Contrôleur de vitesse DIY 2000 Watts PWM : 8 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:08

J'ai travaillé sur la conversion de mon vélo en vélo électrique à l'aide d'un moteur à courant continu pour mécanisme de porte automatique et pour cela, j'ai également fabriqué une batterie d'une puissance nominale de 84 V CC.

Nous avons maintenant besoin d'un contrôleur de vitesse qui peut limiter la quantité d'énergie fournie au moteur par la batterie. La plupart des contrôleurs de vitesse disponibles en ligne ne sont pas conçus pour une tension aussi élevée, j'ai donc décidé d'en construire un pour moi-même. C'est donc ce que sera ce projet, concevoir et construire un contrôleur de vitesse PWM personnalisé pour contrôler la vitesse des moteurs à courant continu à grande échelle.

Étape 1: Outils Matériels et compétences

Pour ce projet, vous avez besoin d'outils de soudure de base tels que:

• Un fer à souder
• Ventouse
• Pinces et brucelles

Le schéma, les fichiers Gerber et la liste des composants sont disponibles ici.

Étape 2: Conception du contrôleur de vitesse

Puisque nous visons à contrôler la vitesse d'un moteur à courant continu pour lequel nous pouvons utiliser deux techniques, un convertisseur abaisseur qui abaissera la tension d'entrée mais c'est plutôt compliqué, nous avons donc décidé d'utiliser le contrôle PWM (largeur d'impulsion Modulation). L'approche est simple, pour contrôler la vitesse à laquelle la batterie est allumée et éteinte à haute fréquence. Pour modifier la vitesse, le cycle de service ou la période de temps d'arrêt du commutateur est modifié.

Maintenant, les commutateurs mécaniques ne sont pas censés subir une contrainte aussi élevée. Un choix approprié pour une telle application est donc un Mosfet à canal N spécialement conçu pour gérer une quantité modérée de courant à haute fréquence.

Pour commuter les mosfets, nous avons besoin d'un signal PWM qui est produit par un circuit intégré de minuterie 555 et le rapport cyclique du signal de commutation est modifié à l'aide d'un potentiomètre de 100k.

Comme nous ne pouvons pas faire fonctionner la minuterie 555 au-dessus de 15 V, nous avons donc incorporé un circuit intégré de convertisseur lm5008 Buck qui abaisse la tension d'entrée de 84 V CC à 10 V CC qui est utilisé pour alimenter le circuit intégré de la minuterie et le ventilateur de refroidissement.

Maintenant, pour gérer la grande quantité de courant, j'ai utilisé quatre Mosfets à canal N connectés en parallèle.

À côté de cela, j'ai ajouté tous les composants complémentaires décrits dans les fiches techniques.

Étape 3: Conception des circuits imprimés

Comme j'ai terminé le schéma, j'ai décidé de concevoir un PCB dédié pour le contrôleur de vitesse car cela nous aidera non seulement à garder tout en ordre, mais j'avais l'intention de concevoir cette unité afin qu'elle soit capable de modifications supplémentaires pour mes autres projets de bricolage qui utilise de gros moteurs à courant continu.

L'idée de concevoir un PCB peut sembler demander beaucoup d'efforts, mais croyez-moi, cela en vaut la peine lorsque vous mettez la main sur des cartes personnalisées. Donc, dans cet esprit, j'ai conçu le PCB pour l'unité de contrôleur de vitesse. Essayez toujours de définir des régions particulières telles que les circuits de commande et l'alimentation de l'autre côté afin que lorsque vous connectez tout ensemble, vous puissiez utiliser une largeur de piste appropriée, spécialement du côté de l'alimentation.

J'ai également ajouté quatre trous de montage qui seront utiles pour monter le contrôleur et également pour maintenir le ventilateur de refroidissement avec le dissipateur de chaleur au-dessus des MOSFET.

Étape 4: Commande des PCB

Contrairement à toute autre pièce personnalisée pour votre projet de bricolage, les PCB sont sûrement les plus faciles à obtenir. Oui Maintenant, une fois que nous avons généré les fichiers Gerber de notre disposition de PCB finalisée, nous ne sommes plus qu'à quelques clics de commander nos PCB personnalisés.

Tout ce que j'ai fait, c'est de me diriger vers PCBWAY et après avoir parcouru un tas d'options, j'ai téléchargé mes fichiers gerber. Une fois que la conception est vérifiée pour toute erreur par leur équipe technique, votre conception est transmise à la ligne de fabrication. L'ensemble du processus prendra deux jours et nous espérons que vous obtiendrez vos PCB en une semaine.

PCBWAY a rendu ce projet possible grâce à leur soutien, alors prenez votre temps et jetez un œil à leur site Web. Ils proposent des circuits imprimés standard, des circuits imprimés à rotation rapide, des CMS, etc., donc pour des remises allant jusqu'à 30% sur vos circuits imprimés, visitez ce lien.

Les fichiers Gerber, le schéma et la nomenclature (Bill Of Material) du PCB du contrôleur de vitesse sont disponibles ici.

Étape 5: Assemblage des PCB

Comme prévu, les PCB sont arrivés en une semaine et la finition est tout simplement trop bonne. La qualité des PCB est absolument irréprochable. Il est maintenant temps de rassembler tous les composants mentionnés dans la nomenclature (Bill of Material) et de les déposer en place.

Pour que les choses se passent bien, nous devons commencer par le plus petit composant du PCB qui, dans notre cas, est le convertisseur Buck LM5008, un composant SMP. Une fois que nous l'avons réglé à l'aide d'une tresse à souder, car nous n'avons pas de pistolet chaud pour traiter les composants SMD, nous avons ensuite réglé l'inducteur à côté et sommes passés à des composants plus gros.

Une fois que nous avons fini d'assembler les planches, il est temps de déposer la minuterie 555 en place avec l'encoche dans la bonne direction.

Étape 6: Refroidir les choses

Avec autant de puissance que nous allons gérer, on s'attend évidemment à ce que les choses se réchauffent. Donc, pour faire face à cela, nous allons plier les MOSFET et monter un ventilateur 12v avec le dissipateur thermique placé entre les deux.

Cela étant fait, la bête d'un contrôleur de vitesse PWM est prête à rouler.

Étape 7: Test du contrôleur

Pour tester le contrôleur, nous allons utiliser une batterie personnalisée de 84 V que nous avons conçue pour notre vélo électrique. Le contrôleur est temporairement connecté à la batterie et au moteur qui est attaché au vélo pour entraîner la roue arrière.

Lorsque j'ai basculé l'interrupteur, le contrôleur est mis sous tension avec le ventilateur soufflant de l'air sur les MOSFET. Lorsque j'ai tourné le potentiomètre dans le sens des aiguilles d'une montre, le moteur a commencé à tourner et à augmenter progressivement la vitesse proportionnellement à la rotation du bouton.

Étape 8: Résultats finaux

A ce stade, le contrôleur de vitesse est prêt et il est allé bien au-delà de mes attentes en ce qui concerne l'arrivée. Le contrôleur semble fonctionner facilement sur une batterie 84v et contrôle la vitesse du moteur en douceur.

Mais pour tester ce contrôleur de vitesse en charge, nous devons terminer notre projet de vélo et tout monter en place. Alors les gars pour les performances en charge restent à l'écoute de la prochaine vidéo du projet qui est un projet de conversion de vélo électrique DIY.

Abonnez-vous et restez à l'écoute pour la prochaine vidéo du projet.

Salutations.

Roi du bricolage