Φτιάξτε αυτό το ηλεκτρικό κύκλωμα σκούτερ / χειριστηρίου

Το άρθρο παρουσιάζει έναν απλό σχεδιασμό ηλεκτρικού κυκλώματος σκούτερ που μπορεί επίσης να τροποποιηθεί για να κατασκευάσει ένα ηλεκτρικό αυτοκινούμενο. Η ιδέα ζητήθηκε από τον κ. Steve.

Το αίτημα κυκλώματος

Ήμουν αρκετά τυχερός που βρήκα το ιστολόγιό σας, πραγματικά καταπληκτικά πράγματα που έχετε καταφέρει να σχεδιάσετε.

Ψάχνω για DC σε DC Step Up και Ελεγκτής για Ηλεκτρικό Σκούτερ

Είσοδος: SLA (σφραγισμένο μόλυβδο-οξύ) Μπαταρία 12V, η οποία φορτίζεται ~ 13,5V
ελάχιστη τάση - διακοπή στα ~ 10,5V

Έξοδος: 60V DC motor 1000W.

Έχετε συναντήσει ένα τέτοιο κύκλωμα;

Μπορώ να φανταστώ ότι θα είναι τύπου push-pull, αλλά δεν έχω ιδέα για τους τύπους mosfets (δώστε το wattage 80-100A), οδηγώντας τους, μετά τον μετασχηματιστή, τον τύπο του πυρήνα και έπειτα τις διόδους.
Συν την ελάχιστη τάση που διακόπτεται για να καλύψει τον κύκλο λειτουργίας του PWM.

Βρήκα κάποιες περισσότερες πληροφορίες. Ο κινητήρας είναι τριφασικός χωρίς ψήκτρες με αισθητήρες χώρου.
Υπάρχουν δύο τρόποι προσέγγισης, α / αφήστε τον υπάρχοντα ελεγκτή στη θέση του και ανεβάζετε μόνο 12V έως 60V ή β / αντικαταστήστε τον ελεγκτή.

Δεν θα υπάρξει διαφορά στην απόδοση ισχύος, ο ελεγκτής απλά αλλάζει ποια φάση λαμβάνει ρεύμα με βάση τους αισθητήρες της αίθουσας. Επομένως, κολλώντας με το σχέδιο α.

Ευχαριστώ πολύ,
Στέφανος

Ο σχεδιασμός

Σήμερα, η κατασκευή ενός ηλεκτρικού οχήματος είναι πολύ πιο εύκολη από ό, τι στο παρελθόν, και αυτό κατέστη δυνατό λόγω δύο βασικών στοιχείων του σχεδιασμού, δηλαδή των κινητήρων BLDC και των μπαταριών Li-ion ή Li-polymer.

Αυτά τα δύο εξαιρετικά αποδοτικά μέλη επέτρεψαν ουσιαστικά την ιδέα των ηλεκτρικών οχημάτων να γίνει πραγματικότητα και πρακτικά εφικτή.

Γιατί BLDC Motor

Ο κινητήρας BLDC ή ο κινητήρας χωρίς ψήκτρες είναι αποδοτικός επειδή είναι σχεδιασμένος να λειτουργεί χωρίς φυσικές επαφές εκτός από τα ρουλεμάν του άξονα.

Στους κινητήρες BLDC ο ρότορας περιστρέφεται αποκλειστικά μέσω μαγνητικής δύναμης καθιστώντας το σύστημα εξαιρετικά αποδοτικό, σε αντίθεση με τους προηγούμενους κινητήρες βουρτσισμένους που είχαν τους στροφείς του συνδεδεμένους με την πηγή τροφοδοσίας μέσω πινέλων, προκαλώντας μεγάλη τριβή, σπινθήρα και φθορά στο σύστημα.

Γιατί η μπαταρία Li-Ion

Σε παρόμοιες γραμμές, με την έλευση των πολύ αναβαθμισμένων μπαταριών ιόντων λιθίου και των μπαταριών Lipo σήμερα η επίτευξη ηλεκτρικής ενέργειας από μπαταρίες δεν θεωρείται πλέον αναποτελεσματική ιδέα.

Νωρίτερα είχαμε στη διάθεσή μας μόνο μπαταρίες μολύβδου οξέος για όλα τα συστήματα δημιουργίας αντιγράφων ασφαλείας DC που παρουσίαζαν δύο σημαντικά μειονεκτήματα: Αυτά τα αντίστοιχα χρειάζονταν πολύ χρόνο για φόρτιση, είχαν περιορισμένο ρυθμό εκφόρτισης, χαμηλότερη διάρκεια ζωής και ήταν ογκώδη και βαριά, όλα αυτά μόνο προσθέτοντας στον αναποτελεσματικό χαρακτήρα της εργασίας τους.

Σε αντίθεση με αυτό, τα μπαστούνια Li-ion ή Li-po είναι ελαφρύτερα, συμπαγή, φορτίζονται γρήγορα με υψηλούς ρυθμούς ρεύματος και αποφορτίζονται με οποιονδήποτε επιθυμητό υψηλό ρυθμό ρεύματος, έχουν μεγαλύτερη διάρκεια ζωής, είναι τύποι SMF, όλα αυτά τα χαρακτηριστικά τα καθιστούν το σωστός υποψήφιος για εφαρμογές όπως ηλεκτρικά σκούτερ, ηλεκτρικά δίχτυα, κηφήνες quadcopter και τα λοιπά.

Αν και οι κινητήρες BLDC είναι εξαιρετικά αποδοτικοί, απαιτούν εξειδικευμένα IC για την οδήγηση των πηνίων στάτορα, σήμερα έχουμε πολλούς κατασκευαστές που παράγουν αυτές τις αποκλειστικές μονάδες IC επόμενης γενιάς που όχι μόνο κάνουν τη βασική λειτουργία αυτών των κινητήρων, αλλά επίσης καθορίζονται με πολλά προηγμένα πρόσθετα χαρακτηριστικά, όπως: Έλεγχος ανοιχτού βρόχου PWM, έλεγχος κλειστού βρόχου υποβοηθούμενου από αισθητήρα, πολλαπλά προστατευτικά προστατευτικά, έλεγχος εμπρός / εμπρός κινητήρα, έλεγχος φρεναρίσματος και πολλά άλλα ενσωματωμένα χαρακτηριστικά τελευταίας τεχνολογίας.

Χρήση κυκλώματος προγράμματος οδήγησης BLDC

Έχω ήδη συζητήσει ένα τέτοιο εξαιρετικό τσιπ στην προηγούμενη δημοσίευση μου, ειδικά σχεδιασμένο για το χειρισμό κινητήρων BLDC υψηλής ισχύος, είναι το MC33035 IC από τη Motorola.

Ας μάθουμε πώς αυτή η ενότητα μπορεί να εφαρμοστεί αποτελεσματικά για την κατασκευή ενός ηλεκτρικού σκούτερ ή ενός ηλεκτρικού στροφέα, ακριβώς στο σπίτι σας.

Δεν θα συζητήσω τις μηχανικές λεπτομέρειες του οχήματος, αλλά μόνο το ηλεκτρικό κύκλωμα και τις λεπτομέρειες καλωδίωσης του συστήματος.

Διάγραμμα κυκλώματος

Λίστα ανταλλακτικών

Όλες οι αντιστάσεις, συμπεριλαμβανομένων των Rt, αλλά εξαιρουμένων των Rs και R = 4k7, 1/4 watt

Ct = 10nF

Ποτενσιόμετρο ταχύτητας = 10K γραμμικό

Ανώτερη ισχύ BJTs = TIP147

Κάτω Mosfets = IRF540

Rs = 0,1 / μέγιστη τρέχουσα χωρητικότητα στάτορα

R = 1Κ

C = 0.1uF

Η παραπάνω εικόνα δείχνει έναν πλήρη τριφασικό οδηγό κινητήρα DC MC33035 χωρίς ψήκτρες υψηλής ισχύος χωρίς βούρτσα, ο οποίος καθίσταται απόλυτα κατάλληλος για την προτεινόμενη εφαρμογή ηλεκτρικού σκούτερ ή ηλεκτρικού rickshaw.

Η συσκευή διαθέτει όλες τις βασικές δυνατότητες που αναμένεται να υπάρχουν σε αυτά τα οχήματα και, εάν απαιτείται, το IC θα μπορούσε να βελτιωθεί με πρόσθετα προηγμένα χαρακτηριστικά μέσω πολλών εναλλακτικών δυνατών διαμορφώσεων.

Οι προηγμένες λειτουργίες καθίστανται συγκεκριμένες δυνατές όταν το τσιπ έχει διαμορφωθεί σε λειτουργία κλειστού βρόχου, ωστόσο η εφαρμογή που συζητήθηκε είναι μια διαμόρφωση ανοικτού βρόχου, η οποία είναι μια πιο προτιμώμενη διαμόρφωση, καθώς είναι πολύ απλή στη διαμόρφωση και είναι σε θέση να ικανοποιήσει όλες τις απαιτούμενες λειτουργίες που μπορεί να αναμένεται σε ένα ηλεκτρικό όχημα.

Έχουμε ήδη συζητήσει τις λειτουργίες pinout αυτού του chip στο προηγούμενο κεφάλαιο, ας συνοψίσουμε το ίδιο και επίσης να κατανοήσουμε πώς ακριβώς μπορεί να απαιτείται η εφαρμογή του παραπάνω IC για την επίτευξη των διαφόρων λειτουργιών που εμπλέκονται σε ένα ηλεκτρικό όχημα.

Πώς λειτουργεί το IC

Το πράσινο σκιασμένο τμήμα είναι το ίδιο το MC 33035 IC που δείχνει όλα τα ενσωματωμένα περίπλοκα κυκλώματα που είναι ενσωματωμένα στο τσιπ και τι το καθιστά τόσο προηγμένο με την απόδοσή του.

Το κίτρινο σκιασμένο τμήμα είναι ο κινητήρας, ο οποίος περιλαμβάνει έναν τριφασικό στάτορα που υποδεικνύεται από τα τρία πηνία στη διαμόρφωση «Delta», τον κυκλικό ρότορα που υποδεικνύεται με τους μαγνητικούς πόλους N / S και τρεις αισθητήρες εφέ Hall στην κορυφή.

Τα σήματα από τους τρεις αισθητήρες εφέ Hall τροφοδοτούνται στους πείρους 4, 5, 6 του IC για εσωτερική επεξεργασία και δημιουργούν την αντίστοιχη ακολουθία εναλλαγής εξόδου στις συνδεδεμένες συσκευές ισχύος εξόδου.

Λειτουργίες Pinout και στοιχεία ελέγχου

Οι Pinouts 2, 1 και 24 ελέγχουν τις εξωτερικά διαμορφωμένες συσκευές ανώτερης ισχύος ενώ οι ακίδες 19, 20, 21 έχουν αντιστοιχιστεί για τον έλεγχο των συμπληρωματικών συσκευών ισχύος χαμηλότερης σειράς. που ελέγχουν μαζί το συνδεδεμένο κινητήρα BLDC σύμφωνα με τις διάφορες εντολές τροφοδοσίας.

Δεδομένου ότι το IC έχει διαμορφωθεί σε λειτουργία ανοικτού βρόχου, υποτίθεται ότι πρέπει να ενεργοποιηθεί και να ελεγχθεί χρησιμοποιώντας εξωτερικά σήματα PWM, των οποίων ο κύκλος λειτουργίας υποτίθεται ότι καθορίζει την ταχύτητα του κινητήρα.

Ωστόσο, αυτό το έξυπνο IC δεν απαιτεί εξωτερικό κύκλωμα για τη δημιουργία των PWM, αλλά χειρίζεται από έναν ενσωματωμένο ταλαντωτή και μερικά κυκλώματα ενισχυτή σφάλματος.

Τα συστατικά Rt και Ct επιλέγονται κατάλληλα για τη δημιουργία της συχνότητας (20 έως 30 kHz) για τα PWMs, η οποία τροφοδοτείται στο pin # 10 του IC για περαιτέρω επεξεργασία.

Τα παραπάνω γίνονται μέσω τάσης τροφοδοσίας 5V που παράγεται από το ίδιο το IC στον ακροδέκτη # 8, αυτή η τροφοδοσία χρησιμοποιείται ταυτόχρονα για την τροφοδοσία των συσκευών εφέ Hall, φαίνεται ότι όλα γίνονται ακριβώς εδώ .... τίποτα δεν χάνεται.

Το τμήμα που σκιάζεται με κόκκινο χρώμα σχηματίζει το τμήμα ελέγχου ταχύτητας της διαμόρφωσης, όπως μπορεί να φανεί ότι είναι απλώς φτιαγμένο χρησιμοποιώντας ένα απλό ποτενσιόμετρο .... ωθώντας το προς τα πάνω αυξάνει την ταχύτητα και το αντίστροφο. Αυτό με τη σειρά του κατέστη εφικτό μέσω των αντίστοιχων διαφορετικών κύκλων λειτουργίας PWM σε ολόκληρο το ακίδα # 10, 11, 12, 13 .

Το ποτενσιόμετρο θα μπορούσε να μετατραπεί σε κύκλωμα συναρμολόγησης LDR / LED, για την επίτευξη α Έλεγχος ταχύτητας πεντάλ χωρίς τριβές στο όχημα.

Καρφίτσα # 3 είναι για τον προσδιορισμό της εμπρόσθιας, αντίστροφης κατεύθυνσης της περιστροφής του κινητήρα, ή μάλλον του σκούτερ ή της κατεύθυνσης του δίτροχου. Αυτό συνεπάγεται ότι τώρα το ηλεκτρικό σκούτερ ή το ηλεκτρικό σας δίτροχο θα έχει τη δυνατότητα αναστροφής πίσω .... απλά φανταστείτε ένα δίτροχο με αντίστροφη εγκατάσταση, ..... ενδιαφέρον;

Καρφίτσα # 3 μπορεί να φανεί με διακόπτη, το κλείσιμο αυτού του διακόπτη καθιστά τον πείρο # 3 στη γείωση επιτρέποντας μια κίνηση προς τα εμπρός στον κινητήρα, ενώ το άνοιγμα προκαλεί την περιστροφή του κινητήρα προς την αντίθετη κατεύθυνση (ο πείρος 3 έχει μια εσωτερική αντίσταση έλξης προς τα πάνω, έτσι ανοίγει ο διακόπτης δεν προκαλεί τίποτα επιζήμιο για το IC).

Ομοίως, ο διακόπτης ακροδέκτη # 22 επιλέγει την απόκριση σήματος αλλαγής φάσης του συνδεδεμένου κινητήρα, αυτός ο διακόπτης πρέπει να ενεργοποιηθεί ή να απενεργοποιηθεί κατάλληλα με αναφορά στις προδιαγραφές του κινητήρα, εάν χρησιμοποιείται κινητήρας φάσης 60 μοιρών, ο διακόπτης πρέπει να παραμείνει κλειστός και ανοίξτε για κινητήρα φάσης 120 μοιρών.

Καρφίτσα # 16 είναι ο πείρος γείωσης του IC και πρέπει να συνδεθεί με την αρνητική γραμμή της μπαταρίας ή / και την κοινή γραμμή γείωσης που σχετίζεται με το σύστημα.

Καρφίτσα # 17 είναι ο Vcc ή ο θετικός πείρος εισόδου, αυτός ο πείρος πρέπει να συνδεθεί σε τάση τροφοδοσίας μεταξύ 10V και 30V, με 10V να είναι η ελάχιστη τιμή και 30V το μέγιστο όριο βλάβης για το IC.

Καρφίτσα # 17 μπορεί να ενσωματωθεί με το «Vm» ή τη γραμμή τροφοδοσίας κινητήρα, εάν οι προδιαγραφές τροφοδοσίας κινητήρα ταιριάζουν με τις προδιαγραφές IC Vcc, διαφορετικά το pin17 θα μπορούσε να παρέχεται από ένα ξεχωριστό στάδιο ρυθμιστή.

Καρφίτσα # 7 είναι το pin 'ενεργοποίηση' του IC, μπορεί να φανεί ότι αυτός ο πείρος τερματίζεται στη γείωση μέσω ενός διακόπτη, για όσο διάστημα είναι ενεργοποιημένος και ο πείρος # 7 παραμένει γειωμένος, επιτρέπεται στον κινητήρα να παραμείνει ενεργοποιημένος, όταν είναι απενεργοποιημένος, ο κινητήρας είναι απενεργοποιημένος με αποτέλεσμα ο κινητήρας να ακμάζει μέχρι να σταματήσει τελικά. Η λειτουργία ακτοπλοΐας μπορεί να σταματήσει γρήγορα εάν ο κινητήρας ή το όχημα είναι υπό φορτίο.

Καρφίτσα # 23 εκχωρείται με την ικανότητα «πέδησης» και αναγκάζει τον κινητήρα να σταματήσει και να σταματήσει σχεδόν αμέσως όταν ανοίξει ο σχετικός διακόπτης. Ο κινητήρας αφήνεται να λειτουργεί κανονικά εφ 'όσον ο διακόπτης παραμένει κλειστός και ο πείρος # 7 διατηρείται γειωμένος.

Θα συνιστούσα να κλείσετε το διακόπτη στον ακροδέκτη # 7 (ενεργοποίηση) και τον ακροδέκτη # 23 (φρένο) μαζί, έτσι ώστε να αλλάζουν με διπλή δράση και μαζί, αυτό θα βοηθούσε πιθανώς να «σκοτώσει» την περιστροφή του κινητήρα αποτελεσματικά και συλλογικά και επιτρέπει επίσης στον κινητήρα να λειτουργεί με ένα συνδυασμένο σήμα από τα δύο σημεία.

Το «Rs» αποτελεί την αντίσταση αντίληψης που είναι υπεύθυνη για τον έλεγχο της υπερφόρτωσης ή για τις τρέχουσες συνθήκες του κινητήρα, σε τέτοιες περιπτώσεις. η κατάσταση «σφάλματος» ενεργοποιείται αμέσως απενεργοποίηση του κινητήρα αμέσως και το IC μπαίνει σε λειτουργία κλειδώματος εσωτερικά. Η κατάσταση παραμένει σε αυτήν τη λειτουργία έως ότου διορθωθεί το σφάλμα και αποκατασταθεί η κανονικότητα.

Αυτό ολοκληρώνει τη λεπτομερή εξήγηση σχετικά με τα διάφορα pinouts των προτεινόμενων pinouts της ηλεκτρικής σκούτερ / του χειριστηρίου. Απλώς πρέπει να εφαρμοστεί σωστά σύμφωνα με τις πληροφορίες σύνδεσης που εμφανίζονται στο διάγραμμα για την επιτυχή και ασφαλή εφαρμογή των εργασιών του οχήματος.

Επιπλέον, το IC MC33035 περιλαμβάνει επίσης μερικά ενσωματωμένα χαρακτηριστικά προστασίας, όπως το κλείδωμα κάτω από την τάση, το οποίο διασφαλίζει ότι το όχημα είναι απενεργοποιημένο εάν σε περίπτωση που το IC εμποδίζεται από την απαιτούμενη ελάχιστη τάση τροφοδοσίας, καθώς και μια προστασία από θερμική υπερφόρτωση εξασφαλίζοντας ότι το IC δεν λειτουργεί ποτέ με υπερβολικές θερμοκρασίες.

Πώς να συνδέσετε την μπαταρία (τροφοδοτικό)

Σύμφωνα με το αίτημα, το ηλεκτρικό όχημα έχει οριστεί να λειτουργεί με είσοδο 60V και ο χρήστης ζητά ένα μετατροπέας ώθησης για την απόκτηση αυτού του υψηλότερου επιπέδου τάσης από μικρότερη μπαταρία 12V ή 24V.

Ωστόσο, η προσθήκη ενός μετατροπέα ενίσχυσης θα μπορούσε άσκοπα να κάνει το κύκλωμα πιο περίπλοκο και θα μπορούσε να προσθέσει σε μια πιθανή αναποτελεσματικότητα. Η καλύτερη ιδέα είναι να χρησιμοποιήσετε 5nos μπαταριών 12V σε σειρά. Για επαρκή χρόνο δημιουργίας αντιγράφων ασφαλείας και ρεύμα για τον κινητήρα 1000 watt, κάθε μπαταρία μπορεί να έχει ισχύ 25AH ή περισσότερο.

Η καλωδίωση των μπαταριών μπορεί να πραγματοποιηθεί με αναφορά στις ακόλουθες λεπτομέρειες σύνδεσης: