DIY हाई करंट मोटर ड्राइवर (एच-ब्रिज): 5 कदम

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:21

इस पॉवर व्हील्स किड्स क्वाड बाइक में मोटर और इलेक्ट्रॉनिक को अपग्रेड करने का प्रोजेक्ट है। इस 12V मिनी-क्वाड के प्रदर्शन से अभिभूत। हमने व्यावसायिक रूप से उपलब्ध मोटर चालक बोर्डों पर शोध करने के बाद 2 नए ट्रैक्सिस 775 ब्रश मोटर्स के साथ एक 24v सिस्टम में अपग्रेड करने की योजना बनाई और पाया कि अधिकांश या तो थोड़े डरावने थे (तुलना फोटो शामिल देखें) या बल्कि महंगे थे मैंने एक साधारण Arduino आधारित समाधान डिजाइन करने का फैसला किया।

24 वी न्यूनतम

द्वि-दिशात्मक मोटर नियंत्रण

पीडब्लूएम नियंत्रण

स्केलेबल हाई करंट सक्षम (100AMP)

न्यूनतम घटक

तर्क के लिए 5v स्टेपडाउन

बैटरी वोल्टेज भावना

एड्रिनो नैनो कंट्रोलर

विशिष्ट उपयोगों के लिए इनपुट तक पहुंच (थ्रॉटल [ऊपर और नीचे ट्रिम सहित], दिशा, सक्षम, 1 अतिरिक्त)

आउटपुट के लिए अप्रयुक्त पिन तक पहुंच (एलईडी आउट)

स्पष्ट समाधान मस्जिद आधारित एच-ब्रिज सर्किट का उपयोग करना है

मैं आपको दिखाने जा रहा हूं कि मैंने अपने उच्च वर्तमान एच-ब्रिज ड्राइवर को कैसे डिजाइन और बनाया है

चरण 1: एच-ब्रिज ड्राइवर आईसी खोजें

एच-ब्रिज ड्राइवर आईसी Arduino और MOSFET आउटपुट के बीच की चिप है। यह IC Arduino से हाई/लो सिग्नल लेता है और MOSFET गेट्स को चलाने के लिए उसी बूस्टेड सिग्नल को आउटपुट करता है, विशेष रूप से इसका सबसे महत्वपूर्ण कार्य VCC (बैटरी + इनपुट) के ऊपर हाई साइड फेट्स में वोल्टेज को बढ़ाना है, जिससे सभी के उपयोग की अनुमति मिलती है। N-MOSFETs कुछ ड्राइवरों के पास शूट थ्रू को रोकने के लिए विशेष सर्किटरी भी होती है (जब 2 फीट जमीन को नष्ट करने के लिए एक सीधा शॉर्ट सर्किट बनाते हैं।) मैं अंततः NXP MC33883 फुल एच-ब्रिज ड्राइवर IC को चुना क्योंकि - इसमें 2 आधे पुल शामिल हैं (इसलिए मुझे केवल 1 IC की आवश्यकता है) - बिल्ट-इन हाई साइड चार्ज-पंप- केवल 7 अतिरिक्त घटकों (सुरक्षा सर्किट सहित) की आवश्यकता होती है - 5.5-60V इनपुट (अंडर और ओवर वोल्ट लॉकआउट के साथ) -1amp पीक ड्राइव करंट के साथ संचालित होता है

नकारात्मक दुर्भाग्य से सुरक्षा के माध्यम से शूट नहीं किया गया है (इसलिए सॉफ्टवेयर में किया जाना चाहिए और वर्तमान सीमित बिजली आपूर्ति के साथ परीक्षण किया जाना चाहिए) के लिए 5 इनपुट सिग्नल की आवश्यकता होती है, बल्कि प्रत्येक माउस पर $ 8.44 पर महंगा होता हैhttps://nz.mouser.com/ProductDetail/NXP-Freescale/…datasheet

इस चिप को ध्यान में रखते हुए, अब हम इसके चारों ओर अपना सर्किट डिजाइन कर सकते हैं

चरण 2: सर्किट डिजाइन

हम सर्किट को डिजाइन करने के लिए ऑनलाइन टूल EASYEDA (easyeda.com) का उपयोग करेंगे (संबद्ध नहीं है लेकिन टूल JLCPCB.com के माध्यम से पीसीबी के ठीक और आसान क्रम में काम करता है) MC33883 ड्राइवर के लिए डेटाशीट से, हम एप्लिकेशन योजनाबद्ध (बाहरी के साथ) पा सकते हैं सुरक्षा सर्किट) हम इस सर्किट को कॉपी करेंगे क्योंकि हमें यहां पहिया को फिर से शुरू करने की आवश्यकता नहीं है, केवल अनुशंसित लेआउट और अनुशंसित कैपेसिटर मानों का उपयोग करें, हम सामान्य MOSFET 20v के नीचे गेट-सोर्स वोल्टेज को कैप करने के लिए 18v जेनर डायोड और कैपेसिटर जोड़ेंगे। अधिकतम वीजीएस

एक अंतर जो हम सर्किट में जोड़ेंगे वह है वैकल्पिक समानांतर MOSFETs वर्तमान क्षमता को बढ़ाने के लिए ऐसा करने के लिए हमें बस यह सुनिश्चित करने की आवश्यकता है कि हमारे पास प्रत्येक FET के गेट पर एक अवरोधक है। समानांतर FETs के साथ यह रोकनेवाला समानांतर जोड़ी के लोड और स्विचिंग विशेषताओं को संतुलित करने में मदद करता है (समस्याओं से बचने के लिए उच्च लोडिंग के लिए अधिक शोध)

किए जाने वाले निर्णय..अधिकतम वोल्टेज? मैं 24v चला रहा हूं, इसलिए मैं अपने mc33883 चिप के VCC और VCC2 को एक साथ जोड़ सकता हूं (vcc2 की सीमा 28v है लेकिन मेरे पास अलग आपूर्ति हो सकती है और अधिकतम VCC वोल्टेज 60v हो सकता है) Arduino को कैसे पावर दें? मैं एक छोटे से 5v 500mA स्विचिंग रेगुलेटर के साथ गया था जो 3 पिन के साथ एक पीसीबी पर प्रीबिल्ट आता है जो 6.5-36v परफेक्ट के बीच काम करता है!.https://nz.mouser.com/ProductDetail/490-VXO7805-50… मुझे बस इतना करना है कि एक ध्रुवीय सुरक्षा डायोड, इनपुट और आउटपुट कैपेसिटर जोड़ें। किया हुआ।

मैं बैटरी वोल्टेज प्राप्त करने में सक्षम होना चाहता हूं और जब वोल्टेज कम होता है तो वोल्टेज को मेरे Arduino पिन तक सीमित करने के लिए बंद हो जाता है। 8 रेसिस्टर पैड 2 समानांतर और 4 सीरीज लूज इस तरह +==|==- इसका मतलब यह होना चाहिए कि मैं विशिष्ट मूल्यों के बिना इसे आसानी से अलग तरीके से कॉन्फ़िगर कर सकता हूं। और लो साइड एफईटी के लिए 2 डिजिटल (या पीडब्लूएम) और हमें ड्राइवर के लिए 1 सक्षम लाइन की भी आवश्यकता है, यदि आपको इसकी आवश्यकता है तो सुरक्षा के माध्यम से हार्डवेयर शूट के लिए आपको किसी प्रकार के नंद गेट लॉजिक (और शायद देरी पर) के साथ फैंसी मिल सकती है।

इनपुट मैंने मुख्य रूप से थ्रॉटल, सक्षम, दिशा और ट्रिमिंग के लिए सभी एनालॉग इनपुट का उपयोग करने के लिए चुना है ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि वे उपलब्ध थे और टूट गए सभी में पुलडाउन प्रतिरोधों के लिए पैड हैं और एक 5v पिन उपलब्ध है और इनपुट उच्च होने पर सक्रिय रूप से काम करते हैं। (यदि सक्षम करें लाइन कम सक्रिय थी और थ्रॉटल फंस गया था अगर 5v तार टूट गया तो मोटरें लगातार चलती रहेंगी)

आउटपुट में एलईडी बैटरी इंडिकेटर के लिए 5 पिन + ग्राउंड आउटपुट हेडर / पिन तक पहुंच (शेष डिजिटल पिन) भी शामिल है, जिसमें अंतिम शेष पीडब्लूएम पिन के लिए एक हेडर भी शामिल है (पीडब्लूएम पर एक नोट जिसे मैंने हाई साइड फेट्स, लो साइड फेट्स, और पीडब्लूएम आउटपुट प्रत्येक Arduino के अलग-अलग टाइमर चैनलों पर है, इससे मुझे टाइमर के साथ अलग-अलग खेलने की अनुमति मिलनी चाहिए आदि)

चरण 3: घटक चयन

इस बोर्ड के लिए, मैंने मुख्य रूप से सतह माउंट घटकों के साथ जाने का फैसला किया है, यदि आप अपने उपकरणों को बुद्धिमानी से चुनते हैं तो सोल्डरिंग एसएमडी बहुत मुश्किल नहीं है। प्रतिरोधों और कैपेसिटर्स के लिए 0805 आकार के घटक माइक्रोस्कोप की सहायता के बिना सोल्डर के लिए बहुत आसान हैं और केवल चिमटी को संभालने के लिए जरूरी है.

कुछ लोग कहते हैं कि 0603 बहुत बुरा नहीं है, लेकिन इसकी शुरुआत सीमा को आगे बढ़ाने के लिए है।

कांच के ज़ेनर्स मुझे पैंतरेबाज़ी करने में थोड़ा मुश्किल लगा

पावर से ड्राइवर से डिजिटल तक घटक सूची (मैंने क्या उपयोग किया)

8x TO220 N-ch मस्जिद 60V 80A IPP057N06N3 G4x 1N5401-G सामान्य प्रयोजन पावर डायोड 100v 3A (200A चोटी) (ये गलत हैं मुझे Schottky डायोड का उपयोग करना चाहिए था कि वे कैसे जाते हैं) 8x 0805 50ohm रोकनेवाला 2x 0805 10ohm रोकनेवाला 2x 0805 10nF 50V सिरेमिक संधारित्र (सुरक्षा सर्किट)

2x 18v जेनर डायोड 0.5W ZMM5248B (प्रोटेक्शन सर्किट)1x nxp MC33883 H-ब्रिज गेट ड्राइवर1x 0805 33nF 50V सिरेमिक कैपेसिटर (ड्राइवर के लिए)

2x 0805 470nF 50V सिरेमिक कैपेसिटर (चालक के लिए)

1x जेनेरिक थ्रू-होल पोलरिटी प्रोटेक्शन डायोड (पहले से ही था) 1x 3pin dc/dc कन्वर्टर अधिकतम 36vin 5v VXO7805-500 से बाहर

3x smd 10uF 50V 5x5.3mm इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर3x 0805 1uF 50V सिरेमिक कैपेसिटर (5v लॉजिक सर्किट)

9x 0805 10k रोकनेवाला (पुलडाउन और वोल्टेज डिवाइडर 15k बनाने के लिए कॉन्फ़िगर किया गया) 4x 0803 3k रोकनेवाला (3k रहने के लिए समानांतर श्रृंखला कॉन्फ़िगर किया गया.. एक अपशिष्ट जो मुझे पता है) 2x 10k थ्रू-होल ट्रिमर पोटेंशियोमीटर 1x Arduino नैनोवेरियस हेडर, हीटसिंक, स्विच जैसे अन्य आइटम, पोटेंशियोमीटर आदि

मैंने अपने पुर्ज़े mouser.com से मंगवाए और अधिकांश पुर्ज़ों को १० के लॉट में मंगवाया और न्‍यूज़ीलैंड को मुफ़्त शिपिंग प्राप्त करने के लिए कुल nz$६० में कई अन्य भागों को जोड़ा (~ nz$३० की बचत)

निर्माण की कुल घटक लागत लगभग US$23 + (बेहतर सौदा प्राप्त करने के लिए आप जो भी अतिरिक्त खरीदते हैं थोक खरीदें) + पीसीबी

चरण 4: पीसीबी डिजाइन

अब हमने घटकों का चयन कर लिया है और उम्मीद है कि हम उन्हें योजनाबद्ध तरीके से घटक पैकेजों की पुष्टि कर सकते हैं और हमारे बोर्डपीसीबी लेआउट को लेआउट करना शुरू कर सकते हैं, यह एक कला रूप है जिसे मैं इसे सिखाने की कोशिश नहीं कर रहा हूं। उसके लिए youtube आज़माएं। मैं इस बोर्ड पर अपनी गलतियों को इंगित करने के लिए क्या कर सकता हूं

मैंने अपने मस्जिदों को क्षैतिज रखा मैंने अपने एच-ब्रिज को अपने नियोजित हीटसिंक समाधान के साथ काम करने के लिए डिज़ाइन किया और इसके परिणामस्वरूप, मेरे पास बिजली के निशान हैं जो कि मैं जितना चाहता हूं उससे काफी संकरा है। मैंने बोर्ड के निचले हिस्से में निशान को दोगुना करके और सोल्डर मास्क को हटाकर मुआवजा दिया कि मैं वर्तमान हैंडलिंग पावर कनेक्शन बढ़ाने के लिए सोल्डर जोड़ सकता हूं। मैंने स्क्रू टर्मिनलों आदि के बजाय + वी -वी मोटरए और मोटरबी कनेक्शन के लिए सोल्डर केबल्स को निर्देशित करने के लिए बड़े 10x10 मिमी पैड का उपयोग करने का फैसला किया (मुझे एहसास है कि मुझे यांत्रिक तनाव राहत की आवश्यकता होगी) हालांकि मेरे बड़े हीट सिंक के कारण केबलों को मिलाप करना मुश्किल होगा ये पैड। जीवन आसान हो जाएगा अगर मैंने बोर्ड के विपरीत दिशा के इन पैड्स को हीट सिंक में रख दिया होता

मुझे थ्रू-होल फ़्रीव्हील डायोड के लिए विअस का आकार बढ़ाना चाहिए था। नतीजतन, ये अब सतह पर चढ़ गए हैं (अपने पैकेज के आकार पर ध्यान दें

अपने डिज़ाइन को गेरबर फ़ाइल में बदलें और इसे अपने पसंदीदा पीसीबी फैब्रिकेटर को भेजें, मैं जेएलसीपीसीबी की सिफारिश कर सकता हूं, उन्होंने मेरे लिए अच्छा काम किया और उचित मूल्य दिया

चरण 5: असेंबली और बोर्ड का परीक्षण करें

अब आपके पास अपने हिस्से और पीसीबी को इकट्ठा करने का समय है और शायद एक या दो घंटे में मिलाप करना है

सबसे पहले, जांचें कि आपके पास सभी भाग हैं और आपका पीसीबी अच्छी स्थिति में है, अपने उपकरणों को एक साथ इकट्ठा करें। मूल बातें आपको सोल्डरिंग आयरनसोल्डरविज़र्ससोल्डर विक और या सोल्डर सकरफ्लश कट प्लायर्स की आवश्यकता होगी।

जैसे मैंने कहा कि 0805 भाग सबसे छोटे घटकों के साथ बहुत कठिन शुरुआत नहीं हैं, पहले प्रतिरोधक, कैप, डायोडफिर IC Arduino को सीधे या तो सीधे या हेडर के साथ रिमूवेबिलिटी के लिए हेडर स्थापित करते हैं

शॉर्ट सर्किट के लिए बोर्ड का परीक्षण करें

अब Arduino पर ब्लिंक स्केच लोड करें और USB को अनप्लग करें और बोर्ड को बैटरी या बिजली की आपूर्ति से पावर दें ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि रेगुलेटर सेक्शन सही तरीके से काम कर रहा है।

शॉर्ट सर्किट के लिए बोर्ड का परीक्षण करें

ड्राइवर सॉफ़्टवेयर अपलोड करें और वर्तमान सीमित आपूर्ति से बोर्ड को शक्ति दें, कहते हैं कि 100mA बहुत होना चाहिए लो वोल्टेज के कारण बंद होने की संभावना

आपका बोर्ड अब मोटर चलाने के लिए तैयार है या 2