DIY hoëstroom motorbestuurder (h-brug): 5 stappe

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:26

Die projek is om die motors en elektronika in hierdie Power Wheels-kindervierwielmotorfiets op te gradeer. Onder die indruk van die prestasie van hierdie 12V mini-quad. Ons was van plan om op te gradeer na 'n 24V -stelsel met 2 nuwe traxxis 775 -borselmotors nadat ons kommersieel beskikbare motorbestuurborde ondersoek het en gevind het dat die meeste nogal wispelturig is (sien ingesluit vergelykingsfoto) of eerder duur, en ek besluit om 'n eenvoudige oplossing op Arduino te ontwerp.

Minimum 24v

tweerigting motoriese beheer

PWM beheer

skaalbare hoë stroom in staat (100AMP)

minimale komponente

5v stepdown vir logika

battery spanning sin

adruino nano beheerder

toegang tot insette vir spesifieke gebruike (gashendel [insluitend bo- en onderkantversiering], rigting, inskakel, 1extra)

toegang tot ongebruikte penne vir uitsette (uitgelei)

die voor die hand liggende oplossing is om die op mosfet gebaseerde H-brugbaan te gebruik

Ek gaan jou wys hoe ek my hoëstroom H-brugbestuurder ontwerp en gebou het

Stap 1: Soek 'n H-bridge Driver IC

die H-bridge driver IC is die chip tussen die Arduino- en die MOSFET-uitsette. hierdie IC neem HOOG/LAAG seine van die Arduino af en gee dieselfde versterkte sein uit om die MOSFET -hekke aan te dryf, veral die belangrikste funksie daarvan is om die spanning na die hoë syfetse bo VCC (battery + insette) te verhoog, sodat alle N-MOSFETs sommige bestuurders het ook 'n spesiale stroombaan om deurskieting te voorkom (wanneer twee veeartse 'n direkte kortsluiting veroorsaak om die fetus te vernietig.) Ek het my uiteindelik op die NXP MC33883 Volle H-brugbestuurder ICchosen gevestig omdat-dit twee halwe brûe insluit (dus benodig ek slegs 1 IC)-ingeboude laaipomp met hoë sye-benodig slegs 7 bykomende komponente (insluitend beskermingskring)-werk met 5,5-60V ingang (met onder- en oorvolt-uitsluiting) -1amp piek-dryfstroom

negatiewe het ongelukkig nie deurskietbeveiliging nie (dit moet gedoen word in sagteware en getoets word met die huidige beperkte kragtoevoer) vereis 5 insetseine eerder $ 8,44 elk op die muishttps://nz.mouser.com/ProductDetail/NXP-Freescale/… datablad

met hierdie chip in gedagte, kan ons nou ons kring daar rondom ontwerp

Stap 2: Kringontwerp

ons sal die aanlynhulpmiddel EASYEDA (easyeda.com) gebruik om die stroombaan te ontwerp (nie geaffilieer nie, maar die instrument werk goed en maklik om PCB te bestel via JLCPCB.com) Uit die datablad vir die MC33883 -bestuurder kan ons die toepassingsskema vind (met eksterne ons sal hierdie stroombaan kopieer, aangesien ons nie die wiel hier hoef uit te vind nie; gebruik slegs die aanbevole uitleg en aanbevole kapasitorwaardes. maksimum Vgs

Die enigste verskil wat ons by die stroombaan sal voeg, is die opsionele parallelle MOSFET's om die huidige vermoë te verhoog. Met parallelle VOO's help hierdie weerstand om die las en skakelkarakteristieke van die parallelle paar te balanseer (ondersoek meer vir hoë laai om probleme te vermy)

Besluite wat geneem moet word..max spanning? Ek werk 24v, sodat ek VCC en VCC2 van my mc33883 -chip aan mekaar kan koppel (die limiet op vcc2 is 28v, maar ek kan 'n aparte toevoer hê en 'n maksimum VCC -spanning van 60v hê) Hoe kan ek die Arduino dryf? Ek het 'n klein 5v 500mA skakelreguleerder gehad wat vooraf op 'n pcb met 3 penne gebou is, wat tussen 6,5-36v perfek werk! Https://nz.mouser.com/ProductDetail/490-VXO7805-50 … voeg 'n polariteitsbeskermingsdiode, invoer- en uitgangskondenseerders by. gedoen.

Ek wil die batteryspanning kan kry en afskakel as dit laag is, sodat 'n spanningsverdeler die spanning tot my Arduino -penne kan beperk. 8 weerstandskussings 2-gelyktydig en 4-reeks loos soos hierdie +== | ==- dit moet beteken dat ek dit maklik anders kan instel sonder om spesifieke waardes uit te vind watter uitsette ons nodig het van die Arduino na die bestuurder, ons benodig 2 PWM vir die hoë kant-VOO's en 2 digitale (of pwm) vir die lae kant -VOO's, en ons benodig ook 1 aktiveerlyn vir die bestuurder, wat u met 'n soort NAND -heklogika (en miskien met vertraging) kan kry vir hardeware -opname deur beskerming as u dit nodig het.

Insette Ek het gekies om al die analoog insette te gebruik vir gashendel, insit, rigting en snoei, hoofsaaklik om te verseker dat dit beskikbaar en uitgebreek is, en het almal pads vir aftrekweerstands en 'n 5v -pen beskikbaar en insette werk so aktief as dit hoog is. (Indien moontlik die lyn was laag, en die gashendel het vasgesit as die 5V -kabel gebreek was, sou die motors aanhoudend loop)

Ek het 'n 5pin +gronduitsetkop ingesluit vir LED -battery -aanwyser/ toegang tot die penne (oorblywende digitale penne), ook 'n kop vir die laaste oorblywende PWM -pen ('n nota oor PWM, ek het gekies om hoë syfetse, lae syvoete en PWM -uitset elk op afsonderlike tydkanale van die Arduino, dit moet my toelaat om anders met die tydtellers te speel, ens.)

Stap 3: Seleksie van komponente

vir hierdie bord het ek besluit om hoofsaaklik op die oppervlak te monteer komponente soldeer smd is nie te moeilik as u u toestelle verstandig kies nie. 805 komponente grootte vir weerstande en kapasitors is redelik eenvoudig om te soldeer sonder die hulp van 'n mikroskoop en slegs 'n pincet is nodig vir die hantering.

sommige mense sê 0603 is nie te erg nie, maar dit begin die limiet oorskry.

Ek het 'n bietjie moeilike maneuver gevind

Komponentelys van krag na bestuurder na digitaal (wat ek gebruik het)

8x TO220 N-ch mosfets 60V 80A IPP057N06N3 G4x 1N5401-G algemene kragdiode 100v 3A (200A piek) (dit is verkeerd, ek moes Schottky-diodes gebruik het om te sien hoe dit gaan) 8x 0805 50ohm weerstand 2x 0805 10ohm weerstand 2x 0805 10nF 50V (beskermingskring)

2x 18v zenerdiode 0,5W ZMM5248B (beskermingskring) 1x nxp MC33883 H-brug hekbestuurder 1x 0805 33nF 50V keramiek kondensator (vir bestuurder)

2x 0805 470nF 50V keramiek kondensator (vir bestuurder)

1x generiese deur-gat polariteitsbeskermingsdiode (het dit al gehad) 1x 3pin DC/DC converter maksimum 36vin 5v out VXO7805-500

3x smd 10uF 50V 5x5.3mm elektrolitiese kondensator 3x 0805 1uF 50V keramiek kondensator (5v logiese stroombane)

9x 0805 10k weerstand (pulldowns en spanningsverdeler gekonfigureer om 15k te maak) 4x 0803 3k weerstand (gekonfigureerde reeks parallel om 3k te bly. 'N vermorsing wat ek ken) 2x 10k deur-gat-trimmer potensiometers1x Arduino nanovarious headers, heatsinks, ander items soos skakelaars, potensiometer ens

Ek het my onderdele by mouser.com bestel en die meeste onderdele in baie 10 bestel en verskeie ander onderdele bygevoeg tot 'n totaal van $ 60 om gratis aflewering na Nieu -Seeland te kry ('n besparing van $ 30)

Totale komponentkoste van die bou ongeveer US $ 23 +(wat u ook al koop om 'n beter koop te koop KOOP BULK) +pcb

Stap 4: PCB -ONTWERP

Nou het ons die komponente gekies en hopelik op die manier waarop ons die komponentpakkette in die skema kan bevestig en ons bord kan begin uitleg PCB -uitleg is 'n kunsvorm en ek wil dit nie leer nie. Probeer YouTube daarvoor. Wat ek kan doen, is om op my foute op hierdie bord te wys

Ek het my mosfets horisontaal geplaas, ek het my H-brug ontwerp om saam met my beplande koellichaamoplossing te werk, en gevolglik het ek kragspore wat aansienlik smaller is as wat ek sou wou hê. Ek het vergoed deur die spore aan die onderkant van die bord te verdubbel en die soldeermasker te verwyder sodat ek soldeer kon byvoeg om die huidige hantering van kragverbindings te verhoog. Ek het besluit om groot 10x10mm pads te gebruik om soldeerkabels vir +v -v motorA- en motorB -verbindings te rig eerder as skroefaansluitings, ens. hierdie pads. die lewe sou makliker gewees het as ek hierdie kussings aan die teenoorgestelde kant van die bord op die koellichamen geplaas het

Ek moes die grootte van die vias vir die deurlopende vrywiel-diodes vergroot het. As gevolg hiervan is dit nou op die oppervlak gemonteer (let op u pakketgroottes

omskep u ontwerp na 'n Gerber -lêer en stuur dit na u gunsteling PCB -vervaardiger, ek kan JLCPCB aanbeveel, hulle het my goed van hul taak gekwyt en teen redelike pryse

Stap 5: Monteer en TOETS DIE BOORD

Nou het u u onderdele en PCB's tyd om te monteer en dit neem 'n uur of twee

kyk eers of u al die onderdele het en of u PCB in 'n goeie toestand is, versamel u gereedskap. basies benodig u 'n soldeerbout, 'n pincet, 'n soldeer, of 'n soldeertang

soos ek gesê het, 0805 -onderdele is nie te moeilik om te begin met die kleinste komponente nie, weerstande, kappies, as die IC die Arduino installeer, óf direk, óf met koppe vir verwyderbaarheid, installeer die koppe

TOETS DIE RAAD VIR KORT KRINGE

laai nou die knipskets na die Arduino en ontkoppel die USB en voer die bord uit 'n battery of kragtoevoer om te verseker dat die regulatorafdeling korrek werk.

TOETS DIE RAAD VIR KORT KRINGE

Laai bestuurdersagteware op en stuur die bord van 'n huidige beperkte voorraad af, sê 100mA moet genoeg wees, ons wil die H-brug in alle lande verseker om te verseker dat daar nie deurskiet nie. sal waarskynlik afskakel as gevolg van lae spanning

jou bord is nou gereed om 'n motor of 2 te bestuur