ШИМ-регулятор для лодочного мотора

Автор: vdavid, dv1959@ukr.net
Опубликовано 21.04.2015
Создано при помощи КотоРед.

Электрические двигатели для лодочных моторов весьма популярны среди любителей рыбной ловли. Наиболее распространенными среди них, наверное, являются изделия MinnKota®.

К сожалению эти двигатели имеют весьма существенный недостаток. Для изменение скорости (числа оборотов двигателя) используются баластные резисторы, которые подключаются последовательно с двигателем. При этом заметная часть энергии аккумулятора расходуется на нагрев воды.

В сети есть немало схем регуляторов для таких двигателей, но все они, как по мне, слишком габаритные. Кроме того, в них обычно используются специализированние микросхемы ШИМ-контроллеров, такие, как MC33033. Конечно, такие микросхема отлично справляются со своей задачей, но хотелось бы не просто регулировать ток двигателя, но и получить более информативное устройство. Кроме всего прочего, MC33033 не оказалось в тумбочке ;-).

Предлагаемая конструкция умеет:

• регулировать ток через двигатель
• индицировать напряжение на аккумуляторе и ток через двигатель на экране дисплея
• индицировать колличество израсходованных А*ч
• отключить двигатель при уменьшении напряжения на аккумяляторе ниже 10В
• ограничивать ток

Состоит из двух плат. На одной из них смонтированы силовые элементы

На второй - схема управления

Разъемы силовой платы:

• X1 - соединение с платой управления
• X2 - питание от аккумулятора
• X3 - подключение двигателя.

В качестве силовых использованы разъемы XT-60. При достаточно малых габаритах они имеют весьма малое переходное сопротивление.

Разъем X1 - аудиоразъем от CD-ROM.

Диод D1 можно заменить на MBR6045 или любой другой быстрый диод Шоттки с током 60А и напряжением не менее 45В.

Токоизмерительный резистор изготовлени из манганинового провода диаметром 1.7мм.

Конденсаторы C6..C9 на напряжение 35 В.

Разъемы платы управления:

• X1 - соединение с силовой платой
• X2 - разъем для внутрисхемного программирования
• X3 - подключение переменного резистора сопротивлением 4.7 кОм 

DA1 - стабилизатор напряжения 78L05 в корпусе SOT-89, Индикатор H1 от мобильного телефона Nokia 5110, заботливо закрепленный нашими китайскими братьями на печатную плату и снабженный светодиодами подсветки. В качестве DA2 можно использовать любой операционный усилитель, допускающий входное напряжение от 0В и Rail-to-Rail по выходу.

Конструкция собрана в корпусе Z-76. В качестве теплоотвода для диода D1 использована медная пластина толщиной 5 мм, Вполне допустимо использовать дюралюминий. Ниже приведены фотографии, иллюстрирующие конструкцию. Межде диодом и радиатором установлена изолирующая прокладка.

Из особенностей сборки. Провод, соединяющий контакты X1:D (общий провод) должен иметь сечение не менее 0.75 мм^2. Таким же проводом нужно продублировать печатный проводник на силовой плате, идущий к этому контакту (красный провод на фотографии силовой платы). Правильнее, конечно, было бы подвести землю питания платы управления и аналоговую землю двумя разными проводниками, но разъем попался под руки нв 4 контакта. Кроме того, на силовой плате напаяны медные проводники диаметром около 1.5 мм, дублирующие соединение стоков и истоков полевых транзисторов. Они хорошо видны на фотографиях.

 После сборки регулятора нужно произвести его калибровку. Для этого необходимо перед включением замкнуть между собой контакты X2:D и X2:E. В качестве нагрузки нужно использовать резистор сопротивлением около 1 Ом мощностью около 100 Вт. Этот резистор подключается к разъему двигателя. Последовательно с ним подключается амперметр со шкалой не менее 20 А. После включения устройства на дисплее отображается измеренный ток в Амперах. Вращая переменный резистор нужно добиться совпадения показаний дисплея и амперметра. После чего нажимаем кнопку SB1. Далее на экране отображается измеренное напряжение аккумулятора. Подключив вольтметр к клеммам аккумулятора, добиваемся совпадение напряжения, отображаемого на дисплее с показаниями вольтметра. На этом калибровка закончена.

Управление устройством очень простое. Ток регулируется переменным резистором. Кнопка SB1 переключает индикацию Ампер или Ампер*часов, когда переменный резистор не в нулевом положении. В нулевом положении нажатие этой кнопки вызывает меню, которое состоит из трех пунктов:

• Возврат (выход из меню)
• Обнуление счетчика Ампер*часов
• Яркость подсветки

Яркость подсветки устанавливается все тем же переменным резистором и подтверждается нажатием на кнопку SB1.

Ограничение тока установлено на уровне 35А. Срабатывание ограничения индицируется точкой в верхнем левом углу дисплея.

Еще пара фотографий.

Индикация тока:

индикация Ампер*часов:

сработала защита от переразряда батареи:

Колличество Ампер*часов сохраняется в EEPROM, поэтому не сбрасывается при отключении питания.

Файлы:
Прошивка с исходниками
Схема и плата в PCAD-2004

Все вопросы в Форум.

Эти статьи вам тоже могут пригодиться:

Шим для начинающих - аппаратный шим, практическое применение на примере Tiny13A

PWM регулятор 0% ... 100%. До 100 ампер

PWM регулятор от 0% до 100% на NE555. Новое схемное решение.