Anteriormente, el capataz trabajó para convertir su bicicleta en una eléctrica, utilizando un motor de CC para un mecanismo automático de puerta. También creó una batería diseñada para 84 V CC.
Ahora necesita un controlador de velocidad, que puede limitar la cantidad de energía suministrada al motor desde la batería. La mayoría de los controladores de velocidad disponibles en la red no están diseñados para un voltaje tan alto, por lo que se decidió hacerlo usted mismo.
En este proyecto, se diseñará y construirá un controlador de velocidad PWM individual para controlar la velocidad de los motores de CC a gran escala.
Paso 1: herramientas y materiales
Para este proyecto, necesitará herramientas de soldadura básicas, como:
- soldador;
- succión de soldadura;
- alicates;
Esquema, archivos Gerber y una lista de componentes están disponibles.
Paso 2: Diseñe un controlador de velocidad
Como nos esforzamos por controlar la velocidad del motor de CC, podemos usar dos tecnologías. El convertidor reductor, que reduce el voltaje de entrada, es bastante complicado, por lo que se decidió utilizar el Control PWM (Modulación de ancho de pulso). El enfoque es simple para controlar la velocidad de la batería; se enciende y apaga con alta frecuencia. Para cambiar la velocidad de la bicicleta, se cambia el ciclo de trabajo o el período de tiempo para apagar el controlador.
Los interruptores mecánicos no deben estar sujetos a este alto voltaje en este momento, por lo que el canal N Mosfet, que está diseñado específicamente para manejar una cantidad moderada de corriente a alta frecuencia, es una opción adecuada.
Para cambiar los hemisferios, se requiere una señal PWM, que es generada por el temporizador IC 555, y el ciclo de trabajo de la señal de cambio se cambia usando un potenciómetro de 100 kΩ.
Como no podemos trabajar con un temporizador 555 por encima de 15 V, tendremos que encender el circuito integrado del convertidor lm5008, que reduce el voltaje de entrada de 84 V a 10 V CC, que se utiliza para alimentar el temporizador y el ventilador de enfriamiento.
Para procesar una gran cantidad de corriente, se utilizaron cuatro Mosfets de canal N, que están conectados en paralelo.
Además, todos los componentes adicionales se agregaron como se describe en las tablas de datos.
Paso 3: diseñar PCB
Una vez finalizado el circuito, se decidió comenzar a desarrollar una placa de circuito impreso especial para el controlador de velocidad. Se decidió diseñar este dispositivo para que fuera capaz de realizar modificaciones adicionales para otros proyectos de bricolaje del maestro que usa motores de CC de gran tamaño.
La idea de diseñar una placa de circuito puede requerir mucho esfuerzo, pero vale la pena. Por otro lado, siempre intente diseñar módulos específicos en el tablero. Dichos módulos incluyen circuitos de control y alimentación. Esto se hace para que cuando conecte todo junto, pueda elegir el ancho apropiado de la pista de impresión, especialmente en el lado del suministro.
También se han agregado cuatro orificios de montaje, que serán útiles para montar el controlador y mantener el ventilador junto con el disipador de calor sobre los MOSFET.
Paso 4: Ordene PCB
A diferencia de cualquier otra parte personalizada para un proyecto de bricolaje, las placas de circuito impreso son, con mucho, las más ligeras. Una vez que los archivos de Gerber para el diseño final de la placa de circuito estuvieron listos, quedaron algunos clics para ordenar placas de circuito impreso especializadas.
Todo lo que hizo el asistente de este proyecto fue ir a PCBWAY y subir sus archivos Gerber. Después de que su equipo técnico verifique el diseño en busca de errores, el diseño se enviará a la línea de producción. Todo el proceso tomará dos días y las placas de circuito impreso llegarán a la dirección especificada dentro de una semana.
Los archivos de Gerber, el esquema y la especificación para la placa de circuito del controlador de velocidad están disponibles.
Paso 5: Montaje de PCB
Como se esperaba, las placas de circuito llegaron en una semana. La calidad de las placas de circuito impreso es absolutamente perfecta. Es hora de ensamblar todos los componentes como se indica en la especificación y ponerlos en su lugar.
Para que todo salga bien, debe comenzar con el componente más pequeño en la placa de circuito, que en nuestro caso es el convertidor LM5008 Buck, el componente SMP. Tan pronto como se soldaron los componentes, de acuerdo con el diagrama, el maestro comenzó a trabajar con componentes más grandes.
Después de armar el tablero, es hora de configurar el temporizador 555 con una muesca en la dirección correcta.
Paso 6: enfriamiento
Con tanta energía con la que lidiar, es obvio que el tablero se calentará. Por lo tanto, para hacer frente al exceso de calor, es necesario doblar los MOSFET e instalar un ventilador de 12 V con un interruptor entre los radiadores.
Después de eso, el controlador de velocidad PWM está listo para funcionar.
Paso 7: prueba del controlador
Para probar el controlador, se utilizará una batería de 84 V para una bicicleta eléctrica, fabricada por el maestro anteriormente. El controlador está conectado temporalmente a la batería y al motor, que está conectado a bicicleta para conducir la rueda trasera.
Después de cambiar el interruptor, el controlador se enciende y el ventilador sopla MOSFET de aire. Cuando el potenciómetro gira en sentido horario, el motor comienza a girar y aumenta gradualmente la velocidad, en proporción a la rotación del mango.
Paso 8: Resultados finales
El controlador de velocidad está listo y superó todas las expectativas del maestro en relación con sus capacidades. El controlador funciona fácilmente con una batería de 84 V y controla suavemente la velocidad del motor.
Pero para probar este controlador de velocidad bajo carga, el maestro debe completar su proyecto de bicicleta y montar todos los componentes juntos.
También puede ver un video sobre el ensamblaje de este controlador: