DIY augstas strāvas motora vadītājs (h-tilts): 5 soļi

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:56

Projekta mērķis ir uzlabot motorus un elektroniku šajā Power Wheels bērnu četrriteņu velosipēdā. Neapmierināti ar šī 12 V mini kvadracikla veiktspēju. mēs plānojām jaunināt uz 24 V sistēmu ar 2 jauniem traxxis 775 matētiem motoriem, izpētot komerciāli pieejamos motoru draiveru dēļus un noskaidrojot, ka lielākā daļa no tiem ir vai nu traki (skat. pievienoto salīdzinājuma fotoattēlu), vai arī diezgan dārgi, es nolēmu izveidot vienkāršu uz Arduino balstītu risinājumu.

24V minimums

divvirzienu motora vadība

PWM vadība

pielāgojama liela strāva (100AMP)

minimālas sastāvdaļas

5v atkāpšanās loģikai

akumulatora sprieguma sajūta

adruino nano kontrolieris

piekļuve ievadiem īpašam lietojumam (droseļvārsts [ieskaitot augšējo un apakšējo apdari], virziens, iespējošana, 1 papildus)

piekļuve neizmantotajām tapām izejām (izvadītas)

acīmredzamais risinājums ir izmantot H-tilta ķēdi, kuras pamatā ir mosfet

es jums parādīšu, kā es projektēju un uzbūvēju savu augstas strāvas H tilta draiveri

1. darbība: atrodiet H tilta vadītāja IC

H tilta draivera IC ir mikroshēma starp Arduino un MOSFET izejām. šis IC uztver HIGH/LOW signālus no Arduino un izvada to pašu pastiprināto signālu, lai vadītu MOSFET vārtus, jo īpaši tā vissvarīgākā funkcija ir palielināt spriegumu līdz augstiem sānu fetiem virs VCC (akumulators + ieeja), ļaujot izmantot visu N-MOSFET dažiem vadītājiem ir arī īpaša shēma, lai novērstu izšaušanu (kad 2 fets rada tiešu īssavienojumu ar zemi, iznīcinot fets.) Es galu galā apmetos uz NXP MC33883 pilna H tilta draiveri ICchosen, jo-tajā ir 2 puse tilti (tāpēc man ir nepieciešams tikai 1 IC)-iebūvēts augsts sānu uzlādes sūknis-nepieciešami tikai 7 papildu komponenti (ieskaitot aizsardzības ķēdi)-darbojas ar 5,5–60 V ieeju (ar zem un virs sprieguma bloķēšanu) -1 amp maksimālā piedziņas strāva

negatīvi: //nz.mouser.com/datasheet/2/302/MC33883-1126…

paturot prātā šo mikroshēmu, mēs tagad varam veidot savu ķēdi ap to

2. solis: shēmas dizains

ķēdes projektēšanai mēs izmantosim tiešsaistes rīku EASYEDA (easyeda.com) (nav saistīts, bet rīks darbojas pareizi un viegli pasūtīt PCB, izmantojot JLCPCB.com) No MC33883 draivera datu lapas mēs varam atrast lietojumprogrammas shēmu (ar ārēju Aizsardzības ķēde) mēs kopēsim šo shēmu, jo mums šeit nav jāizgudro ritenis, vienkārši izmantojiet ieteicamo izkārtojumu un ieteicamās kondensatora vērtības, mēs pievienosim 18 V zener diodes un kondensatorus, lai ierobežotu vārtu avota spriegumu zem tipiskā MOSFET 20 V max Vgs

Viena atšķirība, ko mēs pievienosim ķēdei, ir izvēles paralēlie MOSFET, lai palielinātu pašreizējo spēju to darīt, mums vienkārši jāpārliecinās, ka uz katra FET vārtiem ir rezistors. ar paralēliem FET šis rezistors palīdz līdzsvarot paralēlā pāra slodzi un pārslēgšanās īpašības (vairāk izpētiet lielu slodzi, lai izvairītos no problēmām)

Lēmumi, kas jāpieņem..maksimālais spriegums? Es strādāju ar 24 V spriegumu, tāpēc es varu sasaistīt kopā savas mc33883 mikroshēmas VCC un VCC2 (vcc2 ierobežojums ir 28 V, bet man varētu būt atsevišķa barošana un maksimālais VCC spriegums ir 60 V) Kā barot Arduino? Es devos ar nelielu 5v 500mA komutācijas regulatoru, kas ir iebūvēts uz PCB ar 3 tapām, kas darbojas perfekti no 6,5-36V!. Https: //nz.mouser.com/ProductDetail/490-VXO7805-50… pievienojiet polaritātes aizsardzības diodu, ieejas un izejas kondensatorus. darīts.

Es vēlos, lai varētu iegūt akumulatora spriegumu un izslēgt, kad tas ir zems, tāpēc sprieguma dalītājs ierobežo spriegumu līdz manām Arduino tapām. 8 rezistoru spilventiņi 2 līdzīgi un 4 sērijas lēcas, piemēram, šis +== | ==- tam vajadzētu nozīmēt, ka es varu to viegli konfigurēt citādi bez īpašām vērtībām. Noskaidrojiet, kādi izvadi mums ir vajadzīgi no Arduino līdz draiverim, mums ir nepieciešami 2 PWM augstās puses FET un 2 ciparu (vai pwm) zemas puses FET, un mums ir nepieciešama arī 1 iespējošanas līnija vadītājam, kuru jūs varētu iedomāties ar sava veida NAND vārtu loģiku (un, iespējams, ar aizkavi) aparatūras fotografēšanai, ja nepieciešams.

Ieejas Es izvēlējos droselim, iespējošanai, virzienam un apgriešanai izmantot visas analogās ieejas, lai pārliecinātos, ka tās ir pieejamas un sadalītas, visiem ir spilventiņi nolaižamajiem rezistoriem un pieejama 5 V tapa, un ieejas darbojas kā aktīvas, ja ir augstas. (Ja iespējo līnija bija aktīva zema un droseļvārsts bija iestrēdzis, ja 5V vads tika pārrauts, motori darbotos nepārtraukti)

Iekļauts 5 kontaktu +zemes izvades galvene LED akumulatora indikatoram/ piekļuve tapām (atlikušās digitālās tapas). Iekļauta arī galvene pēdējai atlikušajai PWM tapai (piezīme par PWM es izvēlējos ievietot augstus sānu, zemus sānu un PWM izvade katrs atsevišķos Arduino taimera kanālos, tam vajadzētu ļaut man spēlēt ar taimeriem citādi utt.)

3. darbība: komponentu izvēle

šai plāksnei es nolēmu izmantot galvenokārt virsmas montāžas komponentus, lai lodētu smd nav pārāk grūti, ja izvēlaties ierīces gudri. Rezistoru un kondensatoru 805 izmēra komponenti ir diezgan vienkārši pielodējami bez mikroskopa, un apstrādei nepieciešami tikai pincetes.

daži cilvēki saka, ka 0603 nav pārāk slikts, bet tas sāk pārsniegt robežu.

glass zeners Man šķita nedaudz sarežģīti manevrēt

Komponentu saraksts no barošanas līdz vadītājam līdz digitālajam (ko es izmantoju)

8x TO220 N-ch mosfets 60V 80A IPP057N06N3 G4x 1N5401-G vispārējas nozīmes jaudas diode 100v 3A (200A maksimums) (tie ir nepareizi, man vajadzēja izmantot Schottky diodes, lai redzētu, kā viņiem iet) 8x 0805 50ohm rezistors2x 0805 10ohm rezistors (aizsardzības ķēde)

2x 18V Zener diode 0,5W ZMM5248B (aizsardzības ķēde) 1x nxp MC33883 H-tilta vārtu draiveris 1x 0805 33nF 50V keramikas kondensators (vadītājam)

2x 0805 470nF 50V keramikas kondensators (vadītājam)

1x vispārējs cauruma cauruma aizsardzības diode (jau bija)

3x smd 10uF 50V 5x5.3mm elektrolītiskais kondensators 3x 0805 1uF 50V keramikas kondensators (5V loģiskās shēmas)

9x 0805 10 k rezistors (nolaižami un sprieguma dalītājs, kas izveidots līdz 15 k) potenciometrs utt

Es pasūtīju savas detaļas vietnē mouser.com un lielāko daļu pasūtīju pa 10 un pievienoju vairākas citas daļas kopā 60 USD, lai saņemtu bezmaksas piegādi uz Jaunzēlandi (ietaupot ~ 30 USD)

Būvniecības sastāvdaļu kopējās izmaksas ir aptuveni 23 ASV dolāri +(neatkarīgi no tā, ko iegādājaties, lai iegūtu labāku piedāvājumu PIRKT BULK) +PCB

4. solis: PCB DESIGN

Tagad mēs esam izvēlējušies komponentus un cerams, ka tos varēsim izmantot, lai mēs varētu apstiprināt komponentu paketes shēmā un sākt izkārtot mūsu dēli. Izmēģiniet youtube par to. Ko es varu darīt, ir norādīt uz savām kļūdām šajā tabulā

Es novietoju savus mosfetus horizontāli. Es projektēju savu H-tiltu, lai tas darbotos ar manu plānoto radiatora izlietni, un tāpēc man ir jaudas pēdas, kas ir ievērojami šaurākas, nekā es vēlētos. Es to kompensēju, dubultojot pēdas dēļa apakšējā pusē un noņemot lodēšanas masku, lai es varētu pievienot lodēt, lai palielinātu strāvas vadu strāvas savienojumus. Es nolēmu izmantot lielus 10x10 mm spilventiņus, lai virzītu lodēšanas kabeļus +v -v motorA un motorB savienojumiem, nevis skrūvju spailēm utt. (Es saprotu, ka man būs nepieciešams mehānisks deformācijas samazinājums), tomēr manu lielo radiatoru dēļ būs grūti pielodēt kabeļus šie spilventiņi. dzīve būtu vieglāka, ja es būtu novietojis šos paliktņus pret dēļa pretējās puses radiatoriem

Man vajadzēja palielināt caurumu brīvā riteņa diodes vias izmēru. tā rezultātā tie tagad ir uzstādīti uz virsmas (pievērsiet uzmanību iepakojuma izmēriem

pārveidojiet savu dizainu uz Gerber failu un nosūtiet to savam iecienītākajam PCB ražotājam. Es varu ieteikt JLCPCB, viņi man paveica labu darbu un par saprātīgu cenu

5. solis: montāža un TESTĒT VALDI

Tagad jūsu detaļām un PCB ir pienācis laiks savākt un veikt risinājumus, iespējams, stundu vai 2

vispirms pārbaudiet, vai jums ir visas detaļas un vai jūsu PCB ir labā stāvoklī, savāciet kopā savus instrumentus.

tāpat kā es teicu, 0805 detaļas nav pārāk grūti sākt ar mazākajiem komponentiem, pirmie rezistori, vāciņi, diodes, pēc tam IC instalē Arduino vai nu tieši, vai ar noņemamām virsrakstiem instalējiet galvenes

PĀRBAUDIET VALDI ĪSTĀM ĶĒDĒM

tagad ielādējiet mirgošanas skici Arduino un atvienojiet USB un barojiet plati no akumulatora vai barošanas avota, lai pārliecinātos, ka regulatora sadaļa darbojas pareizi.

PĀRBAUDIET VALDI ĪSTĀM ĶĒDĒM

augšupielādējiet draivera programmatūru un barojiet plati no pašreizējās ierobežotās piegādes, sakiet, ka 100 mA vajadzētu būt pietiekamam, mēs vēlamies nodrošināt H tiltu visos štatos, lai nenotiktu šaušana. ja ir piegādes tūlītēja strāvas ierobežojums iespējams, izslēgsies zemā sprieguma dēļ

jūsu dēlis tagad ir gatavs darbināt motoru vai 2