PIC16F819 ile PWM Motor Kontrol TC4420 Mosfet

Motor kontrol devresinde pwm yöntemi kullanılmış pic16f819 çıkışında microchip ürünü tc4420 yüksek hızlı 6 amper mosfet sürücü kullanılıyor mosfetler ise 2 adet irf2907 ayrıca devrede mosfetlerden çekilen akımı algılamak için tlv2461 op amp ile yapılan 0.01ohm şönt direnc üzerinden akım algılama devresi var. Pwm Motor sürücü projesine ait kaynak picc kodları pcb, şema dosyaları bulunuyor.

Elektrikli bisikletim için bir elektronik hız kontrol cihazı. Burada gördüğünüz gibi bir süredir elektrik destekli bisikletle seyahat ediyorum. Kit (göbek motoru ve pil) ile donattığım standart bir bisiklet satın aldım. Kontrolörle birlikte eksiksiz bir kit satın alabilirdim, ancak spor için ve bu kitlerle birlikte verilen kontrolörde bulunmayan ilginç işlevleri entegre edebilmek için bunu kendim yapmayı tercih ettim.

Kullanılan göbek motoru, Velectris’ten satın alınan bir fırça motorudur. Fırçalı bir motor seçtim çünkü sadece 2 kablosu var ve sürmesi daha kolay. Madalyonun diğer yüzü, motorun biraz daha geniş olması ve her şeyden önce fırçasız bir motora göre daha düşük verimliliğe sahip olmasıdır.

Motor, 14 Ah lityum pil ile 36 V’ta çalışır. Kontrolörün amacı, bir hızlandırıcı kullanarak motor gücünün ince ayarını yapabilmektir. Bunu yapmak için, motora 0 ile 36V arasında ortalama bir voltaj gönderebilmek için akü voltajını keseceğiz. Buna PWM (Darbe Genişliği Modülasyonu) kontrolü denir.

Kontrolörün kalbi bir PIC mikrodenetleyicisi olan PIC16F819’dur. Bir PWM çıkışı ve analog girişler dahil olmak üzere dahili olarak ihtiyaç duyacağımız her şeye sahiptir. Üstelik çok ekonomiktir.

Güç kaynağı, standart bir LM7805 lineer regülatöre dayanmaktadır. Bir zener diyot, giriş voltajını düşürme işini üstlenir, çünkü regülatör aküden gelen 36V’u doğrudan kabul etmez (tamamen şarj edilmiş olsa bile 42V!).

Akü voltajının ölçümü, 10’a kadar basit bir voltaj bölücü ve PIC’nin analog girişi kullanılarak gerçekleştirilir.

Motor güç kontrolü MOS transistörler kullanılarak yapılır. Toplam iç direnci ve dağıtılacak gücü (özellikle anahtarlamadan kaynaklanan kayıpları) azaltmak için 2’yi paralel olarak koydum, ancak sonuçta tek bir MOS, iyi seçilmişse yeterlidir.

PIC, çıkışlarında yalnızca birkaç miliamper verebilir ve kullanılacak anahtarlama frekansında (yaklaşık 8khz) MOS geçidini doğrudan çalıştıramaz. Gerçekten de, MOS kapısı, her anahtarlamada şarj edilmesi ve boşaltılması gereken küçük bir kapasitör gibi davranır. Ve kayıpları ve dolayısıyla aşırı ısınmayı sınırlamak için MOS’un tamamen veya hiçte mümkün olduğunca tam çalışması için bu mümkün olduğunca çabuk yapılmalıdır. Bu yüzden PIC ile MOS kapısı arasına özel bir bileşen olan TC4420’yi yerleştirdim. MOS geçidini sürmek için gereken akımı sağlayabilecektir. Motor sargılarının neden olduğu aşırı gerilimler nedeniyle MOS’u patlatmak istemiyorsanız, motor terminallerinde bir serbest diyotun varlığını fark etmiş olacaksınız.

Pilin çektiği akımı ölçmek için 10 miliohm şönt kullanıyorum. Kazancı 10 olan bir amplifikatör, sinyali PIC tarafından ölçülebilen bir değere geri getirir. AOP’ler her zaman besleme voltajlarının yakınında (bu durumda 0V ve 5V) atık voltaja sahiptir, R7 direnci sayesinde girişe bir ofset ekledim.

Örneğin, şöntten akım geçmezse, şönt üzerindeki voltaj 0V’dur. AOP’nin + girişinde bu nedenle (10K/(10K+490K))*5V = 0,1V olacaktır.
Amfinin kazancı 10 olduğu için 1V çıkış elde edeceğiz.

Şöntten 20A’lik bir akım akarsa, üzerindeki voltaj 0,2V olacaktır (U=RxI=0,01×20).
AOP’nin + girişinde bu nedenle (10K/(10K+490K))*(5V-0,2V)+0,2V = 0,296V olacaktır. 10’luk kazanç ile 2.96V’luk bir çıkışa sahip olacağız.

Bununla birlikte, girişi kabul eden ve güç kaynağına yakın çıkış voltajlarını sağlayabilen bir AOP seçmek gereklidir. Buna raydan raya AOP’ler denir.

Hızlandırıcıyı bağlamak için 3 özdeş analog giriş sağladım. Sinyal basitçe bir RC düşük geçiş filtresi tarafından filtrelenir. Şu an için yalnızca bir tanesi kullanılacak, ancak gelecekte örneğin bir pedal çevirme sensörü veya başka bir şey bağlamak istersem 2 tane ücretsiz sahibi olacağım.

Not: Şemada küçük bir hata var: R5, MOS sürücüsünden ÖNCE olmalı ve bu nedenle ‘PWM’ sinyali ile toprak arasına bağlanmalıdır. Belki bir gün şemayı ve yönlendirmeyi değiştiririm…

C kaynak kodları ve pcb şema dosyaları ve ingilizce (çeviri) açıklama var

PWM Electronic Motor Drive

The heart of the controller is a PIC microcontroller, the PIC16F819 It has internally everything we will need, including a PWM output, and analog inputs. it is very economical.

The is based on a standard linear regulator LM7805. A zener diode is responsible for lower input voltage, as the regulator would not accept directly from the battery 36V (42V even when it is loaded block)

Measuring the battery voltage is done through a simple voltage divider by 10 and an analog input of the PIC.

Kaynak: chaenel.free.fr/cmsimple/?Electronique:Un_variateur_%E9lectronique_pour_mon_v%E9lo_%E9lectrique