Trước đây, người quản đốc đã làm việc để chuyển đổi chiếc xe đạp của mình thành một chiếc xe điện, sử dụng động cơ DC cho cơ chế cửa tự động. Ông cũng tạo ra một pin được thiết kế cho 84 V DC.
Bây giờ anh ta cần một bộ điều khiển tốc độ, có thể giới hạn lượng năng lượng cung cấp cho động cơ từ pin. Hầu hết các bộ điều khiển tốc độ có sẵn trên mạng không được thiết kế cho điện áp cao như vậy, do đó, nó đã được quyết định tự làm.
Trong dự án này, một bộ điều khiển tốc độ PWM riêng sẽ được thiết kế và chế tạo để điều khiển tốc độ của động cơ DC quy mô lớn.
Bước 1: Công cụ và Vật liệu
Đối với dự án này, bạn sẽ cần các công cụ hàn cơ bản, chẳng hạn như:
- Hàn sắt;
- Hút hàn;
- kìm;
Sơ đồ, tập tin Gerber và một danh sách các thành phần có sẵn.
Bước 2: Thiết kế bộ điều khiển tốc độ
Vì chúng tôi cố gắng kiểm soát tốc độ của động cơ DC, chúng tôi có thể sử dụng hai công nghệ. Bộ chuyển đổi bước xuống làm giảm điện áp đầu vào khá phức tạp, do đó, người ta đã quyết định sử dụng Điều khiển PWM (Điều chế độ rộng xung). Cách tiếp cận rất đơn giản để kiểm soát tốc độ của pin, nó bật và tắt với tần số cao. Để thay đổi tốc độ của xe đạp, chu kỳ nhiệm vụ hoặc khoảng thời gian tắt bộ điều khiển được thay đổi.
Các công tắc cơ không nên chịu điện áp cao vào thời điểm này, vì vậy kênh N Mosfet, được thiết kế đặc biệt để xử lý một dòng điện vừa phải ở tần số cao, là một lựa chọn thích hợp.
Để chuyển đổi các bán cầu, cần có tín hiệu PWM, được tạo bởi bộ định thời IC 555 và chu kỳ nhiệm vụ của tín hiệu chuyển đổi được thay đổi bằng chiết áp 100 kΩ.
Vì chúng tôi không thể làm việc với bộ định thời 555 trên 15 V, chúng tôi sẽ phải bật mạch tích hợp bộ chuyển đổi lm5008, làm giảm điện áp đầu vào từ 84 V xuống 10 V DC, được sử dụng để cấp nguồn cho bộ hẹn giờ và quạt làm mát.
Để xử lý một lượng lớn dòng điện, bốn Mosfet kênh N đã được sử dụng, được kết nối song song.
Ngoài ra, tất cả các thành phần bổ sung đã được thêm vào như được mô tả trong các bảng dữ liệu.
Bước 3: Thiết kế PCB
Sau khi hoàn thành mạch, nó đã quyết định bắt đầu phát triển một bảng mạch in đặc biệt cho bộ điều khiển tốc độ. Người ta đã quyết định thiết kế thiết bị này để nó có khả năng sửa đổi thêm cho các dự án DIY khác của chủ sử dụng động cơ DC lớn.
Ý tưởng thiết kế bảng mạch có thể đòi hỏi nhiều nỗ lực, nhưng nó đáng giá. Luôn luôn cố gắng thiết kế các mô-đun cụ thể trên bảng. Các mô-đun như vậy bao gồm mạch điều khiển và năng lượng. Điều này được thực hiện để khi kết nối mọi thứ lại với nhau, bạn có thể chọn độ rộng phù hợp của rãnh in, đặc biệt là ở phía cung.
Bốn lỗ lắp cũng đã được thêm vào, sẽ hữu ích cho việc gắn bộ điều khiển và giữ quạt cùng với tản nhiệt trên MOSFET.
Bước 4: Đặt hàng PCB
Không giống như bất kỳ phần tùy chỉnh khác cho một dự án DIY, bảng mạch in là nhẹ nhất. Khi các tệp Gerber cho bố cục cuối cùng của bảng mạch đã sẵn sàng, sẽ có một vài lần nhấp để đặt hàng các bảng mạch in chuyên dụng.
Tất cả những gì thuật sĩ của dự án này đã làm là vào PCBWAY và tải lên các tệp Gerber của anh ta. Sau khi đội ngũ kỹ thuật của họ kiểm tra lỗi thiết kế, thiết kế sẽ được gửi đến dây chuyền sản xuất. Toàn bộ quá trình sẽ mất hai ngày và các bảng mạch in sẽ đến địa chỉ được chỉ định trong vòng một tuần.
Tập tin Gerber, sơ đồ và đặc điểm kỹ thuật cho bảng mạch điều khiển tốc độ có sẵn.
Bước 5: Lắp ráp PCB
Theo dự kiến, bảng mạch đã đến trong vòng một tuần. Chất lượng của bảng mạch in là hoàn hảo. Đã đến lúc lắp ráp tất cả các thành phần như được chỉ ra trong đặc điểm kỹ thuật và đặt chúng vào vị trí.
Để mọi thứ diễn ra suôn sẻ, bạn cần bắt đầu với thành phần nhỏ nhất trên bảng mạch, trong trường hợp của chúng tôi là bộ chuyển đổi LM5008 Buck, thành phần SMP. Ngay khi các thành phần được hàn, theo sơ đồ, chủ bắt đầu làm việc với các thành phần lớn hơn.
Sau khi lắp ráp bo mạch, đã đến lúc đặt bộ hẹn giờ 555 với một notch đúng hướng.
Bước 6: Làm mát
Với rất nhiều năng lượng để giải quyết, điều đó rõ ràng là bảng sẽ nóng lên. Do đó, để đối phó với nhiệt dư thừa, cần phải uốn cong MOSFET và lắp đặt quạt 12 V với một công tắc giữa các bộ tản nhiệt.
Sau đó, bộ điều khiển tốc độ PWM đã sẵn sàng để hoạt động.
Bước 7: kiểm tra bộ điều khiển
Để kiểm tra bộ điều khiển, pin 84 V cho xe đạp điện, được chế tạo bởi chủ trước đó, sẽ được sử dụng. Bộ điều khiển được kết nối tạm thời với pin và động cơ, được gắn vào xe đạp để lái bánh sau.
Sau khi chuyển đổi công tắc, bộ điều khiển bật và quạt thổi các MOSFET không khí. Khi chiết áp xoay theo chiều kim đồng hồ, động cơ bắt đầu quay và tăng dần tốc độ, tỷ lệ với vòng quay của tay cầm.
Bước 8: Kết quả cuối cùng
Bộ điều khiển tốc độ đã sẵn sàng và nó vượt quá mọi mong đợi của chủ nhân liên quan đến khả năng của nó. Bộ điều khiển hoạt động dễ dàng với pin 84 V và điều khiển trơn tru tốc độ của động cơ.
Nhưng để kiểm tra bộ điều khiển tốc độ này dưới tải, chủ cần hoàn thành dự án xe đạp của mình và gắn kết tất cả các thành phần lại với nhau.
Bạn cũng có thể xem video về lắp ráp bộ điều khiển này: