DIY visokotokovni gonilnik motorja (h-most): 5 korakov

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:05

Projekt je namenjen nadgradnji motorjev in elektronike v tem otroškem štirikolesnem motorju Power Wheels. Preobremenjen z zmogljivostmi tega mini-štirikolesnika 12V. načrtovali smo nadgradnjo na 24 -voltni sistem z 2 novimi motorji s krtačami traxxis 775, potem ko smo raziskali komercialno dostopne plošče gonilnikov motorjev in ugotovili, da je večina bodisi precej šibkih (glej priloženo primerjalno fotografijo) bodisi precej dragih. Odločil sem se oblikovati preprosto rešitev na osnovi Arduina.

Najmanj 24V

dvosmerno krmiljenje motorja

Krmiljenje PWM

zmožnost prilagajanja velikemu toku (100AMP)

minimalne komponente

5v upad za logiko

zaznavanje napetosti akumulatorja

adruino nano krmilnik

dostop do vhodov za posebne namene (plin [vključno z zgornjo in spodnjo obrobo], smer, omogoči, 1 dodatno)

dostop do neuporabljenih zatičev za izhode (izhod)

očitna rešitev je uporaba vezja H-most na osnovi mosfeta

Pokazal vam bom, kako sem zasnoval in zgradil svoj visokotokovni gonilnik za H-most

1. korak: Poiščite IC gonilnika za H-most

gonilnik IC za most H je čip med izhodi Arduino in MOSFET. ta IC sprejema signale VISOKO/NIZKO iz Arduina in oddaja isti ojačan signal za pogon vrat MOSFET, njegova najpomembnejša funkcija je povečanje napetosti do visokih stranskih stopinj nad VCC (baterija + vhod), ki omogoča uporabo vseh N-MOSFET-i Nekateri vozniki imajo tudi posebno vezje za preprečevanje preboja (ko 2 podviga ustvarita neposreden kratek stik na tleh, ki uničuje podvige.) Na koncu sem se odločil za gonilnik NXP MC33883 Full H-bridge ICizbrano, ker-vključuje 2 polovična mosta (zato potrebujem le 1 IC)-vgrajena črpalka z visoko stransko napolnjenostjo-potrebuje le 7 dodatnih komponent (vključno z zaščitnim vezjem)-deluje z vhodom 5,5-60 V (z zaklepanjem pod in nad voltom) -1 amper največji pogonski tok

negativnost na žalost nima zaščite pred snemanjem (zato je treba to narediti v programski opremi in preizkusiti pri trenutnem omejenem napajanju) potrebuje 5 vhodnih signalov, raje dragih po 8,44 USD na miški https://nz.mouser.com/ProductDetail/NXP-Freescale/…datashet https://nz.mouser.com/datasheet/2/302/MC33883-1126…

s tem čipom v mislih lahko zdaj okoli njega oblikujemo vezje

2. korak: Oblikovanje vezja

za oblikovanje vezja bomo uporabili spletno orodje EASYEDA (easyeda.com) (ni povezano, vendar orodje deluje v redu in enostavno naročanje tiskanega vezja prek JLCPCB.com) Iz podatkovnega lista za gonilnik MC33883 lahko najdemo shemo aplikacije (z zunanjimi zaščitno vezje), to vezje bomo kopirali, saj nam tukaj ni treba znova izumljati kolesa, samo uporabite priporočeno postavitev in priporočene vrednosti kondenzatorja, dodali bomo 18-voltne zener diode in kondenzatorje, da omejimo napetost vhodnega vira pod tipičnim 20-voltnim MOSFET-om max Vgs

Edina razlika, ki jo bomo dodali vezju, so neobvezni vzporedni MOSFET -ji za povečanje trenutne zmogljivosti, da to naredimo, samo zagotoviti moramo, da imamo na vratih vsakega FET -a upor. z vzporednimi FET -ji ta upor pomaga uravnotežiti obremenitev in preklopne lastnosti vzporednega para (raje raziščite visoko obremenitev, da se izognete težavam)

Odločitve, ki jih je treba sprejeti..max napetost? Delam na 24V, zato lahko povežem VCC in VCC2 svojega čipa mc33883 (omejitev vcc2 je 28v, vendar bi lahko imel ločeno napajanje in največjo napetost VCC 60v) Kako napajati Arduino? Šel sem z majhnim preklopnim regulatorjem 5v 500mA, ki je vnaprej vgrajen na tiskani vezje s tremi zatiči, ki deluje med 6,5-36V odlično!. dodajte zaščitno diodo za polariteto, vhodne in izhodne kondenzatorje. Končano.

Želim, da bi lahko dobili napetost akumulatorja in se izklopili, ko je nizka, tako da delilec napetosti omeji napetost na moje zatiče Arduino. 8 upornih ploščic 2, vzporednih in 4 serije tovrstnih tokokrogov +== | ==- to bi moralo pomeniti, da ga lahko enostavno konfiguriram drugače, ne da bi imel posebne vrednosti Ugotovite, katere izhode potrebujemo od Arduina do gonilnika, ki jih potrebujemo 2 PWM za visoke stranske FET in 2 digitalna (ali pwm) za nizke stranske FET -ove, potrebujemo pa tudi 1 linijo za omogočanje gonilnika, ki bi si jo lahko zamislili z nekakšno logiko vrat NAND (in morda z zakasnitvijo) za strojno zaščito skozi zaščito, če jo potrebujete.

Vhodi Odločil sem se, da bom uporabil vse analogne vhode za dušenje, omogočanje, smer in obrezovanje predvsem zato, da zagotovim, da so na voljo in razčlenjeni. Vsi imajo blazinice za uporovne upore in na voljo 5 -polni zatič, vhodi pa delujejo, ko so visoki. (Če je omogočeno linija je bila aktivna nizka in plin se je zataknil, če je bila 5v žica prekinjena, bi motorji neprekinjeno delovali)

Vključuje 5 -pin +ozemljitveno izhodno glavo za LED indikator baterije/ dostop do nožic (preostali digitalni zatiči), vključen pa je tudi naslov za zadnji preostali pin PWM (opomba o PWM sem se odločil za visoke stranske podstavke, nizke stranske podstavke in PWM izhod vsak na ločenih časovnih kanalih Arduina, to bi mi omogočilo drugačno igranje s časovniki itd. Itd.)

3. korak: Izbira komponent

za to ploščo sem se odločil, da bom uporabil predvsem spajkanje komponent za površinsko montažo. SMD ni pretežko, če pametno izberete svoje naprave. 0805 komponente velikosti za upore in kondenzatorje so precej preproste za spajkanje brez pomoči mikroskopa, za uporabo pa potrebujete le pinceto.

Nekateri pravijo, da 0603 ni tako slab, vendar začenja premikati mejo.

steklene zenere se mi je zdelo malo težko manevrirati

Seznam komponent od napajanja do gonilnika do digitalnega (kar sem uporabil)

8x TO220 N-ch MOSFET 60V 80A IPP057N06N3 G4x 1N5401-G napajalna dioda za splošno uporabo 100v 3A (200A vrh) (to je napačno, uporabil bi moral Schottkyjeve diode, da vidim, kako jim gre) 8x 0805 50ohm upor 2x 0805 10ohm upor 2x 0805 10nF 50V 50V (zaščitni tokokrog)

2x 18v zener dioda 0,5 W ZMM5248B (zaščitno vezje) 1x nxp MC33883 gonilnik vrat H-most 1x 0805 33nF 50V keramični kondenzator (za gonilnik)

2x 0805 470nF 50V keramični kondenzator (za voznika)

1x splošna dioda za zaščito polarnosti skozi luknjo (že jo je imela) 1x 3-pinski dc/dc pretvornik max 36vin 5v out VXO7805-500

3x smd 10uF 50V 5x5.3mm elektrolitski kondenzator 3x 0805 1uF 50V keramični kondenzator (5v logična vezja)

9x 0805 10k upor (izvleki in delilnik napetosti konfigurirani za 15k) 4x 0803 3k upor (konfigurirana serija vzporedno, da ostane 3k.. odpadki, ki jih poznam) 2x potenciometri za prirezovanje trimerjev skozi 10k 1x Arduino nanovarious glave, hladilniki, drugi elementi, kot so stikala, potenciometer itd

Svoje dele sem naročil na mouser.com, večino delov pa naročil po 10 in dodal več drugih delov skupaj 60 nz $, da dobim brezplačno pošiljanje na Novo Zelandijo (prihranek ~ nz $ 30)

Skupni stroški gradnje okoli 23 USD +(karkoli dodatno kupite za boljšo ponudbo KUPITE VELIKO) +pcb

4. korak: OBLIKOVANJE PCB

Zdaj smo izbrali komponente in upajmo, da jih bomo imeli na poti, da lahko potrdimo pakete komponent v shemi in začnemo s postavitvijo naše plošče Postavitev PCB je umetniška oblika, ki je ne bom poskušal naučiti. Poskusite na youtubu. Kaj lahko storim je, da na tej deski opozorim na svoje napake

MOSFET sem postavil vodoravno. H-most sem oblikoval tako, da deluje z načrtovano rešitvijo hladilnika, zato imam sledi moči, ki so bistveno ožje, kot bi si želel. To sem kompenziral tako, da sem podvojil sledi na spodnji strani plošče in odstranil spajkalno masko, da sem lahko dodal spajkanje, da povečam tok za napajanje. Odločil sem se, da bom uporabil velike blazinice 10x10 mm za usmerjanje spajkalnih kablov za priključke +v -v motorA in motorB namesto vijačnih sponk itd. te blazinice. življenje bi bilo lažje, če bi te blazinice na nasprotni strani plošče postavila proti hladilnikom

Moral bi povečati velikost vias za diode s prostim kolesom skozi luknje. posledično so ti zdaj nameščeni na površino (bodite pozorni na velikost paketa

pretvorite svoj dizajn v datoteko Gerber in ga pošljite svojemu najljubšemu izdelovalcu tiskanih vezij, priporočam JLCPCB, zame so opravili dobro delo in po razumnih cenah

5. korak: Montirajte in PRESKUSITE TABO !

Zdaj imate svoje dele in tiskane vezje, čas je za sestavo in spajkanje, morda uro ali dve

najprej preverite, ali imate vse dele in ali je vaše tiskano vezje v dobrem stanju, zberite skupaj svoja orodja. osnove boste potrebovali spajkalnik spajkalnik tweezer spojni spajkalnik in / ali klešče za spajkanje

kot sem rekel, deli 0805 niso preveč težki, začnite z najmanjšimi komponentami, prvi upori, kape, diode, nato pa IC namestite Arduino neposredno ali z glavami za odstranljivost, namestite glave

PRESKUSITE TABLO NA KRATKA VEZA

zdaj naložite utripajočo skico na Arduino in odklopite USB ter napajajte ploščo iz baterije ali napajalnika, da zagotovite, da regulator deluje pravilno, zadnji namestite MOSFET

PRESKUSITE TABLO NA KRATKA VEZA

naložite gonilniško programsko opremo in napajajte ploščo s trenutnega omejenega napajanja, recimo 100mA bi moralo biti dovolj želimo zagotoviti H-most v vseh državah, da zagotovimo, da ne pride do preboja. če obstaja napajanje, bo trenutna omejitev in plošča se bo verjetno izklopil zaradi nizke napetosti

vaša plošča je zdaj pripravljena za vožnjo motorja ali 2