ก่อนหน้านี้หัวหน้าคนงานทำงานแปลงจักรยานของเขาให้เป็นรถไฟฟ้าโดยใช้มอเตอร์ DC สำหรับกลไกประตูอัตโนมัติ เขายังสร้างแบตเตอรี่ที่ออกแบบมาสำหรับ 84 V DC
ตอนนี้เขาต้องการตัวควบคุมความเร็วซึ่งสามารถ จำกัด ปริมาณพลังงานที่จ่ายให้กับเครื่องยนต์จากแบตเตอรี่ ตัวควบคุมความเร็วส่วนใหญ่ที่มีในเครือข่ายไม่ได้ออกแบบมาสำหรับแรงดันไฟฟ้าสูงเช่นนั้นดังนั้นจึงตัดสินใจทำด้วยตัวเอง
ในโครงการนี้ผู้ควบคุมความเร็ว PWM แต่ละคนจะได้รับการออกแบบและสร้างขึ้นเพื่อควบคุมความเร็วของมอเตอร์กระแสตรงขนาดใหญ่
ขั้นตอนที่ 1: เครื่องมือและวัสดุ
สำหรับโครงการนี้คุณจะต้องใช้เครื่องมือบัดกรีขั้นพื้นฐานเช่น:
- หัวแร้ง
- ดูดประสาน;
- คีม
Schematic, ไฟล์ Gerber และรายการส่วนประกอบมีให้บริการ
ขั้นตอนที่ 2: ออกแบบตัวควบคุมความเร็ว
เนื่องจากเราพยายามควบคุมความเร็วของมอเตอร์กระแสตรงเราจึงสามารถใช้สองเทคโนโลยี ตัวแปลงแบบ step-down ที่ลดแรงดันไฟฟ้าขาเข้าค่อนข้างซับซ้อนดังนั้นจึงตัดสินใจใช้ PWM Control (Pulse Width Modulation) วิธีการนี้ใช้ง่ายในการควบคุมความเร็วของพลังงานแบตเตอรี่มันเปิดและปิดด้วยความถี่สูง ในการเปลี่ยนความเร็วของจักรยานรอบการทำงานหรือช่วงเวลาสำหรับการปิดตัวควบคุมจะเปลี่ยนไป
สวิตช์เครื่องกลไม่ควรอยู่ภายใต้แรงดันสูงนี้ในขณะนี้ดังนั้น Mosfet N-channel ซึ่งถูกออกแบบมาเพื่อจัดการกระแสไฟฟ้าปานกลางที่ความถี่สูงจึงเป็นตัวเลือกที่เหมาะสม
ในการเปลี่ยนครึ่งซีกต้องใช้สัญญาณ PWM ซึ่งสร้างโดยตัวจับเวลา IC 555 และรอบหน้าที่ของสัญญาณการเปลี่ยนจะเปลี่ยนไปโดยใช้โพเทนชิโอมิเตอร์ 100 kΩ
เนื่องจากเราไม่สามารถทำงานกับตัวจับเวลา 555 ตัวที่สูงกว่า 15 V ได้เราจะต้องเปิดวงจรรวม lm5008 converter ซึ่งจะลดแรงดันไฟฟ้าขาเข้าจาก 84 V เป็น 10 V DC ซึ่งใช้สำหรับจ่ายกำลังให้กับพัดลมและพัดลมระบายความร้อน
ในการประมวลผลกระแสไฟฟ้าจำนวนมากจึงใช้ Mosfets N-channel สี่ตัวซึ่งเชื่อมต่อแบบขนาน
นอกจากนี้ยังมีการเพิ่มส่วนประกอบเพิ่มเติมทั้งหมดตามที่อธิบายไว้ในตารางข้อมูล
ขั้นตอนที่ 3: ออกแบบ PCB
เมื่อเสร็จสิ้นวงจรก็ตัดสินใจเริ่มพัฒนาแผงวงจรพิมพ์พิเศษสำหรับตัวควบคุมความเร็ว มีการตัดสินใจออกแบบอุปกรณ์นี้เพื่อให้สามารถปรับเปลี่ยนเพิ่มเติมสำหรับโครงการ DIY อื่น ๆ ของต้นแบบที่ใช้มอเตอร์ DC ขนาดใหญ่
แนวคิดในการออกแบบแผงวงจรอาจต้องใช้ความพยายามอย่างมาก แต่ก็คุ้มค่า พยายามออกแบบโมดูลเฉพาะบนบอร์ดเสมอ โมดูลดังกล่าวรวมถึงวงจรควบคุมและพลังงาน การทำเช่นนี้เมื่อเชื่อมต่อทุกอย่างเข้าด้วยกันคุณสามารถเลือกความกว้างที่เหมาะสมของแทร็กการพิมพ์โดยเฉพาะด้านอุปทาน
นอกจากนี้ยังมีการเพิ่มรูสำหรับยึดสี่รูซึ่งจะเป็นประโยชน์สำหรับการติดตั้งคอนโทรลเลอร์และถือพัดลมพร้อมฮีทซิงค์ผ่าน MOSFET
ขั้นตอนที่ 4: สั่งซื้อ PCBs
ไม่เหมือนกับส่วนอื่น ๆ ที่กำหนดเองสำหรับโครงการ DIY แผงวงจรพิมพ์มีน้ำหนักเบาที่สุด เมื่อไฟล์ Gerber สำหรับโครงร่างสุดท้ายของแผงวงจรพร้อมแล้วมีเพียงไม่กี่คลิกที่เหลือเพื่อสั่งแผงวงจรพิมพ์พิเศษ
สิ่งที่ตัวช่วยสร้างของโครงการนี้ทำคือไปที่ PCBWAY และอัปโหลดไฟล์ Gerber ของเขา หลังจากทีมเทคนิคของพวกเขาตรวจสอบการออกแบบเพื่อหาข้อผิดพลาดการออกแบบจะถูกส่งไปยังสายการผลิต กระบวนการทั้งหมดจะใช้เวลาสองวันและแผงวงจรพิมพ์จะมาถึงที่อยู่ที่ระบุไว้ภายในหนึ่งสัปดาห์
มีไฟล์ Gerber แผนผังและข้อมูลจำเพาะสำหรับแผงวงจรควบคุมความเร็ว
ขั้นตอนที่ 5: การประกอบ PCBs
ตามที่คาดไว้แผงวงจรจะมาถึงภายในหนึ่งสัปดาห์ คุณภาพของแผงวงจรพิมพ์นั้นไร้ที่ติอย่างแน่นอน ถึงเวลาที่จะรวบรวมส่วนประกอบทั้งหมดตามที่ระบุไว้ในสเปคและวางไว้ในสถานที่
เพื่อให้ทุกอย่างเป็นไปอย่างราบรื่นคุณต้องเริ่มด้วยส่วนประกอบที่เล็กที่สุดบนแผงวงจรซึ่งในกรณีของเราคือตัวแปลง LM5008 Buck ซึ่งเป็นองค์ประกอบของ SMP ทันทีที่ส่วนประกอบถูกบัดกรีตามแผนภาพต้นแบบเริ่มทำงานกับส่วนประกอบที่มีขนาดใหญ่ขึ้น
หลังจากประกอบบอร์ดเสร็จแล้วก็ถึงเวลาตั้งค่าตัวจับเวลา 555 ด้วยรอยบากในทิศทางที่ถูกต้อง
ขั้นตอนที่ 6: การระบายความร้อน
ด้วยพลังงานมากพอที่จะจัดการกับมันได้อย่างชัดเจนว่าบอร์ดจะร้อนขึ้น ดังนั้นเพื่อรับมือกับความร้อนส่วนเกินจึงจำเป็นต้องดัด MOSFETs และติดตั้งพัดลม 12 V ด้วยสวิตช์ระหว่างหม้อน้ำ
หลังจากนั้นตัวควบคุมความเร็ว PWM ก็พร้อมใช้งาน
ขั้นตอนที่ 7: ทดสอบคอนโทรลเลอร์
ในการทดสอบคอนโทรลเลอร์จะใช้แบตเตอรี่ขนาด 84 โวลต์สำหรับรถจักรยานไฟฟ้าซึ่งผลิตโดยต้นแบบก่อนหน้านี้ ตัวควบคุมเชื่อมต่อกับแบตเตอรี่และมอเตอร์ซึ่งต่ออยู่ชั่วคราว จักรยาน เพื่อขับล้อหลัง
หลังจากเปลี่ยนสวิทช์แล้วคอนโทรลเลอร์จะเปิดขึ้นและพัดลมจะเป่าอากาศแบบมอสเฟต เมื่อโพเทนชิออมิเตอร์หมุนตามเข็มนาฬิกาเครื่องยนต์จะเริ่มหมุนและค่อยๆเพิ่มความเร็วตามสัดส่วนการหมุนของด้ามจับ
ขั้นตอนที่ 8: ผลลัพธ์สุดท้าย
ตัวควบคุมความเร็วพร้อมใช้งานและเกินความคาดหวังทั้งหมดของต้นแบบที่สัมพันธ์กับความสามารถของมัน ตัวควบคุมทำงานได้อย่างง่ายดายด้วยแบตเตอรี่ 84 V และควบคุมความเร็วของเครื่องยนต์ได้อย่างราบรื่น
แต่เพื่อที่จะทดสอบตัวควบคุมความเร็วภายใต้การโหลดตัวต้นแบบจำเป็นต้องทำโครงงานจักรยานของเขาให้สมบูรณ์และติดตั้งส่วนประกอบทั้งหมดเข้าด้วยกัน
นอกจากนี้คุณยังสามารถดูวิดีโอในการชุมนุมของตัวควบคุมนี้: