Anteriormente, o capataz trabalhou na conversão de sua bicicleta em uma elétrica, usando um motor DC para um mecanismo automático de porta. Ele também criou uma bateria projetada para 84 V DC.
Agora ele precisa de um controlador de velocidade, que possa limitar a quantidade de energia fornecida ao motor a partir da bateria. A maioria dos controladores de velocidade disponíveis na rede não é projetada para uma tensão tão alta, por isso foi decidido fazer isso você mesmo.
Neste projeto, um controlador de velocidade PWM individual será projetado e construído para controlar a velocidade de motores DC de grande escala.
Etapa 1: Ferramentas e materiais
Para este projeto, você precisará de ferramentas básicas de solda, como:
- ferro de solda;
- sucção de solda;
- alicates;
Esquemas, arquivos Gerber e uma lista de componentes estão disponíveis.
Etapa 2: criar um controlador de velocidade
Como nos esforçamos para controlar a velocidade do motor DC, podemos usar duas tecnologias. Um conversor que reduz a tensão de entrada é bastante complicado, por isso foi decidido usar o Controle PWM (Modulação por Largura de Pulso). A abordagem é simples de controlar a velocidade da energia da bateria; ela liga e desliga com alta frequência. Para alterar a velocidade da bicicleta, o ciclo de serviço ou o período de tempo para desligar o controlador é alterado.
Os interruptores mecânicos não devem estar sujeitos a essa alta tensão no momento; portanto, o canal N Mosfet, projetado especificamente para lidar com uma quantidade moderada de corrente em alta frequência, é uma escolha apropriada.
Para alternar os hemisférios, é necessário um sinal PWM, gerado pelo temporizador IC 555, e o ciclo de trabalho do sinal de comutação é alterado usando um potenciômetro de 100 kΩ.
Como não podemos trabalhar com um timer 555 acima de 15 V, teremos que ligar o circuito integrado do conversor lm5008, que reduz a tensão de entrada de 84 V a 10 V DC, que é usada para alimentar o timer e a ventoinha de refrigeração.
Para processar uma grande quantidade de corrente, foram utilizados quatro Mosfets de canal N, que são conectados em paralelo.
Além disso, todos os componentes adicionais foram adicionados conforme descrito nas tabelas de dados.
Etapa 3: projetar PCBs
Depois de terminar o circuito, decidiu-se começar a desenvolver uma placa de circuito impresso especial para o controlador de velocidade. Decidiu-se projetar este dispositivo para que ele fosse capaz de outras modificações em outros projetos de bricolage do mestre que usam grandes motores DC.
A idéia de projetar uma placa de circuito pode exigir muito esforço, mas vale a pena. Por outro lado, tente sempre projetar módulos específicos na placa. Tais módulos incluem circuitos de controle e energia. Isso é feito para que, ao conectar tudo, você possa escolher a largura apropriada da faixa de impressão, especialmente no lado da oferta.
Também foram adicionados quatro orifícios de montagem, que serão úteis para montar o controlador e manter o ventilador junto com o dissipador de calor sobre os MOSFETs.
Etapa 4: encomendar PCBs
Diferente de qualquer outra peça personalizada para um projeto de bricolage, as placas de circuito impresso são de longe as mais leves. Quando os arquivos Gerber para o layout final da placa de circuito estavam prontos, faltaram alguns cliques para solicitar placas de circuito impresso especializadas.
Tudo o que o assistente deste projeto fez foi acessar o PCBWAY e enviar seus arquivos Gerber. Depois que sua equipe técnica verificar o design quanto a erros, o design será enviado para a linha de produção. Todo o processo levará dois dias e as placas de circuito impresso chegarão ao endereço especificado dentro de uma semana.
Arquivos Gerber, esquema e especificação para a placa de circuito do controlador de velocidade estão disponíveis.
Etapa 5: Montagem de PCBs
Como esperado, as placas de circuito chegaram em uma semana. A qualidade das placas de circuito impresso é absolutamente perfeita. É hora de montar todos os componentes, conforme indicado na especificação e colocá-los no lugar.
Para que tudo corra bem, você precisa começar com o menor componente da placa de circuito, que no nosso caso é o conversor LM5008 Buck, o componente SMP. Assim que os componentes foram soldados, de acordo com o diagrama, o mestre começou a trabalhar com componentes maiores.
Depois de montar a placa, é hora de ajustar o cronômetro 555 com um entalhe na direção certa.
Etapa 6: Resfriamento
Com tanta energia para lidar, é óbvio que a placa irá esquentar. Portanto, para lidar com o excesso de calor, é necessário dobrar MOSFETs e instalar uma ventoinha de 12 V com um interruptor entre os radiadores.
Depois disso, o controlador de velocidade PWM está pronto para operação.
Etapa 7: testando o controlador
Para testar o controlador, será usada uma bateria de 84 V para uma bicicleta elétrica, fabricada anteriormente pelo mestre. O controlador está temporariamente conectado à bateria e ao motor, que está conectado ao bicicleta para dirigir a roda traseira.
Depois de ligar o interruptor, o controlador liga e o ventilador sopra MOSFETs de ar. Quando o potenciômetro gira no sentido horário, o motor começa a girar e aumenta gradualmente a velocidade, proporcionalmente à rotação da alavanca.
Etapa 8: Resultados finais
O controlador de velocidade está pronto e superou todas as expectativas do mestre em relação às suas capacidades. O controlador funciona facilmente com uma bateria de 84 V e controla suavemente a velocidade do motor.
Mas, para testar esse controlador de velocidade sob carga, o mestre precisa concluir seu projeto de bicicleta e montar todos os componentes.
Você também pode assistir a um vídeo na montagem deste controlador: