. Vì vậy, dự án này sẽ là gì, thiết kế và xây dựng một bộ điều khiển tốc độ PWM tùy chỉnh để điều khiển tốc độ của động cơ DC quy mô lớn.

Bước 1: Công cụ Vật liệu và Kỹ năng

Đối với dự án này, bạn cần các công cụ hàn cơ bản như:

• Mỏ hàn
• Người hút
• Kìm và nhíp

Các tệp sơ đồ, Gerber và danh sách các đồng tiền có sẵn ở đây.

Bước 2: Thiết kế bộ điều khiển tốc độ

Vì chúng tôi đang nhắm đến việc đánh giá tốc độ của động cơ DC mà chúng tôi có thể sử dụng hai techinquies, một bộ chuyển đổi buck sẽ giảm điện áp đầu vào nhưng nó khá phức tạp, vì vậy những gì chúng tôi quyết định sử dụng là Điều khiển PWM (Độ rộng xung Điều chế). Cách tiếp cận rất đơn giản, để kiểm soát tốc độ bật và tắt nguồn pin ở tần số cao. Để thay đổi tốc độ, chu kỳ làm việc hoặc khoảng thời gian bật tắt của công tắc được thay đổi.

Giờ đây, các công tắc cơ học dự kiến sẽ không phải chịu áp lực cao như vậy, vì vậy một sự lựa chọn thích hợp cho ứng dụng đó là một Mosfet kênh N được chế tạo đặc biệt để xử lý lượng dòng điện vừa phải ở tần số cao.

Để chuyển đổi các mosfet, chúng ta cần một tín hiệu PWM được tạo ra bởi một vi mạch hẹn giờ 555 và chu kỳ hoạt động của tín hiệu chuyển đổi được thay đổi bằng cách sử dụng một chiết áp 100k.

Vì chúng tôi không thể vận hành bộ hẹn giờ 555 trên 15v nên chúng tôi đã kết hợp một IC chuyển đổi Buck lm5008 giúp giảm điện áp đầu vào từ 84VDC xuống 10VDC được sử dụng để cấp nguồn cho IC hẹn giờ và quạt làm mát.

Bây giờ để xử lý lượng lớn dòng điện, tôi đã sử dụng bốn Mosfet kênh N được kết nối song song.

Bên cạnh đó, tôi đã thêm tất cả các thành phần miễn phí như được mô tả trong biểu dữ liệu.

Bước 3: Thiết kế bảng mạch in

Khi tôi hoàn thành sơ đồ, tôi đã quyết định thiết kế một PCB chuyên dụng cho bộ điều khiển tốc độ vì nó sẽ không chỉ giúp chúng tôi giữ mọi thứ gọn gàng mà tôi dự định thiết kế đơn vị này để nó có khả năng sửa đổi thêm cho các dự án DIY khác của tôi. sử dụng động cơ điện một chiều lớn.

Ý tưởng thiết kế một PCB có vẻ tốn rất nhiều công sức nhưng hãy tin tôi rằng nó xứng đáng với tất cả khi bạn chạm tay vào các bo mạch tùy chỉnh. Vì vậy, với ý nghĩ đó, tôi đã thiết kế PCB cho bộ điều khiển tốc độ. Luôn cố gắng xác định các khu vực cụ thể như mạch điều khiển và nguồn ở phía bên kia để khi bạn kết nối mọi thứ với nhau, bạn có thể sử dụng chiều rộng rãnh thích hợp đặc biệt ở phía nguồn.

Tôi cũng đã thêm bốn lỗ lắp sẽ rất hữu ích để gắn bộ điều khiển và cũng giữ quạt cuộn cùng với tản nhiệt phía trên MOSFET.

Bước 4: Đặt hàng PCB

Không giống như bất kỳ phần tùy chỉnh nào khác cho Dự án Tự làm của bạn, PCB chắc chắn là phần dễ dàng nhất để có được. Có Bây giờ khi chúng tôi tạo các tệp mầm của bố cục PCB tinh thể của chúng tôi, chúng tôi chỉ cần một vài cú nhấp chuột để đặt hàng PCB tùy chỉnh của chúng tôi.

Tất cả những gì tôi đã làm là lên đến PCBWAY và sau khi xem qua một loạt các tùy chọn ở đó, tôi đã tải lên các tệp mầm của mình. Sau khi deisgn được kiểm tra xem có bất kỳ lỗi nào bởi đội kỹ thuật của họ, thiết kế của bạn sẽ được chuyển tiếp đến dây chuyền sản xuất. Toàn bộ quá trình sẽ mất hai ngày để hoàn thành và hy vọng bạn sẽ nhận được PCB của mình trong vòng một tuần.

PCBWAY đã thực hiện dự án này nhờ sự hỗ trợ của họ, vì vậy hãy dành thời gian của bạn và xem trang web của họ. Họ đang cung cấp PCB tiêu chuẩn, PCB quay nhanh, SMD, v.v. vì vậy, để được giảm giá tới 30% cho PCB của bạn, hãy truy cập liên kết này.

Tệp Gerber, sơ đồ và BOM (Bill Of Material) cho bộ điều khiển tốc độ PCB có sẵn ở đây.

Bước 5: Lắp ráp PCB

Đúng như dự đoán, PCB đã đến trong vòng một tuần và kết thúc quá tốt. Chất lượng của PCB là hoàn toàn hoàn hảo. Bây giờ là lúc để thu thập tất cả các thành phần như đã đề cập trong BOM (Bill of Material) và thả chúng vào vị trí.

Để giữ cho mọi thứ trôi chảy, chúng ta cần bắt đầu với thành phần nhỏ nhất trên PCB mà trong trường hợp của chúng ta là bộ chuyển đổi LM5008 Buck, một thành phần SMP. Một khi chúng tôi cố định nó bằng cách sử dụng bện hàn vì chúng tôi không có súng nóng để xử lý thành phần SMD, chúng tôi đã thay thế cuộn cảm bên cạnh nó và chuyển sang các thành phần lớn hơn.

Khi chúng tôi đã lắp ráp xong các bo mạch, Đã đến lúc thả bộ đếm thời gian 555 vào đúng vị trí với rãnh ở đúng hướng.

Bước 6: Làm mát mọi thứ

Với lượng năng lượng lớn mà chúng ta sẽ giải quyết, rõ ràng là mọi thứ được cho là sẽ nóng lên. Vì vậy, để giải quyết vấn đề đó, chúng tôi sẽ bẻ cong MOSFET và gắn một quạt 12v với tản nhiệt được kẹp ở giữa.

Khi điều đó được thực hiện, con thú của bộ điều khiển tốc độ PWM đã sẵn sàng hoạt động.

Bước 7: Kiểm tra bộ điều khiển

Để kiểm tra bộ điều khiển, chúng tôi sẽ sử dụng bộ pin 84v tùy chỉnh mà chúng tôi đã chế tạo cho xe đạp điện của mình. Bộ điều khiển được kết nối tạm thời với bộ pin và động cơ gắn vào xe đạp để dẫn động bánh sau.

Khi tôi bật công tắc, bộ điều khiển được bật nguồn nhờ quạt thổi không khí qua MOSFET. Khi tôi xoay chiết áp theo chiều kim đồng hồ, động cơ bắt đầu quay và tăng dần tốc độ tỷ lệ với vòng quay của núm.

Bước 8: Kết quả cuối cùng

Ở giai đoạn này, bộ điều khiển tốc độ đã sẵn sàng và nó đã đạt được kỳ vọng của tôi khi về đích. Bộ điều khiển dường như hoạt động dễ dàng trên bộ pin 84v và kiểm soát tốc độ của động cơ một cách trơn tru.

Nhưng để kiểm tra bộ điều khiển tốc độ này khi có tải, chúng ta cần hoàn thành dự án xe đạp của mình và gắn mọi thứ vào vị trí. Vì vậy, các bạn hãy chú ý theo dõi video dự án sắp tới, đó là dự án chuyển đổi xe đạp điện tự làm.

Đăng ký và theo dõi video dự án sắp tới.

Trân trọng.

Vua tự làm