DIY High Driver Motor Driver (h-bridge): 5 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:55

این پروژه به منظور ارتقاء موتورها و الکترونیک در این دوچرخه بچه گانه Power Wheels است. تحت تاثیر عملکرد این مینی چهار چرخ 12 ولت قرار گرفته است. ما قصد داشتیم پس از تحقیق بر روی تخته های راننده موتورهای تجاری موجود و دریافتن این که برخی از آنها کمی تند هستند (یا عکسهای مقایسه ای را مشاهده می کنید) یا نسبتاً گران قیمت به سیستم 24 ولت با 2 موتور برس جدید traxxis 775 ارتقاء دادیم و تصمیم گرفتم یک راه حل ساده مبتنی بر آردوینو طراحی کنم

حداقل 24 ولت

کنترل موتور دو جهته

کنترل PWM

مقیاس پذیر با قابلیت جریان بالا (100 آمپر)

حداقل اجزا

مرحله 5 ولت برای منطق

حس ولتاژ باتری

کنترل کننده نانو adruino

دسترسی به ورودی ها برای مصارف خاص (دریچه گاز [شامل تزئینات بالا و پایین] ، جهت ، فعال سازی ، 1 اضافی)

دسترسی به پین های بلااستفاده برای خروجی ها (led out)

راه حل آشکار استفاده از مدار پل H مبتنی بر mosfet است

من قصد دارم به شما نشان دهم که چگونه درایور بالای پل H فعلی خود را طراحی و ساخته ام

مرحله 1: IC IC Driver H-bridge را پیدا کنید

IC راننده H-Bridge تراشه بین خروجی های Arduino و MOSFET است. این IC سیگنال های HIGH/LOW را از آردوینو می گیرد و همان سیگنال تقویت شده را برای رانندگی در دروازه MOSFET خروجی می دهد ، به ویژه مهمترین عملکرد آن افزایش ولتاژ به فت های سمت بالای VCC (باتری + ورودی) است که امکان استفاده از همه N-MOSFET ها برخی از رانندگان نیز دارای مدار ویژه ای برای جلوگیری از شلیک هستند (هنگامی که 2 فت باعث ایجاد اتصال کوتاه مستقیم به زمین می شوند و حیوانات را از بین می برند.) سرانجام در NXP MC33883 Full H-bridge driver ICchosen مستقر شدم زیرا-شامل 2 نیم پل (بنابراین من فقط به 1 IC احتیاج دارم-پمپ شارژ جانبی بالا- فقط به 7 جزء اضافی (از جمله مدار حفاظتی) نیاز دارد-با ورودی 5.5-60V (با قفل زیر ولتاژ بیش از ولت) -1 آمپر حداکثر جریان درایو

متاسفانه از طریق حفاظت عکسبرداری نمی شود (بنابراین باید در نرم افزار انجام شود و با منبع تغذیه محدود کنونی آزمایش شود) نیاز به 5 سیگنال ورودی </b> گران تر از 8.44 دلار در هریک https://nz.mouser.com/ProductDetail/NXP-Freescale/…: //nz.mouser.com/datasheet/2/302/MC33883-1126…

با در نظر گرفتن این تراشه ، اکنون می توانیم مدار خود را در اطراف آن طراحی کنیم

مرحله 2: طراحی مدار

ما از ابزار آنلاین EASYEDA (easyeda.com) برای طراحی مدار استفاده می کنیم (وابسته نیست اما ابزار به درستی و آسان PCB را از طریق JLCPCB.com مرتب می کند) از برگه اطلاعات درایور MC33883 ، می توانیم شماتیک برنامه (با خارجی) را پیدا کنیم. مدار حفاظتی) ما این مدار را کپی می کنیم زیرا نیازی به اختراع مجدد چرخ در اینجا نداریم فقط از طرح توصیه شده و مقادیر توصیه شده خازن استفاده می کنیم ، ما دیودها و خازن های 18 ون zener را اضافه می کنیم تا ولتاژ منبع دروازه را زیر MOSFET 20v معمولی قرار دهیم. حداکثر Vgs

تنها تفاوتی که ما به مدار اضافه می کنیم MOSFET های موازی اختیاری برای افزایش قابلیت جریان است. برای انجام این کار ما فقط باید مطمئن شویم که یک مقاومت در دروازه هر FET داریم. با استفاده از FET های موازی ، این مقاومت به تعادل بار و ویژگیهای سوئیچینگ جفت موازی کمک می کند (برای جلوگیری از مشکلات بیشتر در مورد بارگذاری زیاد تحقیق کنید)

تصمیماتی اتخاذ شود.. حداکثر ولتاژ؟ من 24 ولت کار می کنم ، بنابراین می توانم VCC و VCC2 تراشه mc33883 خود را به هم وصل کنم (حد vcc2 28 ولت است ، اما می توانم منبع جداگانه داشته باشم و حداکثر ولتاژ VCC 60 ولت داشته باشم) چگونه آردوینو را تغذیه کنم؟ من با یک تنظیم کننده سوئیچینگ کوچک 5 ولت 500 میلی آمپر رفتم که از قبل روی رایانه شخصی با 3 پین ساخته شده است که بین 6.5-36 ولت کار می کند!. https://nz.mouser.com/ProductDetail/490-VXO7805-50… یک دیود محافظ قطبی ، خازن های ورودی و خروجی اضافه کنید. انجام شده.

من می خواهم بتوانم ولتاژ باتری را بگیرم و وقتی کم است خاموش شود تا یک تقسیم کننده ولتاژ برای محدود کردن ولتاژ به پین های آردوینو من باشد. 8 پد مقاومت 2 پارا و 4 سری loos مانند این و 2 عدد دیجیتالی (یا pwm) برای FET های سمت پایین و ما همچنین به 1 خط فعال سازی برای راننده نیاز داریم که می توانید با نوعی منطق دروازه NAND (و شاید با تاخیر) برای عکاسی سخت افزاری در صورت نیاز به آن علاقه مند شوید.

من ورودی هایی را انتخاب کردم که از همه ورودی های آنالوگ برای گاز ، فعال کردن ، جهت گیری و برش استفاده می کنم تا اطمینان حاصل شود که در دسترس هستند و همه آنها دارای پد برای مقاومت های کشویی و پین 5 ولت است و ورودی ها در زمان بالا فعال هستند. (در صورت فعال بودن اگر سیم 5 ولت خراب بود ، خط پایین فعال بود و دریچه گاز گیر می کرد ، موتورها به طور مداوم کار می کردند)

یک سربرگ خروجی 5 پین +برای نشانگر باتری LED/ دسترسی به پین ها (پین های دیجیتالی باقی مانده) نیز شامل یک سربرگ برای آخرین پین PWM باقی مانده است (یادداشتی در مورد PWM من انتخاب کردم که فت های سمت بالا ، فت های سمت پایین ، و خروجی PWM هر کدام در کانال های تایمر جداگانه آردوینو ، این به من اجازه می دهد تا با تایمرها متفاوت بازی کنم و غیره و غیره)

مرحله 3: انتخاب قطعات

برای انتخاب این صفحه ، تصمیم گرفتم که قطعات لحیم کاری smd را بطور عمده بر روی سطح نصب کنم اگر دستگاههای خود را عاقلانه انتخاب کنید. 0805 قطعات اندازه مقاومتها و خازنها بسیار ساده و بدون کمک میکروسکوپ لحیم می شوند و برای جابجایی فقط موچین لازم است به

برخی از مردم می گویند 0603 خیلی بد نیست اما شروع به فرارسیدن حد می کند.

زینرهای شیشه ای من برای مانور کمی مشکل پیدا کردم

لیست قطعات از قدرت به درایور تا دیجیتال (آنچه من استفاده کردم)

8x TO220 N-ch mosfets 60V 80A IPP057N06N3 G4x 1N5401-G دیود قدرت عمومی 100v 3A (اوج 200A) (این اشتباه است ، اگر باید از دیودهای Schottky استفاده می کردم ، نحوه حرکت آنها را ببینید) 8x 0805 50ohm مقاومت 2x 0805 10ohm مقاومت 2x 0805 10nF 50V (مدار حفاظتی)

2x 18v زنر دیود 0.5W ZMM5248B (مدار حفاظتی) 1x nxp MC33883 H-bridge gate gate 1x 0805 33nF 50V خازن سرامیکی (برای راننده)

خازن سرامیکی 2x 0805 470nF 50V (برای راننده)

1x دیود محافظ قطبی از طریق سوراخ عمومی (قبلاً آن را داشتم) 1x 3pin DC/DC converter max 36vin 5v out VXO7805-500

خازن سرامیکی 3x smd 10uF 50V 5x5.3mm خازن 3x 0805 1uF 50V (مدارهای منطقی 5 ولت)

9x 0805 مقاومت 10k (تنظیمات کشش و تقسیم ولتاژ برای ایجاد 15k) مقاومت 4x 0803 3k (پیکربندی سری موازی برای باقی ماندن 3k.. یک ضایعات که من می دانم) 2x 10k پتانسیومترهای برش دهانه 1x هدرهای نانو متغیر آردوینو ، بخاری ها ، موارد دیگر مانند سوئیچ ها ، پتانسیومتر و غیره

من قطعات خود را از mouser.com سفارش دادم و اکثر قطعات را در تعداد زیادی 10 قطعه سفارش دادم و چندین قطعه دیگر را به مجموع 60 دلار نیوزلند اضافه کردم تا هزینه ارسال رایگان به نیوزلند را دریافت کنم (30 پوند نانو دلار صرفه جویی می شود)

کل هزینه اجزای ساخت حدود 23 دلار آمریکا (برای خرید بهتر به صورت عمده هر چیزی که بیشتر بخرید) +pcb

مرحله 4: طراحی PCB

اکنون ما اجزا را انتخاب کرده ایم و امیدواریم آنها را در راه داشته باشیم تا بتوانیم بسته های کامپوننت را به صورت شماتیک تأیید کنیم و شروع به چیدمان صفحه خود کنیم. طرح PCB یک هنر است که من قصد ندارم آن را آموزش دهم. YouTube را برای آن امتحان کنید. آنچه من می توانم انجام دهم این است که اشتباهات خود را در این صفحه نشان دهم

من mosfets خود را به صورت افقی قرار دادم و پل H خود را طوری طراحی کردم که با محلول هیت سینک برنامه ریزی شده من کار کند و در نتیجه ، آثار قدرت بسیار باریک تری نسبت به آنچه که می خواهم باشد ، دارم. من این کار را با دو برابر کردن قسمت های پایینی صفحه و برداشتن ماسک لحیم کاری جبران کردم تا بتوانم لحیم کاری را برای افزایش اتصالات تغذیه جریان اضافه کنم. من تصمیم گرفتم از پدهای بزرگ 10x10 میلی متر برای هدایت کابل ها برای اتصالات +v -v motorA و motorB به جای پایانه های پیچ و غیره استفاده کنم (متوجه می شوم که به تسکین فشار مکانیکی نیاز دارم) اما به دلیل وجود بخاری های بزرگ ، لحیم کاری کابل ها مشکل خواهد بود. این پدها اگر این بالشتک ها را در طرف مقابل تخته به بخاری ها قرار می دادم ، زندگی راحت تر می شد

من باید اندازه دیودها را برای دیودهای آزاد از طریق سوراخ افزایش می دادم. در نتیجه ، اینها اکنون روی سطح نصب می شوند (به اندازه بسته خود توجه کنید

طرح خود را به یک فایل Gerber تبدیل کنید و آن را به سازنده PCB مورد علاقه خود ارسال کنید. من می توانم JLCPCB را توصیه کنم آنها کار خوبی برای من انجام دادند و قیمت مناسبی داشتند

مرحله 5: مونتاژ و آزمایش هیئت مدیره

اکنون وقت آن است که قطعات و PCB های خود را جمع آوری کرده و لحیم کاری کنید یا یک ساعت یا 2 ساعت طول بکشد

ابتدا ، بررسی کنید که آیا همه قطعات را دارید و آیا مدار چاپی شما در وضعیت خوبی است ، ابزارهای خود را جمع کنید. اصول اولیه شما به آهن لحیم کاری لحیم کاری و یا لحیم کاری انبردست سرخ کن نیاز دارید

همانطور که گفتم 0805 قطعات خیلی سخت نیستند با اولین اجزای کوچک مقاومت کنید ، درپوش کنید ، سپس IC آردوینو را مستقیماً یا با هدرها برای جابجایی نصب کنید.

تخته را برای مدارهای کوتاه آزمایش کنید

اکنون طرح چشمک زدن را در آردوینو بارگذاری کرده و USB را جدا کرده و برد را از باتری یا منبع تغذیه تغذیه کنید تا مطمئن شوید قسمت تنظیم کننده به درستی کار می کند mosfets آخرین را نصب کنید

تخته را برای مدارهای کوتاه آزمایش کنید

نرم افزار درایور را بارگذاری کنید و برد را از منبع محدود فعلی تغذیه کنید ، می گویند 100mA باید زیاد باشد ما می خواهیم از H-Bridge در همه ایالت ها اطمینان حاصل کنیم تا اطمینان حاصل شود که هیچ رویدادی از راه اندازی وجود ندارد. در صورت وجود منبع بلافاصله محدودیت فعلی و برد به احتمال زیاد به دلیل ولتاژ پایین خاموش می شود

برد شما اکنون آماده رانندگی با موتور است یا 2