DIY Mataas na Kasalukuyang Driver ng Motor (h-tulay): 5 Mga Hakbang

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:13

Ang proyekto ay upang i-upgrade ang mga motor at elektronikong ito sa Power Wheels kids quad bike. Hindi nakakonekta sa pagganap ng 12V mini-quad na ito. binalak naming mag-upgrade sa isang 24v system na may 2 bagong traxxis 775 na brush na motor matapos ang pagsasaliksik sa mga magagamit na komersyal na mga board ng driver ng motor at paghanap na ang karamihan ay alinman sa wimpy (tingnan ang kasama ang larawan sa paghahambing) o sa halip mahal nagpasya akong mag-disenyo ng isang simpleng solusyon na batay sa Arduino.

24v minimum

pagkontrol ng bi-directional motor

Pagkontrol ng PWM

nasusukat na mataas na kasalukuyang may kakayahang (100AMP)

kaunting mga sangkap

5v stepdown para sa lohika

pakiramdam ng boltahe ng baterya

adruino nano controler

pag-access sa mga input para sa mga tiyak na gamit (throttle [kabilang ang pang-itaas at ibabang trim], direksyon, paganahin, 1extra)

pag-access sa mga hindi nagamit na pin para sa mga output (na humantong)

ang malinaw na solusyon ay ang paggamit ng mosfet based H-bridge circuit

ipapakita ko sa iyo kung paano ko dinisenyo at itinayo ang aking mataas na kasalukuyang driver ng H-bridge

Hakbang 1: Maghanap ng isang H-bridge Driver IC

ang H-bridge driver IC ay ang maliit na tilad sa pagitan ng Arduino at ng mga output ng MOSFET. ang IC na ito ay tumatagal ng TAAS / Mababang signal mula sa Arduino at naglalabas ng parehong boosted signal upang himukin ang mga pintuan ng MOSFET, partikular na ang pinakamahalagang pagpapaandar nito ay upang madagdagan ang boltahe sa mataas na fets sa itaas ng VCC (baterya + input) na nagpapahintulot sa paggamit ng lahat Ang mga N-MOSFET na ang ilang mga drayber ay mayroon ding espesyal na circuitry upang maiwasan ang pag-shoot (kapag ang 2 fets ay lumikha ng isang direktang maikling circuit patungo sa lupa na sinisira ang mga fets.) Kalaunan ay naayos ako sa NXP MC33883 Buong H-bridge driver na ICchosen sapagkat - nagsasama ito ng 2 kalahating tulay (kaya nangangailangan lang ako ng 1 IC) - built-in na mataas na gilid na charge-pump- nangangailangan lamang ng 7 karagdagang mga sangkap (kasama ang protection circuit) - nagpapatakbo na may 5.5-60V input (na may ilalim at higit na volt lockout) -1amp peak drive kasalukuyang

negativesa sa kasamaang palad ay walang shoot sa pamamagitan ng proteksyon (kaya dapat gawin sa software at subok na may kasalukuyang limitadong suplay ng kuryente) ay nangangailangan ng 5 signal ng input na mas mahal sa $ 8.44 bawat isa sa mouserhttps://nz.mouser.com/ProductDetail/NXP-Freescale/…datasheet https://nz.mouser.com/datasheet/2/302/MC33883-1126…

sa pag-iisip na chip na ito, maaari na nating idisenyo ang aming circuit sa paligid nito

Hakbang 2: Disenyo ng Circuit

gagamitin namin ang online tool na EASYEDA (easyeda.com) upang idisenyo ang circuit (hindi kaakibat ngunit ang tool ay gumagana nang maayos at madaling pag-order ng PCB sa pamamagitan ng JLCPCB.com) Mula sa datasheet para sa driver ng MC33883, mahahanap natin ang application eskematiko (na may panlabas na proteksyon circuit) kopyahin namin ang circuit na ito dahil hindi namin kailangang likhain muli ang gulong dito gamitin lamang ang inirekumendang layout at inirekumendang mga halaga ng capacitor, idaragdag namin ang 18v zener diode at capacitors upang makuha ang boltahe na pinagmulan ng gate sa ibaba ng tipikal na MOSFET 20v max Vgs

Ang isang pagkakaiba na idaragdag namin sa circuit ay ang opsyonal na paralleled MOSFETs upang madagdagan ang kasalukuyang kakayahan upang gawin ito kailangan lang nating matiyak na mayroon kaming isang risistor sa gate ng bawat FET. na may parallel FETs na ito risistor ay tumutulong na balansehin ang pagkarga at paglipat ng mga katangian ng parallel pares (saliksik pa para sa mataas na pagkarga upang maiwasan ang mga isyu)

Mga pagpapasya na gagawin..max boltahe? Nagpapatakbo ako ng 24v, kaya maaari kong itali ang VCC at VCC2 ng aking mc33883 chip na magkasama (ang limitasyon sa vcc2 ay 28v ngunit maaari akong magkaroon ng magkakahiwalay na supply at magkaroon ng isang maximum VCC boltahe ng 60v) Paano papalakasin ang Arduino? Nagpunta ako kasama ang isang maliit na 5v 500mA switching regulator na kung saan ay prebuilt sa isang pcb na may 3 pinswhich na nagpapatakbo sa pagitan ng 6.5-36v perpekto!. Https: //nz.mouser.com/ProductDetail/490-VXO7805-50… lahat ng kailangan kong gawin ay magdagdag ng isang polarity protection diode, input at output capacitors. tapos na

Nais kong makuha ang boltahe ng baterya at i-shut down kapag mababa ito kaya isang voltner divider upang limitahan ang boltahe sa aking mga pin na Arduino. 8 resistor pads 2paralled at 4 series loos tulad nito + == | == - nangangahulugan ito na madali kong mai-configure ito nang iba nang walang mga tukoy na halaga at 2 digital (o pwm) para sa mababang bahagi ng FETs at kailangan din namin ng 1 linya para sa driver na maaari kang magarbong sa ilang uri ng NAND gate logic (at marahil sa pagkaantala) para sa pag-shoot ng hardware sa pamamagitan ng proteksyon kung kailangan mo ito.

Mga input na pinili ko upang magamit ang lahat ng mga input ng Analog para sa throttle, paganahin, direksyon, at pag-trim ng higit sa lahat upang matiyak na sila ay magagamit at nasira lahat ay may mga pad para sa pulldown resistors at isang magagamit na 5v pin at gumagana ang mga input bilang aktibo kapag mataas. (Kung paganahin ang ang linya ay aktibo mababa at ang throttle ay natigil kung ang 5v wire ay nasira ang mga motor ay patuloy na tatakbo)

Nagsama ako ng isang 5pin + ground output header para sa LED baterya tagapagpahiwatig / pag-access sa mga pin (natitirang mga digital na pin) kasama din ay isang header para sa huling natitirang PWM pin (isang tala sa PWM pinili ko upang ilagay ang mataas na fets sa gilid, mababang bahagi fets, at Ang output ng PWM bawat isa sa magkakahiwalay na mga channel ng timer ng Arduino na dapat itong payagan akong maglaro sa mga timer nang iba at iba pa.)

Hakbang 3: Pagpili ng Component

para sa board na ito, napagpasyahan kong pumunta na higit sa lahat ang mga mount mount sangkap na soldering smd ay hindi masyadong mahirap kung pipiliin mo nang matalino ang iyong aparato..

ang ilang mga tao ay nagsabi na 0603 ay hindi masyadong masama ngunit nagsisimula itong itulak ang limitasyon.

ang mga glass zener ay nakita kong medyo nakakalito sa pagmamaniobra

Listahan ng bahagi mula sa lakas hanggang sa driver hanggang sa digital (kung ano ang ginamit ko)

8x TO220 N-ch mosfets 60V 80A IPP057N06N3 G4x 1N5401-G pangkalahatang layunin na kapangyarihan diode 100v 3A (200A rurok) (ang mga ito ay mali dapat kong ginamit ang mga Schottky diode tingnan kung paano sila pumupunta) 8x 0805 50ohm resistor2x 0805 10ohm resistor2x 0805 10nF 50V ceramic (proteksyon circuit)

2x 18v zener diode 0.5W ZMM5248B (protection circuit) 1x nxp MC33883 H-bridge gate driver1x 0805 33nF 50V ceramic capacitor (para sa driver)

2x 0805 470nF 50V ceramic capacitor (para sa driver)

1x generic through-hole polarity protection diode (mayroon na nito) 1x 3pin dc / dc converter max 36vin 5v out VXO7805-500

3x smd 10uF 50V 5x5.3mm electrolytic capacitor3x 0805 1uF 50V ceramic capacitor (5v logic circuit)

9x 0805 10k resistor (pulldowns at voltage divider na naka-configure upang gawing 15k) 4x 0803 3k risistor (naka-configure na serye kahilera upang manatili 3k.. isang basurang alam ko) 2x 10k through-hole trimmer potentiometers1x Arduino nanovarious header, heatsinks, iba pang mga item tulad ng switch, potentiometer atbp

Inorder ko ang aking mga piyesa mula sa mouser.com at nag-order ng karamihan sa mga bahagi sa maraming 10 at nagdagdag ng maraming iba pang mga bahagi sa isang kabuuang nz $ 60 upang makakuha ng libreng pagpapadala sa New Zealand (pag-save ng ~ nz $ 30)

Kabuuang gastos ng bahagi ng pagbuo ng humigit-kumulang na US $ 23 + (kahit anong bibilhin mo ng labis upang makakuha ng mas mahusay na deal BUY BULK) + pcb

Hakbang 4: DESIGN ng PCB

Napili namin ngayon ang mga sangkap at inaasahan namin ang mga ito sa paraan na makukumpirma namin ang mga pakete ng sangkap sa eskematiko at simulang i-layout ang aming layout ng boardPCB ay isang form ng sining at hindi ko susubukang turuan ito. Subukan ang youtube para doon. Ang magagawa ko ay ituro ang mga pagkakamali ko sa pisara na ito

Inilagay ko ang aking mga mosfet na pahalang na dinisenyo ko ang aking H-tulay upang gumana sa aking nakaplanong solusyon sa heatsink at bilang isang resulta, mayroon akong mga bakas ng kuryente na kung saan ay mas makitid kaysa sa nais kong maging sila. Bayaran ko sa pamamagitan ng pagdodoble ng mga bakas sa ilalim na bahagi ng board at alisin ang solder mask na maaari kong magdagdag ng solder upang madagdagan ang kasalukuyang mga koneksyon sa Power. Napagpasyahan kong gumamit ng malalaking 10x10mm pad upang idirekta ang mga cable ng solder para sa + v -v motorA at motorB na mga koneksyon kaysa sa mga terminal ng tornilyo atbp (Napagtanto kong kakailanganin ko ang mekanikal na kaluwagan ng pilit) subalit dahil sa aking malalaking heatsinks magiging mahirap na maghinang ang mga cable sa ang mga pad na ito. mas madali ang buhay kung inilagay ko ang mga pad na ito sa kabaligtaran ng board sa heatsinks

Dapat kong nadagdagan ang laki ng vias para sa mga through-hole freewheel diode. bilang isang resulta, ang mga ito ngayon ay naka-mount sa ibabaw (bigyang pansin ang iyong mga laki ng package

i-convert ang iyong disenyo sa isang Gerber file at ipadala ito sa iyong paboritong tagagawa ng PCB maaari kong inirerekumenda ang JLCPCB gumawa sila ng isang magandang trabaho para sa akin at makatuwirang presyo

Hakbang 5: Assembly at TEST THE BOARD !

Ngayon ay mayroon ka ng iyong mga bahagi at PCB sa oras nito upang magtipon at mag-soldertake marahil isang oras o 2

una, suriin mayroon ka ng lahat ng mga bahagi at ang iyong PCB ay nasa mabuting kalagayan na tipunin ang iyong mga tool. pangunahing kaalaman kailangan mo ng paghihinang na ironsolder

tulad ng sinabi ko 0805 na mga bahagi ay hindi masyadong mahirap magsimula sa pinakamaliit na mga bahagi ng firstresistors, takip, diodesthen IC i-install ang Arduino alinman sa direkta o sa mga header para sa kakayahang matanggal i-install ang mga header

SUSURIN ANG LABAN PARA SA MAIKLING CIRCUITS

i-load ngayon ang blink sketch sa Arduino at i-unplug ang USB at i-power ang board mula sa isang baterya o power supply upang matiyak na ang seksyon ng regulator ay gumagana nang tama i-install ang huling mosfets

SUSURIN ANG LABAN PARA SA MAIKLING CIRCUITS

mag-upload ng software ng driver at bigyan ng lakas ang board mula sa isang kasalukuyang limitadong supply na nagsasabing 100mA ay dapat na nais na matiyak na ang H-tulay sa lahat ng mga estado upang matiyak na walang kaganapan ng shoot-through. kung mayroong supply ay agad na kasalukuyang limitasyon at ang board ay malamang na patayin dahil sa mababang boltahe

handa na ang iyong board na magmaneho ng motor o 2