DIY 2000 Watts PWM Speed Controller: 8 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:05

ฉันได้พยายามแปลงจักรยานของฉันให้เป็นจักรยานไฟฟ้าโดยใช้มอเตอร์กระแสตรงสำหรับกลไกประตูอัตโนมัติ และด้วยเหตุนี้ ฉันจึงได้สร้างก้อนแบตเตอรี่ที่พิกัด 84 โวลต์ DC ด้วย

ตอนนี้เราต้องการตัวควบคุมความเร็วที่สามารถจำกัดพลังงานที่ส่งไปยังมอเตอร์จากก้อนแบตเตอรี่ ตัวควบคุมความเร็วส่วนใหญ่ที่ใช้งานได้ทางออนไลน์ไม่ได้รับการจัดอันดับสำหรับแรงดันสูงขนาดนั้น ดังนั้นฉันจึงตัดสินใจสร้างมันขึ้นมาสำหรับตัวเอง โปรเจ็กต์นี้จะเป็นอย่างไร ในการออกแบบและสร้างตัวควบคุมความเร็ว PWM แบบกำหนดเองเพื่อควบคุมความเร็วของมอเตอร์ DC ขนาดใหญ่

ขั้นตอนที่ 1: วัสดุเครื่องมือและทักษะ

สำหรับโครงการนี้ คุณต้องใช้เครื่องมือบัดกรีพื้นฐาน เช่น:

• หัวแร้ง
• ตัวดูด
• คีมและแหนบ

แผนผัง ไฟล์ Gerber และรายการส่วนประกอบมีอยู่ที่นี่

ขั้นตอนที่ 2: การออกแบบตัวควบคุมความเร็ว

เนื่องจากเราตั้งเป้าที่จะควบคุมความเร็วของมอเตอร์กระแสตรงที่เราสามารถใช้เทคนิคได้สองอย่าง นั่นคือตัวแปลงบั๊กซึ่งจะลดแรงดันไฟฟ้าขาเข้าแต่ค่อนข้างซับซ้อน ดังนั้นสิ่งที่เราตัดสินใจใช้คือการควบคุม PWM (ความกว้างพัลส์) การมอดูเลต) วิธีการนั้นง่ายมาก ในการควบคุมความเร็วของการเปิดและปิดพลังงานแบตเตอรี่ที่ความถี่สูง ในการเปลี่ยนความเร็ว รอบการทำงานหรือช่วงเวลาเปิดปิดของสวิตช์จะเปลี่ยนไป

ขณะนี้สวิตช์ทางกลไม่คาดว่าจะได้รับความเครียดสูงเช่นนี้ ดังนั้นทางเลือกที่เหมาะสมสำหรับการใช้งานดังกล่าวคือ N-Channel Mosfet ซึ่งผลิตขึ้นโดยเฉพาะเพื่อรองรับกระแสไฟปานกลางที่ความถี่สูง

ในการสลับมอสเฟต เราจำเป็นต้องมีสัญญาณ PWM ซึ่งผลิตโดยไอซีตัวจับเวลา 555 และรอบการทำงานของสัญญาณสวิตชิ่งจะแปรผันโดยใช้โพเทนชิออมิเตอร์ 100k

เนื่องจากเราไม่สามารถใช้งานตัวจับเวลา 555 ตัวที่สูงกว่า 15v ดังนั้นเราจึงรวม lm5008 Buck converter IC ซึ่งลดแรงดันไฟฟ้าอินพุตจาก 84VDC เป็น 10VDC ซึ่งใช้สำหรับจ่ายไฟให้กับตัวจับเวลา IC และพัดลมระบายความร้อน

ตอนนี้เพื่อจัดการกับกระแสจำนวนมาก ฉันใช้ N-Channel Mosfet สี่ตัวที่เชื่อมต่อแบบขนาน

นอกจากนั้น ฉันได้เพิ่มส่วนประกอบเสริมทั้งหมดตามที่อธิบายไว้ในเอกสารข้อมูล

ขั้นตอนที่ 3: การออกแบบแผงวงจรพิมพ์

เมื่อฉันทำแผนผังเสร็จแล้ว ฉันตัดสินใจที่จะออกแบบ PCB เฉพาะสำหรับตัวควบคุมความเร็ว เนื่องจากมันไม่เพียงช่วยให้เรารักษาทุกอย่างให้เรียบร้อย แต่ฉันตั้งใจที่จะออกแบบยูนิตนี้เพื่อให้สามารถดัดแปลงเพิ่มเติมสำหรับโครงการ DIY อื่นๆ ของฉัน ใช้มอเตอร์กระแสตรงขนาดใหญ่

แนวคิดในการออกแบบ PCB อาจดูเหมือนต้องใช้ความพยายามอย่างมาก แต่เชื่อฉันเถอะว่าทุกอย่างคุ้มค่าเมื่อคุณได้รับมือกับบอร์ดที่ปรับแต่งเอง ด้วยเหตุนี้ฉันจึงออกแบบ PCB สำหรับหน่วยควบคุมความเร็ว พยายามกำหนดขอบเขตเฉพาะ เช่น วงจรควบคุมและกำลังไฟฟ้าในอีกด้านหนึ่งเสมอ เพื่อที่ว่าเมื่อคุณเชื่อมต่อทุกอย่างเข้าด้วยกัน คุณก็พร้อมใช้ความกว้างของรางที่เหมาะสมโดยเฉพาะด้านพลังงาน

ฉันได้เพิ่มรูยึดสี่รูซึ่งจะเป็นประโยชน์ในการติดตั้งคอนโทรลเลอร์และจับพัดลมคอลลิ่งพร้อมกับฮีตซิงก์เหนือ MOSFET

ขั้นตอนที่ 4: การสั่งซื้อ PCBs

ไม่เหมือนกับชิ้นส่วนอื่นๆ ที่ปรับแต่งเองสำหรับโครงการ DIY ของคุณ PCB เป็นสิ่งที่หาได้ง่ายที่สุด ใช่ ตอนนี้เมื่อเราสร้างไฟล์ gerber ของเค้าโครง PCB ที่เสร็จสิ้นแล้ว เราก็สามารถสั่งซื้อ PCB แบบกำหนดเองของเราได้ด้วยการคลิกเพียงไม่กี่คลิก

สิ่งที่ฉันทำคือไปที่ PCBWAY และหลังจากผ่านตัวเลือกมากมายที่นั่นฉันก็อัปโหลดไฟล์เกอร์เบอร์ของฉัน เมื่อนักออกแบบได้รับการตรวจสอบหาข้อผิดพลาดโดยทีมเทคนิคของพวกเขา การออกแบบของคุณจะถูกส่งต่อไปยังสายการผลิต กระบวนการทั้งหมดจะใช้เวลาสองวันจึงจะเสร็จสมบูรณ์ และหวังว่าคุณจะได้รับ PCB ของคุณภายในหนึ่งสัปดาห์

PCBWAY ทำให้โครงการนี้เป็นไปได้ด้วยการสนับสนุนของพวกเขา ดังนั้นโปรดใช้เวลาของคุณและดูที่เว็บไซต์ของพวกเขา พวกเขากำลังเสนอ Standard PCB, Quick-turn PCB, SMD และอื่น ๆ สำหรับส่วนลดสูงสุดถึง 30% สำหรับ PCB ของคุณไปที่ลิงค์นี้

ไฟล์ Gerber, แผนผังและ BOM (Bill Of Material) สำหรับ PCB ตัวควบคุมความเร็วมีให้ที่นี่

ขั้นตอนที่ 5: การประกอบ PCBs

อย่างที่คาดไว้ PCBs จะมาถึงภายในหนึ่งสัปดาห์และการเสร็จสิ้นนั้นดีเกินไป คุณภาพของ PCBs นั้นไร้ที่ติอย่างแน่นอน ถึงเวลารวบรวมส่วนประกอบทั้งหมดตามที่กล่าวไว้ใน BOM (Bill of Material) แล้ววางลงที่

เพื่อให้สิ่งต่าง ๆ ไหลลื่น เราต้องเริ่มต้นด้วยส่วนประกอบที่เล็กที่สุดบน PCB ซึ่งในกรณีของเราคือตัวแปลงบั๊ก LM5008 ซึ่งเป็นส่วนประกอบ SMP เมื่อเราบัดกรีมันโดยใช้สายบัดกรีบัดกรี เนื่องจากเราไม่มีปืนร้อนเพื่อจัดการกับส่วนประกอบ SMD เราจึงสร้างตัวเหนี่ยวนำข้างๆ ตัวเหนี่ยวนำและเคลื่อนไปยังส่วนประกอบที่ใหญ่ขึ้น

เมื่อเราประกอบบอร์ดเสร็จแล้ว ก็ถึงเวลาปล่อยตัวจับเวลา 555 ให้เข้าที่โดยให้รอยบากไปในทิศทางที่ถูกต้อง

ขั้นตอนที่ 6: ทำให้ทุกอย่างเย็นลง

ด้วยพลังจำนวนมหาศาลที่เราจะต้องรับมือ เห็นได้ชัดว่าสิ่งต่างๆ คาดว่าจะร้อนขึ้น ดังนั้นเพื่อจัดการกับสิ่งนี้ เราจะทำการงอ MOSFET และติดตั้งพัดลม 12v โดยมีฮีตซิงก์คั่นกลางระหว่างกัน

เมื่อเสร็จแล้วสัตว์ร้ายของตัวควบคุมความเร็ว PWM ก็พร้อมที่จะหมุน

ขั้นตอนที่ 7: ทดสอบคอนโทรลเลอร์

เพื่อทดสอบตัวควบคุม เราจะใช้ชุดแบตเตอรี่แบบกำหนดเอง 84v ที่เราสร้างขึ้นสำหรับรถจักรยานไฟฟ้าของเรา คอนโทรลเลอร์เชื่อมต่อกับก้อนแบตเตอรี่และมอเตอร์ที่ติดอยู่กับจักรยานเป็นการชั่วคราวเพื่อขับเคลื่อนล้อหลัง

ขณะที่ฉันสลับสวิตช์ ตัวควบคุมจะเปิดขึ้นโดยมีพัดลมเป่าลมเหนือ MOSFET เมื่อฉันหมุนโพเทนชิออมิเตอร์ตามเข็มนาฬิกา มอเตอร์ก็เริ่มหมุนและค่อยๆ เพิ่มความเร็วตามสัดส่วนของการหมุนของลูกบิด

ขั้นตอนที่ 8: ผลลัพธ์สุดท้าย

ในขั้นตอนนี้ ตัวควบคุมความเร็วก็พร้อมแล้ว และมันทำได้เกินความคาดหมายของฉันเมื่อถึงเส้นชัย ดูเหมือนว่าคอนโทรลเลอร์จะทำงานได้ง่ายบนก้อนแบตเตอรี่ 84v และควบคุมความเร็วของมอเตอร์ได้อย่างราบรื่น

แต่เพื่อทดสอบตัวควบคุมความเร็วขณะโหลด เราต้องทำโครงการจักรยานให้เสร็จและติดตั้งทุกอย่างเข้าที่ ดังนั้นสำหรับประสิทธิภาพในการโหลด โปรดคอยติดตามวิดีโอโปรเจ็กต์ที่กำลังจะมาถึงซึ่งเป็นโปรเจ็กต์การแปลงรถจักรยานไฟฟ้า DIY

สมัครสมาชิกและคอยติดตามวิดีโอโครงการที่จะเกิดขึ้น

ความนับถือ.

DIY คิง