Pemacu Motor Arus Tinggi DIY (h-bridge): 5 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:10

Projek ini adalah untuk menaik taraf motor dan elektronik dalam basikal kanak-kanak Power Wheels ini. Tidak kalah dengan prestasi mini-quad 12V ini. kami merancang untuk menaik taraf ke sistem 24v dengan 2 motor traxxis 775 baru yang disikat setelah meneliti papan pemandu motor yang tersedia secara komersial dan mendapati kebanyakannya agak lemah (lihat gambar perbandingan termasuk) atau lebih mahal saya memutuskan untuk merancang penyelesaian berasaskan Arduino yang ringkas.

Minimum 24v

kawalan motor dwi-arah

Kawalan PWM

arus tinggi yang berkemampuan (100AMP)

komponen minimum

Langkah 5v untuk logik

rasa voltan bateri

pengawal adruino nano

akses ke input untuk kegunaan tertentu (pendikit [termasuk trim atas dan bawah], arah, aktifkan, 1stra)

akses ke pin yang tidak digunakan untuk output (dipimpin keluar)

penyelesaian yang jelas adalah menggunakan litar H-bridge berasaskan mosfet

Saya akan menunjukkan kepada anda bagaimana saya merancang dan membina pemacu jambatan H semasa saya

Langkah 1: Cari IC Pemandu H-bridge

IC pemacu jambatan H adalah cip antara output Arduino dan MOSFET. IC ini mengambil isyarat TINGGI / RENDAH dari Arduino dan mengeluarkan isyarat dorongan yang sama untuk menggerakkan gerbang MOSFET, khususnya fungsinya yang paling penting adalah meningkatkan voltan ke bahagian sisi tinggi di atas VCC (bateri + input) yang memungkinkan untuk penggunaan semua N-MOSFET beberapa pemandu juga mempunyai litar khas untuk mengelakkan pemotretan (apabila 2 fets membuat litar pintas langsung ke tanah memusnahkan fets.) Saya akhirnya menetap pada NXP MC33883 Full H-bridge driver ICchosen kerana - ia merangkumi 2 setengah jambatan (jadi saya hanya memerlukan 1 IC) - pam pengecas sisi tinggi terbina dalam - hanya memerlukan 7 komponen tambahan (termasuk litar perlindungan) - beroperasi dengan input 5.5-60V (dengan penguncian voltan bawah dan lebih) -1 arus pemacu puncak

Negatif sayangnya tidak mempunyai perlindungan melalui tembakan (jadi mesti dilakukan dalam perisian dan diuji dengan bekalan kuasa terhad semasa) memerlukan 5 isyarat input lebih mahal pada $ 8.44 setiap satu di mouserhttps://nz.mouser.com/ProductDetail/NXP-Freescale/…datasheet

dengan fikiran ini, kita kini dapat merancang litar kita di sekelilingnya

Langkah 2: Reka Bentuk Litar

kami akan menggunakan alat dalam talian EASYEDA (easyeda.com) untuk merancang litar (tidak berafiliasi tetapi alat ini berfungsi dengan baik dan pesanan mudah PCB melalui JLCPCB.com) Dari lembar data untuk pemacu MC33883, kami dapat mencari skema aplikasi (dengan luaran litar perlindungan) kami akan menyalin litar ini kerana kami tidak perlu mencipta semula roda di sini hanya dengan menggunakan susun atur yang disarankan dan nilai kapasitor yang disyorkan, kami akan menambahkan dioda dan kapasitor 18v zener untuk menutup voltan sumber gerbang di bawah MOSFET 20v biasa maksimum Vgs

Satu perbezaan yang akan kita tambahkan ke litar adalah MOSFET selari pilihan untuk meningkatkan keupayaan semasa untuk melakukan ini, kita hanya perlu memastikan kita mempunyai perintang di pintu setiap FET. dengan FET selari perintang ini membantu mengimbangi beban dan ciri pensuisan pasangan selari (lebih banyak penyelidikan untuk memuat tinggi untuk mengelakkan masalah)

Keputusan yang akan dibuat..maksimum voltan? Saya menggunakan 24v, jadi saya dapat mengikat VCC dan VCC2 cip mc33883 saya bersama (had vcc2 adalah 28v tetapi saya mungkin mempunyai bekalan yang berasingan dan mempunyai voltan VCC maksimum 60v) Bagaimana cara menghidupkan Arduino? Saya pergi dengan pengatur suis 5v 500mA kecil yang dilengkapi dengan pcb dengan 3 pin yang beroperasi antara 6.5-36v sempurna!. Https: //nz.mouser.com/ProductDetail/490-VXO7805-50… semua yang perlu saya lakukan ialah tambah dioda perlindungan polariti, kapasitor input dan output. selesai.

Saya ingin mendapatkan voltan bateri dan mematikan ketika rendah sehingga pembahagi voltan mengehadkan voltan pada pin Arduino saya. 8 pad perintang 2 longgar dan 4 siri longgar seperti ini + == | == - ini bermakna saya boleh mengkonfigurasinya dengan mudah tanpa mempunyai nilai tertentu dan 2 digital (atau pwm) untuk FET sisi rendah dan kami juga memerlukan 1 talian untuk pemandu yang mungkin anda gemari dengan semacam logik gerbang NAND (dan mungkin kelewatan) untuk pemotretan perkakasan melalui perlindungan jika anda memerlukannya.

Input Saya memilih untuk menggunakan semua input Analog untuk pendikit, pengaktifan, arah, dan pemangkasan terutamanya untuk memastikannya tersedia dan pecah semua mempunyai pad untuk perintang pulldown dan pin 5v tersedia dan input berfungsi sebagai aktif ketika tinggi. (Jika diaktifkan talian aktif rendah dan pendikit tersekat jika wayar 5v patah motor akan terus berjalan)

Saya termasuk header output tanah 5pin + untuk penunjuk bateri LED / akses ke pin (pin digital yang tersisa) juga disertakan header untuk pin PWM yang tersisa terakhir (nota mengenai PWM saya memilih untuk meletakkan fet sisi tinggi, fet sisi rendah, dan Keluaran PWM masing-masing pada saluran pemasa yang berasingan dari Arduino ini membolehkan saya bermain dengan pemasa dengan cara yang berbeza dan lain-lain.)

Langkah 3: Pemilihan Komponen

untuk papan ini, saya memutuskan untuk menggunakan komponen pelekap permukaan terutamanya pematerian smd tidak terlalu sukar jika anda memilih peranti anda dengan bijak. Komponen ukuran 805 untuk perintang dan kapasitor cukup mudah dipateri tanpa bantuan mikroskop dan hanya pinset diperlukan untuk mengendalikan.

sebilangan orang mengatakan 0603 tidak terlalu buruk tetapi ia mula mendorong had.

zeners kaca yang saya dapati agak sukar untuk bergerak

Senarai komponen dari kuasa ke pemacu ke digital (yang saya gunakan)

8x TO220 N-ch mosfets 60V 80A IPP057N06N3 G4x 1N5401-G diod kuasa am 100v 3A (puncak 200A) (ini salah saya semestinya telah menggunakan dioda Schottky untuk melihatnya) 8x 0805 50ohm perintang2x 0805 10ohm perintang2x 0805 10nF 50V 1080 (litar perlindungan)

2x 18v zener diode 0.5W ZMM5248B (litar perlindungan) 1x nxp MC33883 Pemacu pintu jambatan H11 0805 33nF 50V kapasitor seramik (untuk pemandu)

Kapasitor seramik 2x 0805 470nF 50V (untuk pemandu)

1x diod perlindungan polariti lubang melalui generik (sudah memilikinya) 1x 3pin dc / dc converter max 36vin 5v out VXO7805-500

Kapasitor elektrolitik 3x smd 10uF 50V 5x5.3mm3 kapasitor seramik 3x 0805 1uF 50V (litar logik 5v)

Perintang 9x 0805 10k (pulldowns dan pembahagi voltan dikonfigurasi untuk menjadikan 15k) Perintang 4x 0803 3k (siri dikonfigurasi selari untuk kekal 3k.. sisa yang saya tahu) potensiometer 2x 10k melalui lubang pemangkas1x Arduino header nanovarious, heatsink, item lain seperti suis, potensiometer dll

Saya memesan bahagian saya dari mouser.com dan memesan sebahagian besar bahagian dalam jumlah 10 dan menambahkan beberapa bahagian lain dengan jumlah nz $ 60 untuk mendapatkan penghantaran percuma ke New Zealand (penjimatan ~ nz $ 30)

Jumlah kos pembinaan sekitar US $ 23 + (apa sahaja yang anda beli lebih banyak untuk mendapatkan tawaran yang lebih baik BUY BULK) + pcb

Langkah 4: REKA BENTUK PCB

Sekarang kita telah memilih komponen dan semoga memilikinya dalam cara kita dapat mengesahkan pakej komponen dalam skema dan mula menyusun papan susun atur PCB kita adalah bentuk seni dan saya tidak akan cuba mengajarnya. Cuba youtube untuk itu. Apa yang boleh saya lakukan adalah menunjukkan kesalahan saya di papan ini

Saya meletakkan mosfet saya mendatar, saya merancang jambatan H saya untuk berfungsi dengan penyelesaian heatsink yang dirancang dan hasilnya, saya mempunyai jejak kuasa yang jauh lebih sempit daripada yang saya mahukan. Saya mengimbangi dengan melipatgandakan jejak ke sisi bawah papan dan menanggalkan solder mask sehingga saya dapat menambahkan pateri untuk meningkatkan pengendalian semasa. Saya memutuskan untuk menggunakan pad 10x10mm yang besar untuk mengarahkan kabel pemateri untuk sambungan motor + v-v motorA dan motorB daripada terminal skru dan lain-lain (saya menyedari bahawa saya akan memerlukan pelepasan regangan mekanikal) namun kerana penyekat pendingin yang besar, sukar untuk menyolder kabel untuk tuala wanita ini. hidup akan menjadi lebih mudah sekiranya saya meletakkan pelapik ini dari seberang papan yang bertentangan dengan pendingin

Saya semestinya telah meningkatkan ukuran vias untuk dioda freewheel melalui lubang. sebagai hasilnya, ini sekarang dipasang di permukaan (perhatikan ukuran bungkusan anda

tukarkan reka bentuk anda ke fail Gerber dan hantarkan ke fabrikator PCB kegemaran anda. Saya boleh mengesyorkan JLCPCB mereka melakukan pekerjaan yang baik untuk saya dan harga berpatutan

Langkah 5: Perhimpunan dan UJI DEWAN

Sekarang anda mempunyai bahagian dan PCB waktunya untuk memasang dan mengambil solder mungkin satu atau 2 jam

pertama, periksa bahawa anda mempunyai semua bahagian dan PCB anda berada dalam keadaan baik mengumpulkan alat anda. asasnya anda memerlukan pematerian penyekat penyekat sumbat dan atau penyolder pemotong penyekat

seperti yang saya katakan 0805 bahagian tidak terlalu sukar untuk dimulakan dengan komponen terkecil, penyusun pertama, penutup, diodestenkan IC memasang Arduino sama ada secara langsung atau dengan tajuk untuk ditanggalkan pasang tajuk

UJI DEWAN UNTUK PEKELILING PENDEK

sekarang muatkan lakaran berkedip ke Arduino dan cabut palam USB dan pasangkan papan dari bateri atau bekalan kuasa untuk memastikan bahagian pengatur berfungsi dengan betul pasang mosfet terakhir

UJI DEWAN UNTUK PEKELILING PENDEK

muat naik perisian pemandu dan pasangkan papan dari bekalan terhad semasa mengatakan 100mA semestinya banyak kita mahu memastikan jambatan H di semua negeri untuk memastikan tidak ada kejadian tembakan. jika ada bekalan akan segera had dan papan kemungkinan akan mati kerana voltan rendah

papan anda sekarang sudah siap untuk memandu motor atau 2