大家好 在大学学习期间，我收集了一辆小型电动汽车，油井或卡片。 他的诀窍是将电驱动的所有控制（包括制动器）都交给了一个临时控制器。 关于我如何做这辆小汽车，以及我在建造过程中遇到的陷阱-我想在这份材料中讲述。 这些材料并不声称是独特的，但是对我而言，这是一次很棒而有趣的经历。
故事的主题是硬件和软件方面的交集。 在控制器的固件中，我不是在处理一些抽象的概念或数据，而是在处理非常真实的“物理”设备：继电器，电动机，晶体管等。 因此，我将简要介绍技术部分，即所有手鼓跳舞时的构成。
主要节点
牵引电机-通用集电器。 它既可以使用直流电也可以使用交流电。 工作电压220伏。
该电池是由Casil制造的25个6伏铅酸电池，串联连接，结果得到了150-160伏的电池。 它安装在背面，并用蓝色胶带缠绕，一切都应按其应做的:)
发动机通过齿轮比i = 10的蜗轮驱动车轮。 照片显示，发动机是使用小型滚轮连接到变速箱的，该滚轮是经过特殊加工的。
原则上不是制动系统，即带有制动钳的制动盘。 当时物理制动没有用。 因此，发动机制动仍然是唯一的实际选择，因此控制器还必须控制机器的制动。
控制单元控制器
原则上，用于电动车辆的简单控制器也可以组装在“松散床”上。 但是，我希望它能够在21世纪的帮助下，借助该程序完美地配置所有内容。 在晚餐上经过长时间的高度科学讨论之后，我决定以微芯片pic16f877a作为控制器的基础，以下是其简要特征：
那时，我并不是真的对电子产品感到迷惑，起初我想让电路愚蠢地变拙-引擎已打开或引擎已关闭，但是没有继电器，而是放置了晶体管键，因此没有咔嗒声并且不会燃烧。 但是我认为风险是合理的，我没有损失任何东西，我只是想做点有价值的事情。 因此，我决定将一堆微控制器+功率场效应晶体管作为关键。 油门和倒档按钮带到方向盘上。
电路特征
在选择晶体管时，我没有did漏，而是选择了IRFP4227PBF-N沟道场效应晶体管（以正脉冲打开），电压为200伏，最大电流为130安培。 案例TO-247AC。 但是，展望未来，我会说-我能够燃烧它。
PWM-它是什么？
由于我将微控制器与场效应晶体管配合使用，因此不尝试在电路中使用pwm / pWM是一个罪过。 什么是垫片？ 脉冲宽度调制（PWM）是通过对设备进行开和关脉动的方法进行功率控制的过程。 -多亏了Wikipedia。
这种控制晶体管的方法的优点是：在工作期间，它处于两种状态-要么完全闭合，没有电流，什么都没有加热，要么完全断开，并且其电阻分别为几英里，一部分瓦特的热量耗散到晶体管本身的热量中，即瓦特，在这种操作模式下，电路几乎不发热。 而这样的过程-打开/关闭每秒发生数千次。 这称为PWM频率。 还有一种叫做“占空比”的东西。 翻译成人类语言-此图显示了晶体管打开的时间。 如果我们更深入一点-假设我们的PWM信号频率为1000赫兹。 因此，晶体管每秒打开和关闭1000次，导通和关断之间的切换过程仅为1/1000的十分之一秒。 值1/1000是频率的周期。 在占空比的帮助下，我们显示了从晶体管打开到有电流流过这段时间的那部分时间。 例如：在程序中，占空比255是最大功率，127-50％，0-晶体管关闭。
为了产生这样的频率，虽然有软件实现的可能性，但使用了内置于芯片中的“物理”控制器，但是在这种情况下，控制器将仅执行在指定的周期和占空比上产生频率的操作。 使用MK外围的控制器，可以生成信号，以便程序可以执行其他操作。
进入森林越远，狼就越生气-电驱动的效果如何取决于PWM频率。 每次以编程方式更改时，我都尝试了2至15 kHz的不同频率。 老实说，我没注意到太大的区别，但我敢肯定。 不幸的是，无法获得足够数量的有关此问题的数据。 我唯一注意到的是机器在运行过程中以不同的频率发出吱吱声。 顺便说一句，如果有人在地铁，电动公交车和火车中发现，在开始时您会听到隆隆声，吱吱声，how叫声-由于在控制器频率下工作，这与电动机绕组的吱吱声相同。 这在火车“燕子”上非常明显，该火车在起步时沿着MCC行驶。
工作算法中的陷阱
下一个问题是发动机倒车。 发动机是一个集电器，它有两个绕组-静止不动-定子在机体上，旋转-转子。 为了改变旋转方向，有必要在一个绕组中分配电流方向，而不是在另一个绕组中分配电流。 为此，使用了两个继电器，它们同时工作，在向它们供电时将电路“掷回”到反向。 但是在固件的第一个版本中，出现了错误-继电器在负载下切换。 在负载下进行测试的结果是，有两个烧断的继电器，因为电动机是感性负载，并且继电器触点上有很强的电弧，因此触点在开关过程中容易熔化并烧毁。
摆脱这种情况的方法是将程序引入条件，即在关闭电源之前，我们通过将PWM信号的占空比旋为0来释放负载，然后释放继电器，然后将功率恢复到设定水平。 这正是汽车刹车的工作方式-后退。 只有铁杆-没有传感器和编码器，什么也没有。 这是继电器的照片，有点像来自拉达的起动继电器。 如果您在无负载的情况下切换它们，它们也可以在高电压下工作，它们在15安培时保持160伏特的电压，但是我承认，由于横截面小，触点被加热了。
完成固件后，电源平稳地上升到给定的水平。 这已经消除了节点上的传输和负载冲击。 这就是程序中的一行可以增加设备寿命的方式。
我们将控制器与晶体管正确连接
只剩下将晶体管与控制器正确连接。 我直接通过光纤对这样做有些不正确。 但是，当在低电压下工作时，该电路会滚动，在高工作电压下，晶体管的快门会不断燃烧，因此需要推挽驱动器进行控制。 正常电路如下所示。 但是，一次有一个光学对的电路就足够了，这真是个奇迹，它可以用于试驾，并且在烧毁之后立即开始烧坏。 这是“正确”驱动器的示意图，仅在我的版本中，光学器件仍然与控制器分离。 从Drive2拍摄的图像：
一些有趣的观点
- 启动时，即使没有负载，电动机也会消耗更多的电能。 当转子在启动过程中制动时，石墨电刷开始冒烟。
- 在那一刻，当晶体管在机器上烧坏时，它开始自行消失，因为只有晶体管将电池与发动机分开。 因此，如果您不想追赶汽车并祈祷它不会撞到任何人，那么引入保护方案是合理的。
- 我使用的引擎来自洗衣机。 空载时的营业额为14,000，这令人难以置信，但这个数字已印在铭牌上。 尽管他完美地“从底部”拉。
- 在没有负载的情况下，电池上的电压会下降，我大约有150伏，如果负载太低，它可以平静地变为140伏；如果电池电压太低，则为130伏，因此，在最初的几分钟内，当新电池耗尽时，汽车可以很好地行驶在大约20％至30％的能量中，开始或多或少地开始了运行模式，汽车行驶速度越来越慢，加速速度也越来越慢，但并不是那么明显。 当电池消耗了大约70％的电量时，骑行变成了乌龟路线。
- 由于百叶窗上的过电压，我什至设法烧毁了一个功能强大的晶体管。 为了防止这种情况，您需要使用一个二极管将晶体管栅极旁路至晶体管驱动器的+电源。
- 使用小田鼠上的低功率晶体管开关将继电器连接到MK。
最后，视频发生了什么
通常，我对电驱动器的实验是从学校开始的，我尝试了许多不同的设计，但这是当时最成功的方案。 如果您喜欢这种材料，我会写一篇关于整个史诗的单独文章。
UPD：感谢所有人的答复，更改了本文中的错误