DIY High Current Motor Driver (h-silta): 5 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:02

Projektin tarkoituksena on päivittää tämän Power Wheelsin lasten mönkijän moottorit ja elektroniikka. Suunnittelimme päivittämistä 24 voltin järjestelmään kahdella uudella traxxis 775 -harjatulla moottorilla tutkittuamme kaupallisesti saatavilla olevia moottorinohjainkortteja ja huomatessamme, että suurin osa niistä oli joko hämärää (katso mukana oleva vertailukuva) tai melko kalliita, ja päätin suunnitella yksinkertaisen Arduino -pohjaisen ratkaisun.

24v vähintään

kaksisuuntainen moottorin ohjaus

PWM -ohjaus

skaalautuva suurvirtainen (100AMP)

minimaaliset komponentit

5v askel logiikalle

akun jännitteen tunnistus

adruino nano -ohjain

pääsy tiettyihin käyttötarkoituksiin (kaasu [mukaan lukien ylä- ja alareuna], suunta, käyttöönotto, 1 lisä)

pääsy käyttämättömiin nastoihin lähtöihin (led -ulos)

ilmeinen ratkaisu on käyttää mosfet-pohjaista H-siltapiiriä

näytän sinulle, kuinka suunnittelin ja rakensin suurvirtaisen H-silta-ohjaimen

Vaihe 1: Etsi H-siltaohjaimen IC

H-sillan ohjainpiiri on siru Arduinon ja MOSFET-lähdön välillä. tämä IC ottaa HIGH/LOW -signaaleja Arduinolta ja lähettää saman tehostetun signaalin MOSFET -porttien ajamiseen, erityisesti sen tärkein tehtävä on lisätä jännitettä korkeille sivusuojille VCC: n (akku + tulo) yläpuolelle, mikä mahdollistaa kaikkien N-MOSFET-laitteilla joillakin kuljettajilla on myös erityinen piiri, joka estää läpäisyn (kun 2 fetsia muodostaa suoran oikosulun maahan, joka tuhoaa fets.) joten tarvitsen vain yhden IC: n)-sisäänrakennettu korkean sivun latauspumppu-vaatii vain 7 lisäkomponenttia (mukaan lukien suojapiiri)-toimii 5,5-60 V: n tulolla (ali- ja ylijännitesulku) -1 ampeerin huippuvirta

negatiivitvalitettavasti ei ole ampumissuojaa (joten se on tehtävä ohjelmistolla ja testattava nykyisellä rajoitetulla virtalähteellä) vaatii 5 tulosignaalia, joka on kalliimpaa hintaan 8,44 dollaria kukin mouserissa https://nz.mouser.com/ProductDetail/NXP-Freescale/…datasheet

tämän sirun mielessä voimme nyt suunnitella piirimme sen ympärille

Vaihe 2: Piirin suunnittelu

käytämme verkkotyökalua EASYEDA (easyeda.com) piirin suunnitteluun (ei liitetty, mutta työkalu toimii hyvin ja PCB: n tilaaminen on helppoa JLCPCB.comin kautta) MC33883 -ohjaimen tietolomakkeesta löydät sovelluksen kaavion kopioimme tämän piirin, koska meidän ei tarvitse keksiä pyörää uudelleen täällä, käytä vain suositeltua ulkoasua ja suositeltuja kondensaattoriarvoja, lisäämme 18 voltin zener-diodit ja kondensaattorit kattaaksesi portin lähdejännitteen alle tyypillisen MOSFET 20v: n max Vgs

Yksi ero, jonka lisäämme piiriin, on valinnaiset rinnakkaiset MOSFET -laitteet, jotka lisäävät virrankulutusta, jotta voimme tehdä tämän, meidän on vain varmistettava, että meillä on vastus jokaisen FET: n portilla. rinnakkaisten FET -laitteiden kanssa tämä vastus auttaa tasapainottamaan rinnakkaisparin kuormitusta ja kytkentäominaisuuksia (tutkimalla lisää korkeasta kuormituksesta ongelmien välttämiseksi)

Tehdyt päätökset … max jännite? Minulla on käytössä 24 volttia, joten voin sitoa mc33883 -sirun VCC: n ja VCC2: n yhteen (vcc2: n raja on 28 V, mutta minulla voi olla erillinen syöttö ja enintään 60 VCC: n jännite) Menin pienellä 5v 500mA kytkinsäätimellä, joka on valmiiksi rakennettu piirilevylle, jossa on 3 nastaa, joka toimii välillä 6,5-36v täydellinen! Http://nz.mouser.com/ProductDetail/490-VXO7805-50… lisää napaisuussuojadiodi, tulo- ja lähtökondensaattorit. tehty.

Haluan saada akun jännitteen ja sammuttaa sen, kun se on alhainen, joten jännitteenjakaja rajoittaa jännitteen Arduino -nastoihini. 8 vastuslevyä 2 rinnakkaista ja 4 sarjan loosia kuten tämä ja 2 digitaalista (tai pwm) matalan puolen FET -laitteille, ja tarvitsemme myös 1 mahdollistavan linjan kuljettajalle, jota voit saada hienostuneeksi jonkinlaisella NAND -porttilogiikalla (ja ehkä viiveellä) laitteiston ampumiseen suojauksen kautta, jos tarvitset sitä.

Tulot Valitsin käyttämään kaikkia analogisia sisääntuloja kaasulle, käyttöönotolle, suunnalle ja trimmaukselle pääasiassa varmistaakseen, että ne olivat saatavilla ja jakautuneet. linja oli aktiivinen matalalla ja kaasu jumissa, jos 5 voltin johto katkesi, moottorit kävivät jatkuvasti)

Mukana oli 5 -nastainen +maadoituslähtöotsikko LED -akun ilmaisimelle/ pääsy nastoihin (jäljellä olevat digitaaliset nastat). PWM -ulostulo kukin Arduinon erillisillä ajastinkanavilla, jotta voin pelata ajastimilla eri tavalla jne.)

Vaihe 3: Komponenttien valinta

tälle levylle päätin mennä pääasiassa pinta -asennuskomponenttien kanssa, juottaminen smd ei ole liian vaikeaa, jos valitset laitteesi viisaasti. 805 -kokoiset komponentit vastuksille ja kondensaattoreille ovat melko yksinkertaisia juottaa ilman mikroskoopin apua ja käsittelyyn tarvitaan vain pinsettejä.

Jotkut sanovat, että 0603 ei ole huono, mutta se alkaa ylittää rajaa.

lasi zenerit Löysin hieman hankala ohjata

Komponenttiluettelo virtasta ohjaimeen digitaaliseen (mitä käytin)

8x TO220 N-ch mosfets 60V 80A IPP057N06N3 G4x 1N5401-G yleiskäyttöinen tehodiodi 100v 3A (huippu 200A) (nämä ovat vääriä, minun olisi pitänyt käyttää Schottky-diodeja, katso miten ne menevät) 8x 0805 50ohm vastus2x 0805 10ohm vastus2x 0805 10nF 50V (suojapiiri)

2x 18V zener-diodi 0,5W ZMM5248B (suojapiiri) 1x nxp MC33883 H-siltaportin ohjain 1x 0805 33nF 50V keraaminen kondensaattori (ohjaimelle)

2x 0805 470nF 50V keraaminen kondensaattori (ohjaimelle)

1x yleinen läpivientireiän napaisuussuojadiodi (oli jo olemassa)

3x smd 10uF 50V 5x5.3mm elektrolyyttikondensaattori 3x 0805 1uF 50V keraaminen kondensaattori (5v logiikkapiirit)

9x 0805 10k vastus (alasveto ja jännitteenjakaja 15k) potentiometri jne

Tilasin osani mouser.com -sivustolta ja tilasin suurimman osan osista 10 kpl ja lisäsin useita muita osia yhteensä 60 dollariin saadakseni ilmaisen toimituksen Uuteen -Seelantiin (säästää ~ 30 dollaria)

Rakennuskomponentin kokonaiskustannukset noin US $ 23 +(mitä ostat ylimääräistä paremman tarjouksen hankkimiseksi BUY BULK) +PCB

Vaihe 4: PCB -SUUNNITTELU

Nyt olemme valinneet komponentit ja toivottavasti saamme ne matkalla, jotta voimme vahvistaa komponenttipaketit kaaviossa ja aloittaa asettelun piirilevyllemme. PCB -asettelu on taidemuoto, jota en aio yrittää opettaa. Kokeile youtubesta sitä varten. Mitä voin tehdä, on osoittaa virheeni tällä palstalla

Laitoin mosfetit vaakasuoraan Suunnittelin H-siltani toimimaan suunnitellun jäähdytyselementtiratkaisuni kanssa, ja sen seurauksena minulla on tehojälkiä, jotka ovat huomattavasti kapeampia kuin haluaisin niiden olevan. Korjasin kaksinkertaistamalla jäljet levyn alareunaan ja poistamalla juotosmaskin, jotta voisin lisätä juotetta virrankulutuksen lisäämiseksi. Päätin käyttää suuria 10x10 mm: n tyynyjä +v -v -moottorin A ja moottoriB -liitäntöjen juotoskaapeleiden ohjaamiseen ruuviliittimien jne. Sijaan (ymmärrän, että tarvitsen mekaanista vedonpoistoa). nämä tyynyt. elämä olisi helpompaa, jos olisin sijoittanut nämä lautaset jäähdytyselementtien vastakkaiselle puolelle

Minun olisi pitänyt lisätä läpivientiaukon vapaan pyörän diodien läpivientejä. Tämän seurauksena nämä ovat nyt pinta -asennettavia (kiinnitä huomiota pakkauskoosi

muunna mallisi Gerber -tiedostoksi ja lähetä se suosikki PCB -valmistajallesi. Voin suositella JLCPCB: tä, he tekivät hyvää työtä minulle ja kohtuuhintaisia

Vaihe 5: Kokoonpano ja TESTAA LEVY

Nyt sinulla on osat ja piirilevyt, kun on aikaa koota ja tehdä aikaa ehkä tunti tai 2

tarkista ensin, että sinulla on kaikki osat ja että piirilevysi on hyvässä kunnossa. Kerää työkalut yhteen. perusasiat tarvitset juotosraudat liuotinruuvit

Kuten sanoin, 0805 -osat eivät ole liian vaikeita aloittaa pienimmillä komponenteilla ensin vastukset, korkit, diodit ja sitten IC asentaa Arduinon joko suoraan tai irrotettavien otsikoiden avulla asenna otsikot

TESTAA HALLITUS LYHYT VIRRAT

lataa nyt vilkkuva luonnos Arduinolle ja irrota USB -pistoke ja kytke levy akkuun tai virtalähteeseen varmistaaksesi, että säätöosa toimii oikein Asenna mosfets viimeiseksi

TESTAA HALLITUS LYHYT VIRRAT

lataa ohjainohjelmisto ja kytke kortti virtalähteeksi nykyisestä rajoitetusta tarjonnasta sanoen, että 100 mA: n pitäisi olla riittävästi haluamme varmistaa H-sillan kaikissa osavaltioissa, jotta varmistetaan, että ei tapahdu ampumista. jos on tarjonta välittömästi virtaraja sammuu todennäköisesti matalan jännitteen vuoksi

korttisi on nyt valmis ajamaan moottoria tai 2