Auparavant, le contremaître a travaillé sur la conversion de son vélo en un vélo électrique, en utilisant un moteur à courant continu pour un mécanisme de porte automatique. Il a également créé une batterie conçue pour 84 V DC.
Maintenant, il a besoin d'un régulateur de vitesse, ce qui peut limiter la quantité d'énergie fournie au moteur par la batterie. La plupart des contrôleurs de vitesse disponibles sur le réseau ne sont pas conçus pour une tension aussi élevée, il a donc été décidé de le faire vous-même.
Dans ce projet, un contrôleur de vitesse PWM individuel sera conçu et construit pour contrôler la vitesse des moteurs CC à grande échelle.
Étape 1: Outils et matériaux
Pour ce projet, vous aurez besoin d'outils de soudage de base, tels que:
- Fer à souder;
- aspiration de soudure;
- une pince;
Schéma, fichiers Gerber et une liste de composants sont disponibles.
Étape 2: concevoir un contrôleur de vitesse
Puisque nous nous efforçons de contrôler la vitesse du moteur à courant continu, nous pouvons utiliser deux technologies. Un convertisseur abaisseur qui abaisse la tension d'entrée est assez compliqué, il a donc été décidé d'utiliser le contrôle PWM (Pulse Width Modulation). L'approche est simple pour contrôler la vitesse de la batterie; elle s'allume et s'éteint à haute fréquence. Pour modifier la vitesse du vélo, le cycle de service ou la période de mise hors tension du contrôleur est modifié.
Les commutateurs mécaniques ne devraient pas être soumis à cette haute tension pour le moment, donc le canal N Mosfet, qui est spécifiquement conçu pour gérer une quantité modérée de courant à haute fréquence, est un choix approprié.
Pour commuter les hémisphères, un signal PWM est nécessaire, qui est généré par le temporisateur IC 555, et le rapport cyclique du signal de commutation est modifié en utilisant un potentiomètre de 100 kΩ.
Comme nous ne pouvons pas travailler avec une minuterie 555 supérieure à 15 V, nous devrons allumer le circuit intégré du convertisseur lm5008, qui abaisse la tension d'entrée de 84 V à 10 V CC, qui est utilisée pour alimenter la minuterie et le ventilateur de refroidissement.
Pour traiter une grande quantité de courant, quatre Mosfets à canal N ont été utilisés, qui sont connectés en parallèle.
De plus, tous les composants supplémentaires ont été ajoutés comme décrit dans les tableaux de données.
Étape 3: Conception des PCB
Après avoir terminé le circuit, il a été décidé de commencer à développer une carte de circuit imprimé spéciale pour le contrôleur de vitesse. Il a été décidé de concevoir cet appareil afin qu'il soit capable de modifications supplémentaires pour d'autres projets de bricolage du maître qui utilisent de gros moteurs à courant continu.
L'idée de concevoir une carte de circuit imprimé peut nécessiter beaucoup d'efforts, mais cela en vaut la peine. D'un autre côté, essayez toujours de concevoir des modules spécifiques sur la carte. Ces modules comprennent des circuits de commande et de l'alimentation. Ceci est fait de sorte que lorsque vous connectez tout ensemble, vous pouvez choisir la largeur appropriée de la piste d'impression, en particulier du côté de l'alimentation.
Quatre trous de montage ont également été ajoutés, ce qui sera utile pour monter le contrôleur et maintenir le ventilateur avec le dissipateur thermique au-dessus des MOSFET.
Étape 4: Commander des PCB
Contrairement à toute autre pièce personnalisée pour un projet de bricolage, les cartes de circuits imprimés sont de loin les plus légères. Une fois que les fichiers Gerber pour la disposition finale de la carte de circuit imprimé étaient prêts, il restait quelques clics pour commander des cartes de circuits imprimés spécialisées.
Tout ce que l'assistant de ce projet a fait, c'est d'aller sur PCBWAY et télécharger ses fichiers Gerber. Une fois que leur équipe technique a vérifié la conception des erreurs, la conception sera envoyée à la ligne de production. L'ensemble du processus prendra deux jours et les cartes de circuits imprimés arriveront à l'adresse spécifiée dans une semaine.
Les fichiers Gerber, le schéma et les spécifications du circuit imprimé du contrôleur de vitesse sont disponibles.
Étape 5: assemblage des PCB
Comme prévu, les cartes de circuits imprimés sont arrivées dans la semaine. La qualité des circuits imprimés est absolument irréprochable. Il est temps d'assembler tous les composants comme indiqué dans les spécifications et de les mettre en place.
Pour que tout se passe bien, vous devez commencer par le plus petit composant de la carte de circuit imprimé, qui dans notre cas est le convertisseur Buck LM5008, le composant SMP. Dès que les composants ont été soudés, selon le schéma, le maître a commencé à travailler avec des composants plus gros.
Après avoir assemblé la carte, il est temps de régler la minuterie 555 avec une encoche dans la bonne direction.
Étape 6: refroidissement
Avec autant d'énergie à gérer, il est évident que la planche va chauffer. Par conséquent, afin de faire face à la chaleur excessive, il est nécessaire de plier les MOSFET et d'installer un ventilateur 12 V avec un interrupteur entre les radiateurs.
Après cela, le contrôleur de vitesse PWM est prêt à fonctionner.
Étape 7: tester le contrôleur
Pour tester le contrôleur, une batterie de 84 V pour un vélo électrique, fabriquée par le maître plus tôt, sera utilisée. Le contrôleur est temporairement connecté à la batterie et au moteur, qui est attaché à vélo pour conduire la roue arrière.
Après avoir commuté l'interrupteur, le contrôleur se met en marche et le ventilateur souffle des MOSFET d'air. Lorsque le potentiomètre tourne dans le sens des aiguilles d'une montre, le moteur commence à tourner et augmente progressivement la vitesse, proportionnellement à la rotation de la poignée.
Étape 8: Résultats finaux
Le régulateur de vitesse est prêt et il a dépassé toutes les attentes du maître par rapport à ses capacités. Le contrôleur fonctionne facilement avec une batterie de 84 V et contrôle en douceur la vitesse du moteur.
Mais pour tester ce régulateur de vitesse sous charge, le maître doit terminer son projet de vélo et monter tous les composants ensemble.
Vous pouvez également regarder une vidéo sur l'assemblage de ce contrôleur: