Eerder werkte de voorman aan het ombouwen van zijn fiets in een elektrische, met behulp van een gelijkstroommotor voor een automatisch deurmechanisme. Hij creëerde ook een batterij die ontworpen is voor 84 V DC.
Nu heeft hij een snelheidsregelaar nodig, die de hoeveelheid energie die door de accu aan de motor wordt geleverd kan beperken. De meeste snelheidsregelaars die op het netwerk beschikbaar zijn, zijn niet ontworpen voor zo'n hoge spanning, dus is besloten om het zelf te doen.
In dit project wordt een individuele PWM-snelheidsregelaar ontworpen en gebouwd om de snelheid van grootschalige DC-motoren te regelen.
Stap 1: Tools en materialen
Voor dit project heb je basis soldeertools nodig, zoals:
- Soldeerbout;
- soldeerafzuiging;
- tang;
Schematische bestanden, Gerber-bestanden en een lijst met componenten zijn beschikbaar.
Stap 2: Ontwerp een snelheidsregelaar
Omdat we ernaar streven de snelheid van de gelijkstroommotor te regelen, kunnen we twee technologieën gebruiken. Een step-down converter die de ingangsspanning verlaagt is vrij ingewikkeld, daarom is er gekozen voor PWM Control (Pulse Width Modulation). De aanpak is eenvoudig om de snelheid van de batterij te regelen; het wordt met hoge frequentie in- en uitgeschakeld. Om de snelheid van de fiets te wijzigen, wordt de werkcyclus of de tijdsperiode voor het uitschakelen van de controller gewijzigd.
Mechanische schakelaars mogen op dit moment niet aan deze hoge spanning worden blootgesteld, dus het Mosfet N-kanaal, dat speciaal is ontworpen om een matige hoeveelheid stroom met hoge frequentie aan te kunnen, is een geschikte keuze.
Om de hemisferen te schakelen, is een PWM-signaal nodig, dat wordt opgewekt door de IC-timer 555, en de werkcyclus van het schakelsignaal wordt gewijzigd met behulp van een potentiometer van 100 kΩ.
Omdat we niet kunnen werken met een 555-timer boven 15 V, moeten we het geïntegreerde circuit van de lm5008-omzetter inschakelen, dat de ingangsspanning verlaagt van 84 V naar 10 V DC, dat wordt gebruikt om de timer en koelventilator van stroom te voorzien.
Om een grote hoeveelheid stroom te verwerken, werden vier N-kanaals Mosfets gebruikt, die parallel zijn aangesloten.
Daarnaast zijn alle aanvullende componenten toegevoegd zoals beschreven in de gegevenstabellen.
Stap 3: PCB's ontwerpen
Na afronding van het circuit werd besloten om een speciale printplaat te ontwikkelen voor de snelheidsregelaar. Er is voor gekozen om dit apparaat zo te ontwerpen dat het verder kan worden aangepast voor andere doe-het-zelf-projecten van de meester die grote gelijkstroommotoren gebruikt.
Het idee om een printplaat te ontwerpen kost misschien veel moeite, maar het is het waard. Probeer echter altijd specifieke modules op het bord te ontwerpen. Dergelijke modules omvatten besturingsschakelingen en stroom. Dit wordt gedaan zodat u bij het verbinden van alles de juiste breedte van de printbaan kunt kiezen, vooral aan de aanbodzijde.
Er zijn ook vier montagegaten toegevoegd, wat handig zal zijn om de controller te monteren en de ventilator samen met het koellichaam boven de MOSFET's te houden.
Stap 4: Bestel printplaten
In tegenstelling tot elk ander aangepast onderdeel voor een doe-het-zelf-project, zijn printplaten verreweg de lichtste. Toen de Gerber-bestanden voor de definitieve lay-out van de printplaat klaar waren, waren er nog een paar klikken over om gespecialiseerde printplaten te bestellen.
Het enige dat de tovenaar van dit project deed, was naar PCBWAY gaan en zijn Gerber-bestanden uploaden. Nadat hun technische team het ontwerp op fouten heeft gecontroleerd, wordt het ontwerp naar de productielijn gestuurd. Het hele proces duurt twee dagen en de printplaten komen binnen een week op het opgegeven adres.
Gerber-bestanden, schema's en specificaties voor de printplaat van de snelheidsregelaar zijn beschikbaar.
Stap 5: PCB's monteren
Zoals verwacht kwamen printplaten binnen een week aan. De kwaliteit van printplaten is absoluut onberispelijk. Het is tijd om alle componenten te monteren zoals aangegeven in de specificatie en ze op hun plaats te zetten.
Om alles soepel te laten verlopen, moet je beginnen met de kleinste component op de printplaat, in ons geval de LM5008 Buck-converter, de SMP-component. Zodra de componenten waren gesoldeerd, begon de meester volgens het diagram met grotere componenten te werken.
Na het monteren van het bord is het tijd om de 555 timer in te stellen met een inkeping in de goede richting.
Stap 6: Koeling
Met zoveel energie om mee om te gaan, is het duidelijk dat het bord warm wordt. Om overtollige warmte het hoofd te bieden, is het daarom noodzakelijk om MOSFET's te buigen en een 12 V-ventilator te installeren met een schakelaar tussen de radiatoren.
Daarna is de PWM-snelheidsregelaar klaar voor gebruik.
Stap 7: de controller testen
Om de controller te testen, wordt een 84 V-accu voor een elektrische fiets gebruikt, die eerder door de meester is gemaakt. De controller is tijdelijk aangesloten op de accu en de motor, die eraan vast zit fiets om het achterwiel aan te drijven.
Nadat de schakelaar is omgeschakeld, wordt de controller ingeschakeld en blaast de ventilator lucht-MOSFET's. Wanneer de potentiometer met de klok mee draait, begint de motor te draaien en neemt de snelheid geleidelijk toe, in verhouding tot de rotatie van de hendel.
Stap 8: Eindresultaten
De snelheidsregelaar is klaar en overtrof alle verwachtingen van de meester met betrekking tot zijn mogelijkheden. De controller werkt gemakkelijk met een 84 V accu en regelt soepel het toerental van de motor.
Maar om deze snelheidsregelaar onder belasting te testen, moet de meester zijn fietsproject voltooien en alle componenten samen monteren.
Je kunt ook een video bekijken over de montage van deze controller: