घर-निर्मित इलेक्ट्रिक कार - सब कुछ वह नहीं है जो आप सोचते हैं

सभी को नमस्कार। विश्वविद्यालय में अध्ययन करते समय, मैंने एक छोटी इलेक्ट्रिक कार, कुआं या कार्ड एकत्र किया। उनकी चाल यह थी कि ब्रेक सहित इलेक्ट्रिक ड्राइव का सारा नियंत्रण एक मेकशिफ्ट कंट्रोलर को दिया गया था। और बस के बारे में कि मैंने इस छोटी कार को कैसे किया, और निर्माण के दौरान मुझे क्या नुकसान हुए - मैं इस सामग्री में बताना चाहूंगा। सामग्री अद्वितीय होने का दावा नहीं करती है, लेकिन मेरे लिए यह एक महान और दिलचस्प अनुभव था।



कहानी का विषय हार्डवेयर और सॉफ्टवेयर पहलुओं के जंक्शन पर है। और नियंत्रक के लिए फर्मवेयर में, मैं कुछ सार अवधारणाओं या डेटा के साथ काम नहीं कर रहा था, लेकिन बहुत वास्तविक "भौतिक" उपकरणों के साथ: रिले, इलेक्ट्रिक मोटर्स, ट्रांजिस्टर, आदि। तो मैं तकनीकी भाग का संक्षिप्त विवरण दूंगा, जो उस समय था जब सभी नृत्यों के साथ एक नखरे थे।

मुख्य नोड्स

ट्रैक्शन मोटर - यूनिवर्सल कलेक्टर। यह प्रत्यक्ष से और बारी-बारी से दोनों काम कर सकता है। ऑपरेटिंग वोल्टेज 220 वोल्ट।



श्रृंखला में जुड़े कैसिल द्वारा निर्मित प्रत्येक 6 वोल्ट की 25 लीड-एसिड कोशिकाएं हैं, और परिणामस्वरूप हमें 150-160 वोल्ट की बैटरी मिलती है। यह पीठ पर स्थापित है और नीले बिजली के टेप के साथ पलटाव करता है, सब कुछ वैसा ही है जैसा इसे चाहिए :)



इंजन एक गियर अनुपात i = 10 के साथ एक कृमि गियर के माध्यम से पहियों को चलाता है। फोटो से पता चलता है कि इंजन को एक छोटे रोलर का उपयोग करके गियरबॉक्स से जोड़ा जाता है, यह विशेष रूप से मशीनीकृत था।



ब्रेकिंग सिस्टम, यानी कैलिपर के साथ ब्रेक डिस्क, सिद्धांत रूप में नहीं था। उस समय फिजिकल ब्रेक लगाएं, काम नहीं किया। इसलिए, इंजन ब्रेकिंग एकमात्र वास्तविक विकल्प बना रहा, इसलिए नियंत्रक को मशीन की ब्रेकिंग पर भी नियंत्रण रखना पड़ा।

कंट्रोल यूनिट के लिए नियंत्रक

सिद्धांत रूप में, इलेक्ट्रिक वाहन के लिए एक सरल नियंत्रक को "ढीले बिस्तर" पर भी इकट्ठा किया जा सकता है। लेकिन मैं चाहूंगा कि यह 21 वीं सदी के बाद, कार्यक्रम की मदद से सब कुछ खूबसूरती से कॉन्फ़िगर करने में सक्षम हो। रात के खाने में एक बहुत ही उच्च वैज्ञानिक चर्चा के बाद, मैंने फैसला किया कि माइक्रोचिप चिप pic16f877a को नियंत्रक के आधार के रूप में लिया जाना चाहिए, यहां इसकी संक्षिप्त विशेषताएं हैं:



उस समय, मैं वास्तव में इलेक्ट्रॉनिक्स में गड़बड़ी नहीं करता था, और शुरू में मैं सर्किट को मूर्खतापूर्ण अपमानजनक बनाना चाहता था - इंजन चालू है या इंजन बंद है, लेकिन रिले के बजाय एक ट्रांजिस्टर कुंजी डाल दिया ताकि कुछ भी क्लिक न हो और जला न जाए। लेकिन मैंने फैसला किया कि जोखिम उचित था, मैंने कुछ भी नहीं खोया और मैं सिर्फ कुछ सार्थक करना चाहता था। इसलिए मैं एक कुंजी के रूप में माइक्रोकंट्रोलर + पावर फील्ड-प्रभाव ट्रांजिस्टर के एक गुच्छा पर बसा। थ्रोटल और रिवर्स बटन स्टीयरिंग व्हील पर लाया गया।

सर्किट सुविधाएँ

ट्रांजिस्टर चुनते समय, मैंने कंजूसी नहीं की और IRFP4227PBF को चुना - 200 वोल्ट के वोल्टेज के लिए एक एन-चैनल फील्ड-इफेक्ट ट्रांजिस्टर (सकारात्मक पल्स के साथ खुलता है) और 130 एम्पीयर की अधिकतम धारा। केस TO-247AC। लेकिन, आगे देखते हुए, मैं कहता हूँ - मैं इसे जलाने में सक्षम था।

पीडब्लूएम - यह क्या है और इसके साथ क्या खाती है

चूंकि मैंने एक क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर के साथ संयोजन में एक माइक्रोकंट्रोलर का उपयोग किया था, इसलिए सर्किट में pwm / pWM का उपयोग करने की कोशिश नहीं करना पाप था। शिम क्या है? पल्स चौड़ाई मॉड्यूलेशन (पीडब्लूएम) डिवाइस को पल्स करने और बंद करने की विधि द्वारा बिजली नियंत्रण की प्रक्रिया है। - विकिपीडिया को धन्यवाद।

ट्रांजिस्टर को नियंत्रित करने की इस पद्धति का लाभ: ऑपरेशन के दौरान, यह दो राज्यों में है - या तो पूरी तरह से बंद है, कोई चालू नहीं है और कुछ भी गर्म नहीं है, या यह पूरी तरह से खुला है और इसका प्रतिरोध क्रमशः कई मील है, गर्मी के एक वाट के कुछ अंशों को ट्रांजिस्टर पर गर्मी में ही नष्ट कर दिया जाता है , या वाट की इकाइयां, ऑपरेशन के इस मोड में सर्किट मुश्किल से गर्म होता है। और ऐसी प्रक्रिया - प्रति सेकंड हजारों बार खुली / बंद होती है। इसे पीडब्लूएम आवृत्ति कहा जाता है। इस तरह की एक चीज भी है जिसे "कर्तव्य चक्र" कहा जाता है। मानव भाषा में अनुवाद - यह आंकड़ा दिखाता है कि ट्रांजिस्टर कितना समय खुला है। यदि आप थोड़ा गहराई में जाते हैं - मान लें कि हमारे पास पीडब्लूएम सिग्नल की आवृत्ति 1000 हर्ट्ज है। इसलिए ट्रांजिस्टर प्रति सेकंड 1000 बार खुलता और बंद होता है, और इसके बीच और स्विचिंग की प्रक्रिया एक सेकंड का 1/1000 हिस्सा होता है। मूल्य 1/1000 आवृत्ति की अवधि है। और कर्तव्य चक्र की सहायता से, हम दिखाते हैं कि ट्रांजिस्टर किस अवधि से खुला है और इसके माध्यम से वर्तमान प्रवाह होता है। उदाहरण के लिए: कार्यक्रम में, कर्तव्य चक्र 255 अधिकतम शक्ति है, 127 - 50%, 0 - ट्रांजिस्टर बंद है।

ऐसी आवृत्ति उत्पन्न करने के लिए, चिप में निर्मित "भौतिक" नियंत्रक का उपयोग किया गया था, हालांकि सॉफ्टवेयर कार्यान्वयन की संभावना है, लेकिन इस मामले में नियंत्रक केवल वही करेगा जो आउटपुट पर एक निर्दिष्ट अवधि और कर्तव्य चक्र के साथ आवृत्ति उत्पन्न करता है। और एमके की परिधि से एक कंट्रोलर का उपयोग करके, एक सिग्नल उत्पन्न करना संभव था, और ताकि प्रोग्राम कुछ और कर सके।

जंगल में दूर, भटकने वाले भेड़िये - इलेक्ट्रिक ड्राइव कितनी प्रभावी होगी पीडब्लूएम आवृत्ति पर निर्भर करता है। मैंने अलग-अलग आवृत्तियों की कोशिश की, 2 से 15 किलोहर्ट्ज़ तक, हर बार यह प्रोग्रामेटिक रूप से बदल गया। ईमानदारी से, मैंने बहुत अंतर नहीं देखा, लेकिन मुझे यकीन है कि यह है दुर्भाग्य से, इस मुद्दे पर डेटा पर्याप्त मात्रा में प्राप्त नहीं किया जा सका। केवल एक चीज जिस पर मैंने ध्यान दिया, वह यह है कि मशीन ऑपरेशन के दौरान अलग-अलग आवृत्तियों पर चीख़ती है। वैसे, अगर किसी ने मेट्रो, इलेक्ट्रिक बसों और ट्रेनों में देखा है कि शुरुआत के दौरान आपको एक गड़गड़ाहट, चीख़, चीख़ सुनाई देती है - यह नियंत्रक आवृत्तियों पर काम करने के कारण मोटर वाइंडिंग्स की बस एक ही चीख़ है। यह ट्रेन "निगल" पर बहुत ध्यान देने योग्य है, जो शुरुआत के दौरान एमसीसी के साथ जाती है।

काम के एल्गोरिथ्म में नुकसान

अगली समस्या इंजन रिवर्स के साथ थी। इंजन एक कलेक्टर है, इसकी दो वाइंडिंग्स हैं - गतिहीन - शरीर पर एक स्टेटर, और घूर्णन - एक रोटर। रोटेशन की दिशा बदलने के लिए, एक वाइंडिंग में वर्तमान की दिशा को तैनात करना आवश्यक है, न कि मुझे दूसरे की दिशा में। इसके लिए, दो रिले का उपयोग किया गया था, उन्होंने एक साथ काम किया, जब बिजली की आपूर्ति की गई थी, तो सर्किट को उल्टा करने के लिए "फेंक" दिया। लेकिन फर्मवेयर के पहले संस्करण में एक त्रुटि थी - रिले लोड के तहत स्विच किए गए। लोड के तहत परीक्षण के परिणामस्वरूप, दो बर्न-आउट रिले हैं, चूंकि मोटर एक आगमनात्मक भार है और रिले संपर्कों पर एक मजबूत चाप था, संपर्क बस के दौरान पिघल गए और जल गए।

स्थिति से बाहर का रास्ता इस कार्यक्रम में पेश करना है कि हम स्विच करने से पहले पीडब्लूएम सिग्नल के कर्तव्य चक्र को 0 से हटाकर लोड को हटा दें, रिले को फेंक दें, और शक्ति को सेट स्तर पर वापस लाएं। यह ठीक उसी तरह है जैसे कार पर ब्रेक ने काम किया - रिवर्स। केवल कट्टर - कोई सेंसर और एनकोडर, कुछ भी नहीं। और यहाँ रिले की फोटो है, यह लाडा से स्टार्टर रिले की तरह है। यदि आप उन्हें बिना लोड के स्विच करते हैं, तो वे उच्च वोल्टेज के साथ भी काम करते हैं, उन्होंने 15 एम्पियर में 160 वोल्ट रखे, लेकिन मैं मानता हूं कि छोटे क्रॉस-सेक्शन के कारण संपर्क गर्म थे।





जब मैंने फ़र्मवेयर ख़त्म किया, और बिजली एक निश्चित स्तर तक आसानी से बढ़ी। और यह पहले से ही प्रसारण में आघात को समाप्त करता है और नोड्स पर लोड करता है। यह कैसे कार्यक्रम में एक पंक्ति इकाई के जीवन को बढ़ा सकता है।

हम नियंत्रक को ट्रांजिस्टर के साथ सही ढंग से जोड़ते हैं

यह केवल नियंत्रक के साथ ट्रांजिस्टर को सही ढंग से जोड़ने के लिए बना रहा। मैंने यह कुछ गलत तरीके से किया, एक ऑप्टिकल जोड़ी के माध्यम से, सीधे। लेकिन यह सर्किट कम वोल्टेज के साथ काम करते समय रोल करता है, उच्च ऑपरेटिंग वोल्टेज पर ट्रांजिस्टर का शटर लगातार जलता रहता है, और नियंत्रण के लिए एक पुश-पुल ड्राइवर की आवश्यकता होती है। सामान्य सर्किट नीचे दिखाया गया है। फिर भी, एक समय में, एक ऑप्टिकल जोड़ी के साथ सर्किट पर्याप्त था, कुछ चमत्कार से, यह एक परीक्षण ड्राइव के लिए काम करता था, और इसके तुरंत बाद बाहर जलना शुरू हो गया। यहां "सही" ड्राइवर का आरेख है, केवल मेरे संस्करण में नियंत्रक से प्रकाशिकी का एक डिकॉउपिंग अभी भी था। ड्राइव 2 से ली गई छवि:

कुछ रोचक बाते

• शुरू करते समय, इलेक्ट्रिक मोटर लोड के बिना भी कई गुना अधिक बिजली की खपत करता है। और जब रोटर ने शुरुआत के दौरान ब्रेक लगाया, तो ग्रेफाइट ब्रश धूम्रपान करने लगे।
• उस क्षण में, जब ट्रांजिस्टर मशीन पर जलता है - यह खुद ड्राइव करना शुरू कर देता है, क्योंकि केवल ट्रांजिस्टर बैटरी को इंजन से अलग करता है। तो सुरक्षा योजनाओं की शुरूआत उचित है यदि आप कार के बाद नहीं चलना चाहते हैं और प्रार्थना करते हैं कि यह किसी को भी नहीं मारेगा।
• मैंने जो इंजन इस्तेमाल किया है वह वॉशिंग मशीन से है। भार के बिना टर्नओवर, उन्होंने 14,000 का दावा किया - यह विश्वास करना मुश्किल है, लेकिन यह आंकड़ा नेमप्लेट पर था। हालांकि वह पूरी तरह से "नीचे से खींचता है।"
• बैटरी पर वोल्टेज, बिना लोड के, मेरे पास लगभग 150 वोल्ट था, यह शांति से लोड के तहत 140 हो सकता है। और यदि बैटरी बहुत कम है, तो 130, इस वजह से, कार पहले कुछ मिनटों तक ताजी बैटरी पर बहुत अच्छी तरह से चला सकती है, फिर जब बैटरी खर्च होती है लगभग 20-30% ऊर्जा, कम या ज्यादा ऑपरेटिंग मोड शुरू हुआ, कार ने अधिक धीरे-धीरे चलाई, और अधिक धीरे-धीरे त्वरित किया, लेकिन यह ध्यान देने योग्य नहीं था। जब बैटरी लगभग 70% चार्ज हो जाती है, तो सवारी कछुए के पाठ्यक्रम में बदल जाती है।
• मैं इसके शटर पर ओवरवॉल्टेज के कारण एक शक्तिशाली ट्रांजिस्टर को जलाने में भी कामयाब रहा। इससे बचाव के लिए, आपको ट्रांजिस्टर के गेट को एक डायोड के साथ + ट्रांजिस्टर चालक की बिजली आपूर्ति से दूर करना होगा।
• छोटे खंडों पर कम-शक्ति ट्रांजिस्टर स्विच का उपयोग करके रिले को एमके से जोड़ा गया था।

अंत में, वीडियो पर क्या हुआ

सामान्य तौर पर, इलेक्ट्रिक ड्राइव के साथ मेरे प्रयोग स्कूल में वापस शुरू हुए और मैंने कई अलग-अलग डिज़ाइनों की कोशिश की, लेकिन यह उस समय की सबसे सफल योजना है। यदि आप सामग्री पसंद करते हैं, तो मैं पूरे महाकाव्य के बारे में एक अलग पोस्ट लिखूंगा।

UPD: लेख में उन त्रुटियों को बदला, जिन्होंने जवाब दिया सभी का धन्यवाद