Gepost door Henry Schouwstra op maandag 24 december 2012
Dit is een schakeling voor een 1Q regelaar voor rolstoelmotoren. Met deze schakeling kun je de snelheid van een rolstoelmotor met een potmeter regelen. De regelaar werkt met het pulsbreedte (PWM) principe.
Het voedingsgedeelte van de 1Q eindtrap wordt geregeld door een 78S12; deze regelt de voedingsspanning voor de mosfetdriver en de stroomregeling van de eindtrap.
Als mosfetdriver wordt een IR4427 gebruikt. Deze driver verzorgt de gates van de mosfets van spanning en stroom. Voor de IR4427 staat een optocoupler van het type PC817. Deze optocoupler zorgt er voor dat het circuit gescheiden blijft van de besturing.
De stroomregeling wordt verzorgd door een opamp, de TLV271. Het signaal wordt afgetapt van de source-aansluiting van de mosfets. Daar wordt via het grote kopervlak en de bedrading de spanningsval gemeten, en via een spanningsdeler en een weerstand aangeboden aan de geïnverteerde ingang van de opamp. Dit signaal wordt vergeleken met de referentiespanning op de niet geïnverteerde ingang. Zodra de stroom boven de gewenste waarde komt, schakelt de opamp van laag naar hoog en geeft via een optocoupler het signaal door aan de besturing en schakelt de regelaar uit.
Voor de eindtrap zijn vier mosfets gebruikt van het type IRF1405. Deze vier mosfets staan parallel aan elkaar. De drain aansluiting PIN_2 is weggeknipt, met als doel dat er dikkere sporen naar de source kunnen voor grote stromen. De montageplaat van de IRF1405, (wat ook de drain is) wordt direct zonder isolatie op het koelblok gemonteerd; op deze manier komen alle vier de mosfets parallel te staan. De minaansluiting van de motor komt aan het koelblok, aan de onderkant van de print, door middel van twee M5 schroeven. De motor-plus komt direct aan de accu. Over de plus en de min van de motor staat nog een vrijloopdiode van het type 80EBU02.
Het voedingsgedeelte van de besturing wordt geregeld door een 78S05; deze regelt de voedingsspanning voor de microcontroller. De microcontroller (12F683) regelt het pwm signaal voor de mosfets en tevens de beveiliging van de eindtrap. Ook wordt de startvoorwaarde geregeld, voor een veilig bedrijf. Er worden twee digitale ingangen gebruikt, één voor de stroomregeling en één voor de vrijgave van de regelaar. De twee analoge ingangen worden gebruikt voor de potmeter die het toerental regelt en voor de temperatuurmeting van de eindtrap. De digitale uitgang regelt het pwmsignaal.
De twee printen worden met vier aders met elkaar verbonden, twee voor de stroommeting en twee voor het pwmsignaal. Hier zijn molex stekkers voor gebruikt.
De voedingsspanning kan worden afgetakt van de accu waar de eindtrap aan zit, of hij kan gevoed worden door een externe bron. Dat kan voordelen hebben in verband met eventuele storingen die van de eindtrap kan komen, maar ik heb er geen hinder van vernomen.
De regeling is getest met twee 12VDC accu's in serie, 24VDC voor de eindtrap en 12VDC voor de besturing. De 12VDC is van één accu afgehaald.
Op de microcontroller print zitten nog een paar aansluitingen voor de vrijgave schakelaar en de potmeter.
De vrijgave schakelaar
De vrijgave schakelaar heeft eigenlijk de functie van een dodemansknop; zodra de schakelaar los gelaten wordt schakelt de eindtrap direct uit. Om de regelaar weer op te starten moet eerst de potmeter naar nul gedraaid worden en de schakelaar weer ingedrukt worden.
De potmeter
De potmeter kan bijvoorbeeld een gashendel zijn of een joystick. De waarde van de potmeter mag niet kleiner zijn dan 10 k&OMega;, met als doel een correcte werking van de regelaar.
De maat van de eindtrap print is 100 x 131 mm, de maat van de processor print is 100 x 40 mm. De (aanduiding BR op de print) zijn draadbruggen in de vorm van een weerstand (nul ohm).
De processor print wordt boven op de eindtrap gemonteerd, de connector voor de signalen zitten precies boven elkaar en kunnen een op een aangesloten worden.
Op de processor print zit ook de aansluiting voor de temperatuur sensor, deze wordt direct op een van de mosfets aangesloten.
Als koelblok heb ik een type gebruikt die ook in PC's gebruikt wordt om de processor te koelen, deze voldoet prima. De ventilator die er op zit is een 12VDC type.
De motor
Hier nog even een voorbeeld hoe de motor aangesloten wordt op de regelaar. De plus van de accu komt direct aan de motor plus. Er kan nog voor gekozen worden om er een extra zekering tussen te zetten. De motor min komt aan de onderkant van eindtrap direct aan het koelblok met twee M5 schroeven, dus aan de drain van de mosfets. De min (massa) wordt door middel van vier M5 schroeven aan het kopervlak gemonteerd.
Ik heb als bedrading vier maal 2,5 mm² gebruikt, zowel naar de motor plus als de motor min. Let wel even op de lengte van de bedrading, deze mag niet al te lang worden vanwege de weerstand van de bedrading. De bedrading maakt ook deel uit van de shunt werking. De vrijloop diode komt bij de motor te zitten, direct over de plus en de min aansluiting van de motor.
Deze schakeling kost ongeveer € 35,00.