Uradi sam Upravljački program motora velike struje (h-most): 5 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:07

Projekt ima za cilj nadogradnju motora i elektronike u ovom Power Wheels dječjem četverociklu. Oduševljeni performansama ovog mini-quad-a od 12V. planirali smo nadogradnju na 24v sistem sa 2 nova motora sa četkicom 775 traxxis 775 nakon što smo istražili komercijalno dostupne ploče upravljačkih programa motora i otkrili da ih je većina ili mrvicu (vidi priloženu fotografiju za usporedbu) ili prilično skupa, odlučio sam dizajnirati jednostavno rješenje zasnovano na Arduinu.

24v minimum

dvosmjerno upravljanje motorom

PWM kontrola

skalabilan sa visokom strujom (100AMP)

minimalne komponente

5v stepdown za logiku

osjetljivost 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)

Očigledno rješenje je korištenje H-mosta zasnovanog na mosfetu

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

Korak 1: Pronađite IC upravljačkog programa H-mosta

IC upravljački program H-mosta je čip između Arduino i MOSFET izlaza. ovaj IC uzima HIGH/LOW signale s Arduina i emitira isti pojačani signal za pokretanje MOSFET kapija, konkretno njegova najvažnija funkcija je povećanje napona do visokih bočnih nogu iznad VCC (baterija + ulaz) omogućujući upotrebu svih N-MOSFET-ovi neki vozači takođe imaju posebna kola za sprečavanje probijanja (kada 2 feta stvaraju direktan kratki spoj na masu uništavajući podvige.) Na kraju sam se odlučio za NXP MC33883 upravljač sa punim H-mostom ICizabran jer-uključuje 2 polumosta (pa mi je potrebna samo 1 IC)-ugrađena pumpa sa visokim punjenjem sa strane-zahtijeva samo 7 dodatnih komponenti (uključujući zaštitni krug)-radi s ulazom od 5,5-60V (sa zaključavanjem ispod i iznad volta) -1 amper vršne pogonske struje

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

imajući na umu ovaj čip, sada možemo dizajnirati naše kolo oko njega

Korak 2: Dizajn kola

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 ovo kolo jer ovdje ne moramo ponovno izmišljati kotač, samo upotrijebite preporučeni raspored i preporučene vrijednosti kondenzatora, dodat ćemo zener diode i kondenzatore od 18V kako bismo ograničili napon izvora-vrata ispod tipičnog MOSFET-a 20v max Vgs

Jedina razlika koju ćemo dodati krugu su opcionalni paralelni MOSFET -ovi za povećanje struje. Da bismo to učinili, samo moramo osigurati da imamo otpornik na vratima svakog FET -a. s paralelnim FET -ovima ovaj otpornik pomaže u balansiranju opterećenja i sklopnih karakteristika paralelnog para (istražite više za veliko opterećenje 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 je ugrađen na tiskanu ploču sa 3 pina koji savršeno radi između 6.5-36v!. dodajte zaštitnu diodu za polaritet, ulazne i izlazne kondenzatore. gotovo.

Želim biti u mogućnosti dobiti napon baterije i isključiti se kad je nizak, tako da razdjelnik napona ograniči napon na moje Arduino pinove. 8 otporničkih jastučića 2 paralelnih i 4 serije loopova poput ovoga +== | ==- ovo bi trebalo značiti da ga mogu lako konfigurirati drugačije bez određenih vrijednostiShvatite koji izlazi nam trebaju od Arduina do upravljačkog programa 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 NAND kapije (i možda sa kašnjenjem) 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 5v pin na raspolaganju, a ulazi rade kao aktivni kada su visoki. (Ako je omogućeno linija je bila aktivna niska i gas se zaglavio ako je žica od 5 V prekinuta, motori bi radili neprekidno)

izlazi Uključio sam 5 -pinski +uzemljeni izlazni zaglavlje za LED indikator baterije/ pristup pinovima (preostali digitalni pinovi). Uključeno je i 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 timer kanalima na Arduinu, to bi mi trebalo omogućiti da se igram s timerima drugačije itd. Itd.)

Korak 3: Odabir komponente

za ovu ploču odlučio sam se za lemljenje komponenti sa površinskim montiranjem smd nije previše teško ako mudro odaberete svoje uređaje. 0805 komponente veličine 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 komponenti 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) (ovo je pogrešno, trebao sam koristiti Schottkyjeve diode da vidim kako idu) 8x 0805 50ohm otpornik 2x 0805 10ohm otpornik 2x 0805 10nF 50nF 50V 10nF 50V (zaštitni krug)

2x 18v zener dioda 0.5W ZMM5248B (zaštitni krug) 1x nxp MC33883 upravljački program kapije 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 otvor (već je bila u upotrebi) 1x 3pin dc/dc pretvarač max 36vin 5v izlaz VXO7805-500

3x smd 10uF 50V 5x5.3mm elektrolitski kondenzator3x 0805 1uF 50V keramički kondenzator (5v logička kola)

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 potenciometri za trimere sa trimerima kroz 10k 1x Arduino nanovarija zaglavlja, hladnjaci, druge stavke poput prekidača, potenciometar itd

Naručio sam svoje dijelove sa 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 potvrdimo pakete komponenti u shemi i počnemo s rasporedom naše ploče. PCB raspored 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 horizontalni 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 +v -v motorA i motorB veze 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 kroz rupe. kao rezultat toga, oni su sada postavljeni na površinu (obratite pažnju na veličinu pakovanja

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

Korak 5: Sastavite 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 štampana ploča u dobrom stanju, skupite svoje alate.osnove će vam trebati lemilica lemilica za lemljenje i / ili lemljenje klještima za usisavanje

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

TESTIRAJTE ODBOR NA KRATKE KOLOVE

sada učitajte trepćuću skicu na Arduino i isključite USB i napajajte ploču iz baterije ili napajanja kako biste bili sigurni da dio regulatora radi ispravno, posljednje instalirajte MOSFET -ove

TESTIRAJTE ODBOR NA KRATKE KOLOVE

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

vaša ploča je sada spremna za pogon motora ili 2