Napravite sam upravljački program motora velike struje (h-most): 5 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:36

Projekt ima za cilj nadogradnju motora i elektronike u ovom Power Wheels dječjem četverociklu. Oduševljeni performansama ovog mini-quada od 12 V. planirali smo nadograditi na 24 -voltni sustav s 2 nova motora traxxis 775 sa četkom nakon što smo istražili komercijalno dostupne ploče upravljačkih programa motora i otkrili da je većina njih ili mrvicu (vidi priloženu fotografiju za usporedbu) ili prilično skupa, odlučio sam dizajnirati jednostavno rješenje na bazi Arduina.

Najmanje 24v

dvosmjerno upravljanje motorom

PWM kontrola

mogućnost prilagodbe velike struje (100AMP)

minimalne komponente

5v stepdown za logiku

osjet napona baterije

adruino nano kontroler

pristup ulazima za posebne namjene (leptir za gas [uključujući gornju i donju oblogu], smjer, omogući, 1 dodatno)

pristup neiskorištenim pinovima za izlaze (izveden van)

očito rješenje je korištenje H-mosta zasnovanog na mosfetu

im ću vam pokazati kako sam dizajnirao i izgradio svoj visokonaponski upravljački program za H-most

Korak 1: Pronađite IC upravljački program za H-most

IC upravljački program H-mosta je čip između Arduino i MOSFET izlaza. ovaj IC uzima signale VISOKO/NIZO iz Arduina i emitira isti pojačani signal za upravljanje MOSFET vratima, a njegova najvažnija funkcija je povećanje napona do visokih bočnih stupnjeva iznad VCC (baterija + ulaz) što omogućuje korištenje svih N-MOSFET-ovi neki vozači također imaju posebne sklopove za sprječavanje probijanja (kada 2 podnožja stvaraju izravni kratki spoj na tlo uništavajući podvige.) Na kraju sam se odlučio za NXP MC33883 upravljač s punim H-mostom ICIzabran jer-uključuje 2 polumosta (pa mi je potreban samo 1 IC)-ugrađena pumpa s visokim punjenjem sa strane-zahtijeva samo 7 dodatnih komponenti (uključujući zaštitni krug)-radi s ulazom od 5,5-60 V (s zaključavanjem ispod i iznad volta) -1 amper vršne pogonske struje

negativno nažalost nema zaštitu od snimanja (pa mora biti učinjeno u softveru i testirano s trenutnim ograničenim napajanjem) zahtijeva 5 ulaznih signala, skuplji po 8,44 USD svaki na mišu https://nz.mouser.com/ProductDetail/NXP-Freescale/…datasheet

s ovim čipom na umu, sada možemo osmisliti svoj krug oko njega

Korak 2: Dizajn kruga

koristit ćemo mrežni alat EASYEDA (easyeda.com) za projektiranje sklopa (nije povezan, ali alat radi u redu i jednostavno naručivanje PCB -a putem JLCPCB.com) Iz podatkovne tablice za upravljački program MC33883 možemo pronaći shemu aplikacije (s vanjskim zaštitni krug) kopirat ćemo ovaj krug jer ovdje ne moramo ponovno izmišljati kotač, samo upotrijebite preporučeni raspored i preporučene vrijednosti kondenzatora, dodat ćemo zener diode i kondenzatore od 18 V kako bismo ograničili napon izvora-vrata ispod tipičnog MOSFET-a 20 V max Vgs

Jedina razlika koju ćemo dodati krugu su izborni paralelni MOSFET -ovi za povećanje struje. Da bismo to učinili, samo moramo osigurati da na vratima svakog FET -a imamo otpornik. s paralelnim FET -ovima ovaj otpornik pomaže uravnotežiti opterećenje i sklopne karakteristike paralelnog para (više istražite radi visokog opterećenja kako biste izbjegli probleme)

Odluke koje treba donijeti..max napon? Radim na 24v, tako da mogu povezati VCC i VCC2 svog mc33883 čipa (ograničenje na vcc2 je 28v, ali mogao bih imati zasebno napajanje i imati maksimalni VCC napon od 60v) Kako napajati Arduino? Otišao sam s malim prekidačkim regulatorom od 5V 500mA koji dolazi unaprijed ugrađen na tiskanu ploču s 3 pina koji savršeno radi između 6,5-36V!. dodajte zaštitnu diodu za polaritet, ulazne i izlazne kondenzatore. učinjeno.

Želim moći dobiti napon baterije i isključiti se kad je nizak, pa razdjelnik napona ograničiti napon na moje Arduino pinove. 8 otporničkih jastučića 2 paralelno i 4 serije loopova poput ovoga +== | ==- to bi trebalo značiti da ga mogu lako konfigurirati drugačije bez određenih vrijednosti Shvatite koji izlazi nam trebaju s Arduina na upravljački program koji nam trebaju 2 PWM-a za visoke FET-ove i 2 digitalna (ili pwm) za niske FET -ove, a potrebna nam je i 1 linija za omogućavanje upravljačkog programa koju biste mogli zamisliti s nekom vrstom logike vrata NAND (i možda s odgodom) za hardversku zaštitu kroz zaštitu ako vam zatreba.

Ulazi sam odabrao koristiti sve analogne ulaze za gas, omogućavanje, usmjeravanje i podrezivanje uglavnom kako bih se uvjerio da su dostupni i razbijeni, svi imaju jastučiće za pulldown otpornike i dostupan je 5v pin, a ulazi rade kao aktivni kad su visoki. (Ako je omogućeno linija je bila aktivna niska i leptir za gas se zaglavio ako je žica od 5 V prekinuta, motori bi radili kontinuirano)

Izlazi Uključujem 5pin +izlazno uzemljenje za LED indikator baterije/ pristup pinovima (preostali digitalni pinovi) također uključuje zaglavlje za posljednji preostali PWM pin (napomena o PWM -u odlučio sam staviti visoke bočne nožice, niske bočne nožice i PWM izlaz svaki na zasebnim vremenskim kanalima Arduina, to bi mi trebalo omogućiti da se s timerima igram drugačije itd. Itd.)

Korak 3: Odabir komponente

za ovu ploču odlučio sam se s lemljenjem komponenti s površinskim montiranjem smd nije previše teško ako pametno odaberete svoje uređaje. komponente veličine 0805 za otpornike i kondenzatore prilično su jednostavne za lemljenje bez pomoći mikroskopa, a za rukovanje su potrebne samo pincete.

neki ljudi kažu da 0603 nije tako loše, ali počinje pomaknuti granicu.

staklene zenere pomalo mi je teško manevrirati

Popis komponenata od napajanja do upravljačkog programa do digitalnog (ono što sam koristio)

8x TO220 N-ch mosfets 60V 80A IPP057N06N3 G4x 1N5401-G dioda za napajanje opće namjene 100v 3A (200A vrh) (to su pogrešne, trebao sam koristiti Schottkyjeve diode da vidim kako idu) 8x 0805 50ohm otpornik 2x 0805 10ohm otpornik 2x 0805 10nF 50V 50V 10nF 50V (zaštitni krug)

2x 18v zener dioda 0.5W ZMM5248B (zaštitni krug) 1x nxp MC33883 upravljački program vrata H-mosta1x 0805 33nF 50V keramički kondenzator (za upravljački program)

2x 0805 470nF 50V keramički kondenzator (za vozača)

1x generička dioda za zaštitu polariteta kroz rupu (već je bila) 1x 3pin DC/DC pretvarač max 36vin 5v izlaz VXO7805-500

3x smd 10uF 50V 5x5.3mm elektrolitski kondenzator 3x 0805 1uF 50V keramički kondenzator (5v logički krugovi)

9x 0805 10k otpornik (povlačenja i razdjelnik napona konfigurirani za izradu 15k) 4x 0803 3k otpornik (konfigurirana serija paralelna da ostane 3k.. otpad znam) 2x Arduino nanovonaredna zaglavlja, hladnjaci, drugi predmeti poput prekidača, potenciometar itd

Naručio sam svoje dijelove s mouser.com, većinu dijelova naručio u serijama od 10 i dodao nekoliko drugih dijelova na ukupno 60 nz USD kako bih dobio besplatnu dostavu na Novi Zeland (ušteda od ~ nz $ 30)

Ukupni troškovi izgradnje komponente oko 23 USD +(sve što dodatno kupite da biste postigli bolju ponudu KUPUJTE U RASPOLOŽENO) +pcb

Korak 4: DIZAJN PCB -a

Sada smo odabrali komponente i nadamo se da ćemo ih imati na putu da možemo potvrditi pakete komponenti u shemi i početi s postavljanjem naše ploče. PCB izgled je umjetnička forma koju ne namjeravam naučiti. Isprobajte YouTube za to. Ono što mogu učiniti je ukazati na moje greške na ovoj ploči

Postavio sam MOSFET-ove u vodoravni položaj. Dizajnirao sam svoj H-most tako da radi s mojim planiranim rješenjem hladnjaka i kao rezultat toga imam tragove napajanja koji su znatno uži nego što bih želio da budu. Kompenzirao sam tako što sam udvostručio tragove na donjoj strani ploče i uklonio masku za lemljenje da bih mogao dodati lem za povećanje struje Priključci za napajanje. Odlučio sam upotrijebiti velike jastučiće 10x10 mm za usmjeravanje lemljenih kabela za spojeve +v -v motorA i motorB umjesto vijčanih stezaljki itd. (Shvaćam da će mi trebati mehaničko rasterećenje), međutim zbog velikih hladnjaka bit će teško lemiti kabele na ovi jastučići. život bi bio lakši da sam ove jastučiće postavio na suprotnoj strani ploče od hladnjaka

Trebao sam povećati veličinu vija za diode sa slobodnim hodom. kao rezultat toga, oni su sada postavljeni na površinu (obratite pozornost na veličinu pakiranja

pretvorite svoj dizajn u Gerber datoteku i pošaljite je svom omiljenom proizvođaču PCB -a, mogu vam preporučiti JLCPCB, obavili su dobar posao za mene i po razumnim cijenama

Korak 5: Montaža i TESTIRAJTE ODBOR

Sada imate svoje dijelove i PCB -e, vrijeme je za sastavljanje i lemljenje, možda sat ili dva

prvo provjerite imate li sve dijelove i je li vaša PCB u dobrom stanju, skupite svoje alate.osnove će vam trebati lemilica lemilica za lemljenje i / ili lemljenje usisnim kliještima

kao što sam rekao, dijelovi 0805 nisu previše teški za početak s najmanjim komponentama, prvi otpornici, kape, diode, a zatim IC instalirajte Arduino izravno ili sa zaglavljima za uklanjanje, instalirajte zaglavlja

ISPITUJTE ODBOR NA KRATKE KOLOVE

sada učitajte skicu za treptaj na Arduino i odspojite USB i napajajte ploču iz baterije ili napajanja kako biste bili sigurni da dio regulatora radi ispravno, posljednji instalirajte MOSFET

ISPITUJTE ODBOR NA KRATKE KOLOVE

učitajte softver upravljačkog programa i napajajte ploču s trenutnog ograničenog napajanja, recimo 100mA bi trebalo biti dovoljno, želimo osigurati H-most u svim državama kako bismo osigurali da nema događaja probijanja. ako postoji napajanje, odmah će doći do ograničenja struje i ploče vjerojatno će se isključiti zbog niskog napona

vaša ploča je sada spremna za pogon motora ili 2