DIY 2000 Watts PWM Speed Controller: 8 etapas (com imagens)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:37

Tenho trabalhado na conversão da minha bicicleta em uma elétrica usando um motor DC para mecanismo automático de porta e para isso também fiz uma bateria com potência nominal de 84 V DC.

Agora precisamos de um controlador de velocidade que possa limitar a quantidade de energia fornecida ao motor pela bateria. A maioria dos controladores de velocidade disponíveis online não são classificados para tanta alta tensão, então decidi construir um para mim. Então esse é o que este projeto vai ser, projetar e construir um controlador de velocidade PWM personalizado para controlar a velocidade de motores CC de grande escala.

Etapa 1: Ferramentas, materiais e habilidades

Para este projeto, você precisa de ferramentas básicas de solda, como:

• Um ferro de solda
• Otário
• Alicates e pinças

O esquema, os arquivos Gerber e a lista de componentes estão disponíveis aqui.

Etapa 2: projetar o controlador de velocidade

Uma vez que pretendemos controlar a velocidade de um motor DC para o qual podemos usar dois técnicos, um conversor de buck que reduzirá a tensão de entrada, mas é um tanto complicado, então decidimos usar o controle PWM (largura de pulso Modulação). A abordagem é simples, para controlar a velocidade em que a bateria é ligada e desligada em alta frequência. Para alterar a velocidade, o ciclo de trabalho ou o período de tempo liga / desliga da chave é alterado.

Agora, não se espera que interruptores mecânicos passem por um estresse tão alto, então uma escolha apropriada para tal aplicação é um Mosfet de Canal N que é feito especificamente para lidar com uma quantidade moderada de corrente em alta frequência.

Para alternar os mosfets, precisamos de um sinal PWM que é produzido por um 555 timer IC e o ciclo de trabalho do sinal de comutação é variado usando um potenciômetro de 100k.

Como não podemos operar o temporizador 555 acima de 15v, incorporamos um IC conversor Buck lm5008 que diminui a tensão de entrada de 84 VCC para 10 VCC, que é usado para alimentar o IC do temporizador e o ventilador de resfriamento.

Agora, para lidar com a grande quantidade de corrente, usei quatro Mosfets de canal N que estão conectados em paralelo.

Além disso, adicionei todos os componentes complementares, conforme descrito nas planilhas de dados.

Etapa 3: projetar as placas de circuito impresso

Quando terminei o esquema, decidi ir com o design de um PCB dedicado para o controlador de velocidade, pois não só nos ajudará a manter tudo limpo, mas eu pretendia projetar esta unidade de forma que seja capaz de novas modificações para meus outros projetos DIY que usa grandes motores DC.

A ideia de projetar um PCB pode parecer um grande esforço, mas acredite, vale a pena quando você coloca as mãos em placas personalizadas. Então, com isso em mente, projetei o PCB para a unidade controladora de velocidade. Sempre tente definir regiões específicas, como o circuito de controle e a potência do outro lado, de modo que, quando você estiver conectando tudo, esteja pronto para usar a largura de trilho apropriada, especialmente no lado da potência.

Também adicionei quatro orifícios de montagem que serão úteis para montar o controlador e também segurar o ventilador de agrupamento junto com o dissipador de calor acima dos MOSFETs.

Etapa 4: solicitando os PCBs

Ao contrário de qualquer outra peça personalizada para o seu projeto DIY, PCBs são certamente os mais fáceis de obter. Sim. Agora, uma vez que geramos arquivos gerber de nosso layout de PCB finilizado, estamos a apenas alguns cliques de fazer o pedido de nossos PCBs personalizados.

O que eu fiz foi ir até a PCBWAY e depois de passar por um monte de opções lá, carreguei meus arquivos gerber. Uma vez que o projeto é verificado quanto a erros por sua equipe técnica, seu projeto é encaminhado para a linha de fabricação. Todo o processo levará dois dias para ser concluído e, com sorte, você receberá seus PCBs em apenas uma semana.

A PCBWAY tornou este projeto possível com o apoio deles, então dê uma olhada em seu site. Eles estão oferecendo PCB padrão, PCB Quick-turn, SMD etc, portanto, para descontos de até 30% em seus PCBs, visite este link.

Arquivos Gerber, esquemático e BOM (Bill Of Material) para a PCB do controlador de velocidade estão disponíveis aqui.

Etapa 5: montagem dos PCBs

Como esperado, os PCBs chegaram em uma semana e o acabamento é muito bom. A qualidade dos PCBs é absolutamente perfeita. Agora é hora de reunir todos os componentes mencionados na BOM (lista de materiais) e colocá-los no lugar.

Para manter o fluxo, precisamos começar com o menor componente do PCB, que em nosso caso é o conversor LM5008 Buck, um componente SMP. Uma vez que nós o sotamos usando a trança de solda, já que não temos uma pistola quente para lidar com o componente SMD, nós então sotamos o indutor próximo a ele e passamos para os componentes maiores.

Assim que terminarmos de montar as placas, é hora de colocar o temporizador 555 no lugar com o entalhe na direção correta.

Etapa 6: esfriar as coisas

Com toda essa quantidade de energia com a qual vamos lidar, obviamente, espera-se que as coisas esquentem. Então, para lidar com isso, vamos dobrar os MOSFETs e montar uma ventoinha de 12v com o dissipador de calor ligado no meio.

Feito isso, a besta de um controlador de velocidade PWM está pronta para rolar.

Etapa 7: Testar o controlador

Para testar o controlador, vamos usar uma bateria personalizada de 84 V que construímos para a nossa bicicleta elétrica. O controlador é temporariamente conectado à bateria e ao motor que está acoplado à bicicleta para movimentar a roda traseira.

Ao alternar o interruptor, o controlador é ligado com o ventilador soprando ar sobre os MOSFETs. Conforme girei o potenciômetro no sentido horário, o motor começou a girar e gradualmente aumentando a velocidade proporcional à rotação do botão.

Etapa 8: resultados finais

Nesta fase o controlador de velocidade está pronto e superou minhas expectativas no que diz respeito ao acabamento. O controlador parece operar facilmente com bateria de 84v e controla a velocidade do motor suavemente.

Mas para testar este controlador de velocidade em carga, precisamos terminar nosso projeto de bicicleta e montar tudo no lugar. Então, pessoal, para desempenho em carga, fiquem atentos ao próximo vídeo do projeto, que é um projeto de conversão de bicicleta elétrica DIY.

Inscreva-se e fique ligado no próximo vídeo do projeto.

Cumprimentos.

DIY King