DIY Yüksək Akım Motor Sürücüsü (h körpüsü): 5 addım

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:46

Layihə, bu Power Wheels uşaq quad velosipedinin motorlarını və elektronikasını təkmilləşdirməkdir. Satışa çıxarılan motor sürücü lövhələrini araşdırdıqdan və əksəriyyətinin bir qədər çaşqın olduğunu (müqayisə fotoşəkilinə baxın) və ya daha bahalı olduğunu öyrəndikdən sonra 2 yeni traxxis 775 fırçalanmış mühərriklə 24v sisteminə yüksəltməyi planlaşdırdıq və sadə bir Arduino əsaslı həll hazırlamağa qərar verdim.

Minimum 24v

iki istiqamətli motor idarəetməsi

PWM nəzarəti

ölçeklenebilir yüksək cərəyan qabiliyyəti (100AMP)

minimal komponentlər

Məntiq üçün 5v addım

batareya gərginliyi hissi

adruino nano nəzarətçi

xüsusi məqsədlər üçün girişlərə giriş (qaz (yuxarı və aşağı trim daxil olmaqla), istiqamət, imkan, 1 əlavə)

Çıxışlar üçün istifadə olunmamış pinlərə giriş (çıxarıldı)

aydın həll, mosfet əsaslı H-körpü sxemindən istifadə etməkdir

Yüksək cari H-körpü sürücümü necə dizayn etdiyimi və qurduğumu sizə göstərəcəyəm

Addım 1: H-körpü Sürücü IC tapın

H-körpü sürücüsü IC, Arduino və MOSFET çıxışları arasındakı çipdir. bu IC, Arduinodan YÜKSEK/DÜŞÜK siqnalları alır və MOSFET qapılarını idarə etmək üçün eyni gücləndirilmiş siqnalı çıxarır, xüsusən də onun ən vacib funksiyası VCC -nin (batareya + giriş) üstündəki yüksək yan fetlərə olan gərginliyi artırmaqdır. N-MOSFET-lərdə bəzi sürücülərin vurulmasının qarşısını almaq üçün xüsusi bir dövrə də var (2 fet torpağı yerə vuraraq birbaşa qısa qapanma yaratdıqda). Nəhayət NXP MC33883 Tam H körpü sürücüsü ICchosen-ə yerləşdim, çünki-2 yarım körpüdən ibarətdir buna görə yalnız 1 IC lazımdır)-quraşdırılmış yüksək yan yükləmə pompası-yalnız 7 əlavə komponent tələb edir (qoruyucu dövrə daxil olmaqla)-5.5-60V girişi ilə işləyir (aşağı və yuxarı voltlu kilidləmə ilə) -1amp pik sürücü cərəyanı

neqativlər təəssüf ki, qorunma yolu ilə çəkilmir (buna görə də proqram təminatında edilməli və cari məhdud enerji təchizatı ilə sınaqdan keçirilməlidir) mouser-də hər biri 8.44 dollara başa gələn 5 giriş siqnalı tələb edirhttps://nz.mouser.com/ProductDetail/NXP-Freescale/…datasheet

Bu çip nəzərə alınmaqla, indi ətrafımızdakı dövrəni dizayn edə bilərik

Addım 2: Dövrə Dizaynı

Dövrü dizayn etmək üçün onlayn EASYEDA (easyeda.com) alətindən istifadə edəcəyik (əlaqəsi yoxdur, lakin alət yaxşı işləyir və JLCPCB.com vasitəsilə PCB -nin asan sifarişi) MC33883 sürücüsü üçün məlumat cədvəlindən tətbiqin sxemini tapa bilərik (xarici ilə) qoruma dövrəsi) bu dövrəni kopyalayacağıq, çünki təkəri burada yenidən kəşf etməyimizə ehtiyac yoxdur, sadəcə tövsiyə olunan düzeni və tövsiyə olunan kondansatör dəyərlərini istifadə edin, tipik MOSFET 20v-dən aşağı olan qapı mənbəyi gərginliyini bağlamaq üçün 18v zener diodlarını və kondansatörlərini əlavə edəcəyik. maksimum Vgs

Dövrə əlavə edəcəyimiz bir fərq, cari qabiliyyəti artırmaq üçün isteğe bağlı paralel MOSFET -lərdir ki, bunu etmək üçün hər FET -in qapısında bir rezistorun olmasını təmin etməliyik. paralel FETs ilə bu müqavimət paralel cütün yükünü və keçid xüsusiyyətlərini balanslaşdırmağa kömək edir (problemlərin qarşısını almaq üçün yüksək yükləmə üçün daha çox araşdırma aparın)

Veriləcək qərarlar..max gərginliyi? 24v işləyirəm, buna görə mc33883 çipimin VCC və VCC2 -ni bir -birinə bağlaya bilərəm (vcc2 -dəki limit 28v -dir, amma ayrı bir təchizata sahib ola bilərəm və maksimum 60V VCC gərginliyinə sahib ola bilərəm) Arduino -nu necə gücləndirmək olar? 6.5-36v arasında mükəmməl işləyən 3 pinli bir pcb üzərində əvvəlcədən qurulmuş kiçik bir 5v 500mA keçid tənzimləyicisi ilə getdim!. Https: //nz.mouser.com/ProductDetail/490-VXO7805-50… bir polarite qoruma diyotu, giriş və çıxış kondansatörləri əlavə edin. bitdi.

Batareya gərginliyini ala bilmək və Arduino pinlərimdəki gərginliyi məhdudlaşdırmaq üçün aşağı olduqda bir gərginlik bölücüsünü bağlamaq istəyirəm. 8 rezistor yastığı 2paralled və bu kimi 4 seriyalı boşluqlar +== | ==- bu, xüsusi dəyərlərə malik olmadan asanlıqla fərqli şəkildə konfiqurasiya edə biləcəyim mənasına gəlir. və aşağı tərəfli FETs üçün 2 rəqəmsal (və ya pwm) və ehtiyac duyarsanız qoruma vasitəsi ilə aparat çəkilişləri üçün bir növ NAND qapısı məntiqi (və bəlkə də gecikmə ilə) əldə edə biləcəyiniz sürücü üçün 1 imkan xəttinə ehtiyacımız var.

Bütün Analog girişləri qaz, aktivləşdirmək, istiqamətləndirmək və düzəltmək üçün əsasən mövcud olduqlarını və qırıldıqlarını təmin etmək üçün istifadə etməyi seçdim, hamısının açılan rezistorlar üçün yastıqları və 5v pin mövcuddur və girişlər yüksək olduqda aktiv olaraq işləyir. xətt aktiv idi və 5v teli qırılarsa qazlar sıxışdı, motorlar davamlı olaraq işləyəcəkdi)

LED batareya göstəricisi/ pinlərə (qalan rəqəmsal pinlərə) giriş üçün 5pin +torpaq çıxış başlığı da daxil olmaqla, son qalan PWM pin üçün bir başlıq da var (PWM haqqında bir qeyd, yüksək tərəfli, aşağı tərəfli və PWM -in hər biri Arduinonun ayrı -ayrı taymer kanallarında çıxır, bu da taymerlərlə fərqli oynamağımı və s.)

Addım 3: Komponent Seçimi

Bu lövhə üçün, əsasən cihazları ağıllı seçsəniz, səth montaj komponentləri ilə getmək qərarına gəldim smd çox çətin deyil. Rezistorlar və kondansatörler üçün 805 ölçülü komponentlər mikroskopun köməyi olmadan lehim etmək üçün olduqca sadədir və işləmək üçün yalnız cımbız lazımdır..

Bəzi insanlar 0603 -ün çox da pis olmadığını söyləyirlər, amma bu həddi aşmağa başlayır.

şüşə zeners manevr etmək üçün bir az çətin tapdım

Gücdən sürücüyə rəqəmsal olan komponent siyahısı (istifadə etdiyim)

8x TO220 N-ch mosfets 60V 80A IPP057N06N3 G4x 1N5401-G ümumi təyinatlı güc diodu 100v 3A (200A zirvəsi) (bunlar səhvdir, Schottky diodlarından necə istifadə etdiyini görməli idim) 8x 0805 50ohm müqavimət 2x 0805 10ohm rezistor 50V 0805 10n (qoruyucu dövrə)

2x 18v zener diodu 0.5W ZMM5248B (qoruyucu dövrə) 1x nxp MC33883 H-körpü qapısı sürücüsü 1x 0805 33nF 50V keramika kondansatörü (sürücü üçün)

2x 0805 470nF 50V keramika kondansatörü (sürücü üçün)

1x ümumi delikli polarite qoruma diyotu (artıq var idi) 1x 3pin dc/dc çevirici max 36vin 5v VXO7805-500

3x smd 10uF 50V 5x5.3mm elektrolitik kondansatör 3x 0805 1uF 50V keramika kondansatörü (5v məntiq sxemləri)

9x 0805 10k müqavimət (açılan yerlər və gərginlik bölücü 15k etmək üçün qurulmuşdur) 4x 0803 3k müqavimət (3k qalmaq üçün paralel olaraq konfiqurasiya edilmiş seriya) 2x 10k delikli trimmer potensiometrləri potensialiometr və s

Mouser.com -dan hissələrimi sifariş etdim və əksər hissələri 10 -dan çox sifariş etdim və Yeni Zelandiyaya pulsuz çatdırılma əldə etmək üçün 60 $ -ya bir neçə digər hissə əlavə etdim (~ 30 dollar qənaət)

Təxminən 23 ABŞ dolları dəyərində quruluşun ümumi komponenti +(daha yaxşı satın almaq üçün əlavə olaraq nə alırsınızsa, BULKA SATIN ALIN) +pcb

Addım 4: PCB TASARIMI

İndi komponentləri seçdik və inşallah komponent paketlərini sxematik şəkildə təsdiqləyə biləcəyimiz və boardumuza düzəltməyə başlaya biləcəyimiz yola sahibik Bunun üçün youtube -u sınayın. Nə edə bilərəmsə, bu lövhədəki səhvlərimi qeyd etməkdir

Mosfetlərimi üfüqi qoydum, H körpümü planlaşdırdığım soyuducu həlli ilə işləyəcəyim üçün hazırladım və nəticədə istədiyimdən xeyli dar olan güc izlərim var. Lövhənin alt tərəfindəki izləri iki qat artıraraq və lehim maskasını çıxarıb cari idarəetmə gücünü artırmaq üçün lehim əlavə edə biləcəyimi ödədim. Vidalı terminallardan daha çox +v -v motorA və motorB əlaqələri üçün lehim kabellərini yönləndirmək üçün böyük 10x10 mm yastiqciqlar istifadə etmək qərarına gəldim (mexaniki gərginliyin aradan qaldırılmasına ehtiyacım olduğunu başa düşürəm), amma böyük soyuducularıma görə kabelləri lehimləmək çətin olacaq bu yastiqciqlar. lövhənin əks tərəfindəki bu yastıqları soyuduculara yerləşdirsəydim həyat daha asan olardı

Çuxurlu sərbəst dönən diodlar üçün viyasaların ölçüsünü artırmalıydım. Nəticədə bunlar artıq səthə quraşdırılmışdır (paket ölçülərinizə diqqət yetirin

dizaynınızı bir Gerber faylına çevirin və sevdiyiniz PCB istehsalçısına göndərin, JLCPCB -ni tövsiyə edə bilərəm, mənim üçün yaxşı bir iş gördülər və münasib qiymətə

Addım 5: Lövhəni yığın və sınayın

İndi hissələriniz və PCB -ləriniz var və bir və ya iki saat ərzində yığmaq və satmaq vaxtıdır

Birincisi, bütün hissələrinizin olduğunu və PCB -nin yaxşı vəziyyətdə olduğunu yoxlamaq üçün alətlərinizi toplayın. Əsaslara lehimləmə dəmirli qaynaqlı qaynaq fitili və ya lehim əmzikli kəsici kəlbətin lazımdır.

Dediyim kimi, 0805 hissələri ən kiçik komponentlərlə əvvəlcə müqavimət, qapaq, diodadaha sonra IC Arduino -nu birbaşa və ya çıxarıla bilən başlıqlarla başlıqları quraşdırın

QISA DEVRİLƏR ÜÇÜN KARTINI TEST EDİN

İndi Arduinoya yanıb -sönmə eskizini yükləyin və USB -ni ayırın və tənzimləyici hissəsinin düzgün işlədiyini təmin etmək üçün kartı batareyadan və ya enerji təchizatı ilə təchiz edin

QISA DEVRİLƏR ÜÇÜN KARTINI TEST EDİN

Sürücü proqramını yükləyin və mövcud məhdud bir təchizatdan lövhəni gücləndirin, 100 mA-nın çox olması lazım olduğunu söyləyin, bütün ştatlarda H-körpüsünü təmin etmək istəyirik. aşağı gərginlik səbəbiylə sönəcək

lövhəniz indi bir motor və ya 2 sürməyə hazırdır