Как сделать простой инвертор 12-220 В мощностью 2500 Вт частотой 50 Гц

Как сделать простой инвертор 12-220 В мощностью 2500 Вт частотой 50 Гц

Инвертор предназначен для получения 220-вольтового переменного напряжения из невысокого постоянного. Подключается к любому 12-вольтовому источнику, в т.ч. к автомобильному аккумулятору через гнездо прикуривателя. Мощность нагрузки может достигать 2500 Вт и лимитируется преимущественно мощностью выходного трансформатора и нагрузочной способностью гнезда прикуривателя.

• прост со схемотехнической точки зрения;
• требует минимальной наладки;
• собирается из доступных компонентов.

Электрическая схема инвертора

В качестве ключевого компонента устройства использован интегральный управляемый мультивибратор СD4047BD с элементами подстройки частоты следования генерируемых импульсов, силовая часть собрана на спаренных полевых транзисторах. Для получения выходного напряжения 220 В использован повышающий трансформатор, входы первичных обмоток которого подключены непосредственно к выводам D (стокам) силовых транзисторных сборок.

Силовые оконечные каскады А собраны на спаренных полевых транзисторах. Схема оконечного каскада показана далее.

200-омные резисторы в цепи затвора обеспечивают выравнивание токов по отдельным транзисторам.

Электронные компоненты, используемые в устройстве

• микросхема CD4047BD управляемого мультивибратора — http://alii.pub/5xga2j
• три резистора 220 Ом мощность 0,25 Вт — http://alii.pub/5h6ouv
• электролитический конденсатор на 1000 мкФ — http://alii.pub/5n14g8
• керамический конденсатор на 47 нФ — http://alii.pub/5n14g8
• переменный резистор на 12 кОм — http://alii.pub/5o27v2
• четыре мощных полевых транзистора IRFZ44N — http://alii.pub/5ct567
• четыре резистора 200 Ом мощность 0,25 Вт — http://alii.pub/5h6ouv
• повышающий трансформатор с коэффициентом трансформации 20.

Особенности сборки и настройки схемы инвертора

Компоненты слаботочной части схемы рекомендуется монтировать на печатной плате-«слепыше». Для установки микросхемы мультивибратора целесообразно применить 14 или 16 контактную монтажную колодку.

Полевые транзисторы силовых модулей «А» устанавливаются в одни или два ряда на медном или алюминиевом радиаторе. В случае рядной установки его функции вполне может выполнять брусок длиной порядка 10 см и сечением 1,5 х 1,5 см, в котором сверлятся и нарезаются отверстия для крепления транзисторов «под винт».

Часть схемы собирается навесным монтажом.

Трансформатор взят от сломанного источника бесперебойного питания.

Припаиваем плату к транзисторам.

При настройке схемы переменным резистором частота генерации импульсов устанавливается на 50 Гц.

Наблюдается некоторое отличие формы выходного напряжения от синусоидального, т.к. мультивибратор CD4047BD генерирует прямоугольные импульсы, фронты которых частично сглаживаются трансформатором. Повышенный коэффициент нелинейных искажений не имеет значения для основной массы нагрузок.

Смотрите видео

как самому сделать проводку в автомобиле

Итак проводка … с нуля … старой нет вообще, предыдущий хозяин удалил полностью. Когда забирали сказали что начали делать под шестерочную, а теперь я удалил шестерочную и делаю новую почти родную.

Закупка материалов.
Для начала были закуплены материалы для проводки.
Изолента, да не а бы какая, а tesa и coroplast желтая для подкапотной намотки, черная как ткань для салонной. Если поискать по драйву, можно найти их коды, я к сожалению уже не помню. Изолента VAG.

Также для изоляции куплены термоусадочные трубки обычные и с клеевым слоем и оплетка разного диаметра.

Далее начались долгие поиски крепления проводов к кузову. К сожалению купленные на рынке от 2109 были очень хрупкими и при попытке их демонтировать ломались.
И вот путем листания каталогов от опеля и хундая и нашел вот такие вот замечательные хомуты.
KJ2424S MASUMA Клипса крепежная
013012880888A DELLO Хомут пластиковый
Хомуты и клипсы вставляются в отверстие кузова и фиксируют провода как хомуты, очень удобно и не дорого.

Разъемы …
Обычные белые, которые все подрят продают как ВАЗовские мне очень не нравятся, сделаны отвратительно, не фиксируются и т.п.
Опять листаем интернет …
Герметичные разъемы … есть конечно производства фирмы HELLA, но цена вообще не подъемная, поэтому ищем аналоги.
И вот нахожу на 2,3,4,5,6 контактов, но она все слаботочные. А мне нужно подключать нагрузку по 10 Ампер.
Нашел … ток нагрузки до 40А, провод да 4мм2, герметичный.
Разъем влагостойкий 7065Б.

Дальше что нам нужно чтоб все соединить? Правильно, провода! С проводами в городе беда, вариантов 2 или рынок или найденная в интернете фирма.
Провода ПГВА, сечения от 0,75 до 6,0мм2.

Так … нудно же еще предохранители куда-то вставлять! Герметичный блок предохранителей, на 10 штук, а также купленный у китайцев еще год назад блок реле с 6 предохранителями.

И наверное все … а нет …
Копаясь по драйву и различным форумам наткнулся на очень интересную штуку, плюсовая клемма аккумулятора сразу с блоком силовых предохранителей. Есть у тойот, на шкоде есть, но дороговаты они, я нашел такой блок от китайца HOVER M2. Номер 3722300S08 GREAT WALL, идет без самой клеммы, но с предохранителями.
Также докупил запасные предохранители, но они требуют доработки напильником.

Как навести порядок в электропроводке

Добрый день, коллеги!

Штатная заводская электропроводка автомобиля выполнена аккуратно и по науке, к ней можно найти электрические и монтажные схемы. Поэтому в заводской проводке ориентироваться относительно просто, чего не скажешь о нештатной проводке.

Наверное, многим, кто имел дело с нештатной проводкой, оставшейся от предыдущих хозяев или автоэлектриков, приходилось разбираться в ней методами «научного тыка», напоминающими увлекательнейшие игры «обезвредь бомбу» или «как не спалить автомобиль за 10 минут». Да что там говорить, через год-два и сам забываешь, чего там в прошлый раз напаял и напрокладывал. А такой нештатной проводки может накопиться довольно много. Это и охранные системы, парктроник, маршрутный компьютер, газобаллонное оборудование, видеорегистратор, радар-детектор, дневные ходовые огни, стабилизаторы для светодиодных ламп, прицеп, дополнительные розетки и т.д.

Надо сказать, что автомобилисты не одиноки в этом вопросе. Эта проблема давно известна и электрикам, и компьютерщикам, и специалистам по телекоммуникациям (фото 4, 5):

Так как и ваш покорный слуга не избежал сей участи разбираться в чужих (и своих) хитросплетениях проводов, поделюсь личным опытом, как навести мало-мальский порядок в чужой нештатной проводке, либо как организовать свою проводку при различных доработках автомобильной электрики.

Выделим основные принципы организации проводки:

Принцип 1. Цветовая дифференциация проводов

Используйте провода определенных цветов для проводки различного назначения. Например, провода теплых оттенков (красный, желтый, оранжевый, коричневый) — для плюсовых проводов питания, а холодных и серых оттенков (синий, черный, серый) — для минусовых проводов. Провода других цветов (белый, зеленый, розовый), а также смешанных цветов (с полоской) — для сигнальных и вспомогательных проводов (датчики, катушки реле и т.д.):

При этом желательно использовать провод одного цвета по всей длине цепи, а не составлять из нескольких кусков разного цвета, это затруднит последующий поиск начала и конца цепи.

Принцип 2. Правильная ориентация разъемов

Старое как мир правило — со стороны источника питания ставится разъем «мама», со стороны потребителя — разъем «папа». Это правило написано кровью, так как во многих разъемах «папа» контакты открытые и их легко коснуться рукой или устроить короткое замыкание. Представьте ситуацию, если в доме поменять местами электрические вилки («папа») и розетки («мама»). Разъемы датчиков могут быть любыми, в зависимости от того, подается ли на датчик внешнее питание.

Принцип 3. Не ставьте рядом одинаковые разъемы

Когда в жгуте проводки рядом находятся несколько одинаковых разъемов, их легко перепутать и подключить не к тем электрическим цепям. Поэтому соседние разъемы желательно ставить разной конфигурации или хотя бы разных цветов. Промышленность предлагает большое количество различных разъемов (фото 8, 9):

Принцип 4. Маркируйте нештатную проводку

В нештатных проводах гораздо легче ориентироваться, если провода каким-либо образом промаркированы или подписаны. В продаже предлагаются различные кабельные маркеры, например, навесные бирки, клейкие ярлычки, цветные колечки и др. (фото 10, 11):

Лично я пользуюсь самодельными ярлычками. Одно время использовал ярлычки из изоленты и подписывал их маркером. Также, маркером иногда подписывал разъемы. Это простой и быстрый способ маркировки, но результат выглядит довольно «колхозно» (фото 12-14):

Позже я перешел к более культурному способу маркировки в виде самодельных печатных ярлычков. Сначала на компьютере формирую список ярлычков, распечатываю, ламинирую скотчем, нарезаю отдельные ярлычки. На обратную сторону ярлычка наношу клей и обертываю ярлычок вокруг провода. Также наклеиваю поясняющие надписи на электронные блоки (фото 15-17):

На фото 18-19 примеры такой маркировки в моей машине:

Принцип 5. Собирайте проводку в жгуты, а жгуты закрепляйте

Чтобы по машине не валялись косы и клубки проводов, собирайте проводку в жгуты. В продаже есть специально предназначенные для этого гофрированные трубки разного диаметра, под жгуты с различным количеством проводов. Чтобы жгуты не висели и не стучали на ходу, закрепляйте их к элементам кузова, каркаса панелей и т.д. (фото 20):

Принцип 6. Выбирайте достаточное сечение проводов, в зависимости от тока нагрузки.

То, что сечение провода должно соответствовать максимальной силе тока нагрузки, это очевидно, иначе можно устроить пожар. Я немного о другом. Никаких гофрированных трубок не хватит, если выполнять всю проводку проводами одинаково большого сечения. Нет смысла использовать толстые силовые провода для слаботочных сигналов от датчиков или для питания светодиодных лампочек. Поэтому, при выборе проводов для своих проектов, используйте принцип разумной достаточности. Тогда проводка будет выглядеть более осмысленной и изящной.

Принцип 7. Документируйте сделанные изменения

Очень полезно сохранить для последующего использования электрическую и монтажную схему ваших доработок, назначение и цвета проводов и разъемов. Не поленитесь, нарисуйте, запишите, потом скажете себе спасибо. По записям и ярлычкам на проводах намного легче вспоминать, что ты сделал несколько лет назад.

На этом все, пишите комментарии о вашем опыте наведения порядка в проводке.

Схемы спортивных и утилитарных проводок

Соберу в одном месте все версии схем электропроводки Labi.

Это первая серийная версия:

Условно она была предназначена для построения трофийных машин.

А вот это версия С2.6 для кроссовых машин:

Следующие версии относятся к поколению «проводка на 5».

Суть в том, что есть такая математическая теорема, согласно которой для раскраски любой географической карты достаточно 5 цветов. Главное — математически правильно начать. Начнёшь не так — не выйдет. Я применил эту теорему к проводке.

Не с пустого места возникло это желание. Дело в том, что в процессе сборки жгутов новой проводки прямо на машинах мне постоянно не хватало цветов. Надо было найти самое рациональное их распределение.

Оно получилось. Всё уложилось в 5 цветов (плюс два постоянных: красный — плюс, чёрный — масса). Через много-много итераций, о чём мне сегодня расказывать скучно. Вот результат:

Оно работает. Любой жгут можно собрать на земле, даже не видя машину. На машине можно взять любой провод и по этой табличке понять, куда он идёт.

Я наблюдал, как коллеги собирали машину по схеме версии 4.3 — таблицей они пользовались намного чаще, чем собственно схемой.

Ну и главное — более не нужна маркировка. Если вы смотрели на мои первые внедрения — я маркировал провода сперва цифрами+буквами, потом разбил жгуты на цифровые блоки… Это серьёзная трата времени.

Теперь достаточно пометить жгут цветной термоусадочной трубкой. Ну или цветной изолентой.

И вот первая схема «проводки на 5», версия 4.3:

По пути схема серьёзно упростилась. В конце расскажу о природе этого явления.

Удовлетворение новой схемой не было долгим… В работу пришёл корч, хозяин которого сформулировал задачу так: сделать за сутки, ничего лишнего не надо.

В его спортивной дисциплине нужен был минимум электроприборов. Казалось бы, чего такого: Берём последнюю версию проводки и отрезаем лишнее…

Но попробуйте это сделать на бумаге — схема получается откровенно глупой. Второй блок предохранителей оказывается ненужным.

Ну и родилась версия «Zero» — самое большое оскорбление, что я нанёс любителям «всё разгрузить реле и предохранителей на каждую линию». Вот она:

Машина, кстати, сразу поехала на подиум, заказчику предложили за неё хорошую цену и он не устоял — продал.

Далее была череда «Zero» и тут хороший человек попросил обновить проводку буханки в Лесхозе. А я уже разгорячён корчами, возиться с заводскими жгутами неохота… Ну и, дурак, взял и ляпнул, что адаптирую под него спортивную версию.

Получилась версия проводки «Лесхоз»:

Буханка — это не моя машина. Не моя и всё. Но вот после рождения этой версии владельцы буханок взяли меня в плен. Только на следующей неделе будет делать две таких.

Проводка настолько логично легла на машину (без каких либо прибамбасов — бород, панелей), что возникает ощущение её природного, естественного происхождения.

Вот так оно и должно было быть 40 лет назад. Эх, мне бы машину времени.

Правда теперь надо нарисовать несколько схем адаптеров для разного вида подрулевых выключателей.

Начинал я как все — с 26-ти предохранителей к потребителям, кучи реле и селективности предохранителей. Это такое веяние рынка. Проводка Хантера — его вполне отражает.

По пути встречал массу самодельных проводок. Прошу никого не обижаться, но 5/6 всех внедрений разбивает форумные аргументы в пух и прах. Это очень сложные и крайне вредные решения. Неповторяемые и неремонтопригодные. Я даже собрал коллекцию таких историй. Собрал, и как бы это не было обидно, продолжаю её пополнять новыми чудесами.

И, наоборот, возясь с проводкой постоянно, волей-не-волей понимаешь суть заводских решений. Недотянули заводчане УАЗа — это да, колхозили откровенно — тоже да, но изначально направление было задано верно.

Про остальной автопром и говорить нечего — в таком темпе «развития» автоэлектрики скоро станут ключевым специалистами на автосервисах. Однако это тема отдельного повествования.

И о завтрашнем дне.

Если кто думает, что версию «Zero» уже нельзя упростить — он ошибается. Недавно мне попалась раллийная машина, на которой эта версия не оказалась оптимальной. Вот так вот она была устроена, что проводов в ней оказалось много (относительно, понятно). И общие длинны вышли большими.

Я по этому поводу серьёзно переживаю. Переживаю и одновременно радуюсь — должно с этого выйти новое решение. Есть намётки… И математика мне вновь поможет.

Соединение проводов в автомобиле. Скрутка.

Пожалуй, каждый автолюбитель хоть раз в жизни сталкивается с необходимостью соединения проводов – то ли проводка сгнила, то ли крыса перегрызла провода (так называемый укус куницы), или нужно сделать подключение к штатной проводке при дооснащении автомобиля. И тут, кто во что горазд. У кого-то получается надежное соединение, а у кого-то не очень.
Информации в интернете по этой тематике вагон и маленькая тележка. Но, с одной стороны, информация несколько разрозненная, а с другой, каждый кулик хвалит свое болото, а если точнее, то информатор зачастую нахваливает тот или иной вид соединений, о котором идет речь, хая другие типы.
Поэтому, решил в данной теме рассказать о различных типах соединений проводов в автомобиле, которые применяю в своей практике уже много лет. Моя информация не является истинной в последней инстанции, и кто-то может с ней соглашаться, а кто-то нет. Это просто мое частное мнение, сложившееся исходя из своего опыта.

Тема будет состоять из трех разделов: Скрутка; Соединители; Пайка.
И так, фильма первая – Скрутка. Поехали:

Скрутка – один из самых распространенных и доступных типов соединений. А ПРАВИЛЬНАЯ скрутка, это еще и достаточно надежное соединение.
Начну со скрутки обыкновенной. Берутся два провода, зачищаются от изоляции концы и свиваются медные жилы между собой:

Особо и нечего рассказывать. Хотя, перед написанием данной темы, решил посмотреть в интернете, чем народ дышит. Так вот, один чудик аж целых полчаса рассказывал в видеоролике, как скрутить провода такой скруткой. Поставил ему лайк за умение пи…ть (болтать), переливая из пустого в порожнее.
Данный вид скрутки – не самое надежное соединение. Во-первых, легко расплетается, если потянуть за концы проводов, во-вторых, проблематично надежно заизолировать медь от окисления, а в-третьих, само соединение не будет иметь эстетичного вида.
Применяю ли я такой вид скрутки проводов, да, применяю, но только для временного соединения проводки. А вот для постоянного соединения проводов в автомобиле данную скрутку лучше не использовать, тем более, что есть другие, более надежные варианты.

Один из таких вариантов:
Берутся два провода с зачищенными от изоляции концами и медные жилы проводов прикладываются друг к другу в виде перекрещенных шпаг:

Далее, один из свободных концов медного провода плотно обвивается вокруг второго проводника,

а за тем второй свободный конец провода на противоходе обвивается вокруг медных жил первого провода:

После этого лишняя торчащая медь отрезается и само соединение изолируется при помощи термоклея. Для этого берется кусочек стержня термоклея, разогревается зажигалкой и обмазывается сама скрутка термоклеем:

Перед тем, ка делать скрутку не забываем завести на сращиваемые провода кусочки термоусадочной трубки. Первый кусочек термоусадки после нанесения изолирующего слоя сдвигается на место скрутки, а саму термоусадку на небольшом пламени от зажигалки начинаем прогревать. После прогрева сразу же пальцами раскручиваем термоусадку с разогретым внутри термоклеем, что бы внутри термоусадочной трубки клей равномерно покрыл место соединения медных жил и выступил из под концов термоусадки. Выступивший из-под термоусадочной трубки термоклей свидетельствует о надежной изоляции скрутки проводов.

После чего второй кусочек термоусадочной трубки, несколько большей длины, чем первый, надвигается на место соединения и также происходит его усадка.
Результат:

Мало того, что данный вид соединения проводов достаточно прочен и неплохо загерметизирован, но имеет и определенную гибкость в месте соединения:

Видел в интернете, где провода аж прямо вяжут морскими узлами, которым бы позавидовал и бывалый боцман. Ну тут, как говориться, сдуру можно… Одним словом, достаточно скрутить, как показано выше.

Иногда нужно подсоединить провод к штатной проводке автомобиля, то есть сделать ответвление. Тогда вполне подойдет следующий вариант скрутки.
Очищается от изоляции небольшой участок штатного провода (длина участка зависит от диаметра провода, к которому делается подсоединение), при этом сами медные жилы провода должны оставаться целыми. В середине оголенного участка острым предметом типа шила раздвигаются жилки медного проводника:

Зачищается конец подсоединяемого провода, и продевается в отверстие провода, к которому необходимо подсоединиться:

Разделенные примерно в равных частях жилки подсоединяемого провода обвиваются на противоходе плотно вокруг штатного провода:

В последующем место скрутки в несколько слоев закрывается лаком (хоть лаком для ногтей, скоммунизженным у жены):

Заключительный этап – изоляция места подсоединения:

Существуют более сложные варианты скруток, когда нужно в одном месте соединить три и более проводника, либо два провода в одном месте присоединить к штатной проводке. Но, поскольку, необходимость в таких соединениях довольно редкая, то оставлю их за скобками данной темы.

В продолжение будет фильма вторая – соединители.

Проводка в машине: разбираемся с предназначением

Без электрических компонентов современному автомобилю с бензиновым двигателем невозможно даже сдвинуться с места. Но и наличие дизельного силового агрегата не сделает эксплуатацию автомобиля безопасной и комфортной. А все потому, что благодаря проводке все узлы и агрегаты работают как единый механизм.

Особенности автомобильной электропроводки

Заменить – просто, сложнее найти место обрыва или короткого замыкания своими руками, особенно если не знать, как это сделать.

В данной статье мы постараемся ответить на многие вопросы, включая и:

Что под капотом

В подкапотном пространстве встречается множество проводов, выполняющих самые разнообразные функции:

Что в салоне

Внутри автомобиля, предназначенного для водителя и его пассажиров, проводов даже больше, поскольку здесь расположены:

Обратите внимание!
Через салон проходят жгуты проводов к задней части авто.
Поэтому, внутри машины максимальная концентрация электропроводки.

Как обнаружить неисправность

Если что-то из электрических приборов или исполнительных механизмов перестает работать, то не стоит спешить с его заменой. Нельзя исключать, что причина отказа скрыта в нарушении работоспособности проводки, и установка нового оборудования проблему не решит.

Любая заводская инструкция к автомобилю рекомендует начинать поиски причины неисправностей с прозвона электрических проводов, соединяющих данный прибор или механизм с другими компонентами.

Для этого необходимо вооружиться:

Порядок работы с мультиметром

На видео в этой статье вы сможете увидеть некоторые моменты работы с измерительной аппаратурой при проведении работ по обнаружению поломок в бортовой электросети. А основным инструментом любого автоэлектрика был и остается многофункциональный цифровой прибор – мультиметр. (См. также статью Схема электропроводки ВАЗ 2105: описание.)

Справочно: Мультиметр представляет собой универсальное устройство, одновременно объединяющее омметр, амперметр и вольтметр.
За измерение напряжения бортовой цепи отвечает вольтметр, силу тока измеряет амперметр, а сопротивление соответственно определяет омметр.

Проверка напряжения

Итак, если в автомобиле один из электронных компонентов перестал работать, то первым делом нужно осуществить проверку напряжения электрической цепи, которая соединяет его с другими устройствами. (См. также статью Схема электропроводки Газель: как установить.)

Если на табло появится значения – напряжение в проводе присутствует и сам провод исправен. Проделываем операцию с другими проводами, и когда обнаружим точку, где напряжение в сети отсутствует, определяем, что источник неисправности расположен в этом отрезке.

Обратите внимание!
В некоторых электрических цепях автомобиля напряжение присутствует только тогда, если ключ в замке зажигания установлен в определенное положение.

Поиск короткого замыкания

Данная процедура характерна таким моментом, как полное отсутствие напряжения в цепи.

Обратите внимание!
Чаще всего это происходит с проводкой в местах, где протерлась изоляция.
Подобный тест на поиск короткого замыкания можно осуществить с любым другим элементом цепи, в т.ч. с выключателями.

Проверка качества заземления

Поскольку подавляющее большинство автомобилей имеет однопроводную схему электропроводки, и «-» все электрическое оборудование получает через металлический корпус авто, качество заземления приборов и механизмов играет решающую роль.

Но в процессе эксплуатации, детали корпуса:

и у электрооборудования, подключенного к корпусу, теряется электрический контакт, они начинают работать с перебоями. Чтобы убедиться в их исправности, следует провести проверку надежности заземления.

Алгоритм проверки надежность подключения электрооборудования и других элементов к массе автомобиля будет следующим:

Проверка целостности цепи

Данная процедура необходима для того, чтобы владелец автомобиля определить, все ли в порядке с проводкой и нет ли в цепи разрыва.(См. также статью Схема электропроводки Нива Шевроле.)

Порядок действий следующий:

Дополнительное оборудование

В процессе эксплуатации владельцы автомобилей нередко устанавливают дополнительное электрооборудование:

Их интеграция добавляет проводки в автомобиле, а также нагружает электросистему. Более того, ряд «новых» потребителей электричества неотключаемые, например, сигнализация, а значит, вероятность быстрого разряда аккумуляторной батареи становится очень актуальной.

Если ваш автомобиль начинает плохо заводиться после длительной стоянки, то следует определить причину утечки тока. Найти утечку вам также поможет многофункциональный прибор, переведенный в режим амперметра.

Совет: Не забудьте выставить диапазон измерения до 10 Ампер, поскольку ток в бортовой сети автомобиля постоянный.

В заключение

Провода в автомобиле выполняют очень ответственную роль. И даже будучи защищенными надежной изоляцией и закрытыми от внешнего воздействия в виде атмосферных осадков и высоких температур, провода могут потерять свои свойства, что приведет к поломкам и отказам как отдельных цепей, так и всех электросистем автомобиля.

А своевременный контроль и диагностика их технического состояния позволит предотвратить поломки, тем самым, сбережет ваше время и, самое главное, сохранит ваш автомобиль целым и невредимым.

Самодельный электромобиль — всё не так, как думаешь

Всем привет. Учась в университете я собрал маленький электромобильчик, ну или карт. Его фишкой было то, что всё управление электроприводом, включая тормоза было отдано самодельному контроллеру. И именно о том, как я делал этот маленький автомобильчик, и с какими подводными камнями столкнулся при постройке — хотелось бы рассказать в данном материале. Материал не претендует на уникальность, но для меня это был большой и интересный опыт.

Тема рассказа стоит на стыке аппаратного и программного аспектов. И в прошивке для контроллера я имел дело не с какими-то абстрактными понятиями или данными, а со вполне реальными «физическими» устройствами: реле, электродвигателем, транзисторами итп. Так что приведу кратенькую характеристику технической части, тот состав который был на момент всех танцев с бубном.

Основные узлы

Тяговый двигатель — коллекторный универсальный. Может работать как от постоянного, так и от переменного тока. Рабочее напряжение 220 вольт.

Аккумуляторная батарея — 25 свинцово-кислотных ячеек по 6 вольт фирмы Casil, соединённых последовательно, по итогу получаем батарею 150-160 вольт. Она установлена сзади и перемотана синей изолентой, всё как положено 🙂

Двигатель приводил колёса в движение через червячный редуктор с передаточным числом i=10. На фото видно, что двигатель сочленен с редуктором с помощью небольшого валика, он был выточен специально.

Системы торможения, то есть тормозного диска с суппортом не было в принципе. Поставить физический тормоз на тот момент не получалось. Поэтому торможение двигателем оставалось единственным реальным вариантом, так что управление торможением машины тоже пришлось брать на себя контроллеру.

Контроллер для блока управления

В принципе простой контроллер для электромобиля можно собрать и на «рассыпухе». Но хотелось бы, чтоб была возможность всё красиво настраивать с помощью программы, 21 век всё-таки. Путём долгих высоконаучных рассуждений за ужином я решил, что за основу контроллера стоит взять чип фирмы Microchip — pic16f877a, вот его краткие характеристики:

На тот момент я не очень шарил в электронике, и изначально хотел делать схему до безобразия тупой — двигатель включён или двигатель отключен, но вместо реле поставить транзисторный ключ, дабы ничего не щёлкало и не горело. Но решил, что риск оправдан, я ничего не терял да и просто хотелось сделать что-то стоящее. Так что остановился на связке микроконтроллер + силовой полевой транзистор в качестве ключа. Ручку газа и кнопку реверса вывел на руль.

Особенности схемы

При выборе транзистора я не скупился и выбрал IRFP4227PBF — N-канальный полевой транзистор (открывается положительным импульсом) на напряжение 200 вольт и максимальный ток 130 ампер. Корпус TO-247AC. Но, забегая вперед скажу — я смог сжечь и его.

PWM — что это такое и с чем её едят

Раз я использовал микроконтроллер в связке с полевым транзистором, то грех было не попробовать использование pwm/шим в схеме. Что такое шим? Широтно-импульсная модуляция (ШИМ, англ. pulse-width modulation (PWM)) — процесс управления мощностью методом пульсирующего включения и выключения прибора. — спасибо Википедии.

Достоинство такого способа управления транзистором: он во время работы находится в двух состояниях — либо полностью закрыт, тока нет и ничего не греется, либо он полностью открыт и сопротивление его составляет несколько милиом, соответственно в тепло на самом транзисторе рассеиваются какие-то доли ватта тепла, ну или единицы ватт, схема едва тёплая при таком режиме работы. И такой процесс — отрыть/закрыть происходит тысячи раз в секунду. Это называется частотой шим. Так же есть такая вещь, которая называется «скважность». Переводя на человеческий язык — эта цифра показывает какую долю времени открыт транзистор. Если чуть углубиться — допустим у нас частота ШИМ-синала 1000 герц. Значит транзистор открывается и закрывается 1000 раз за секунду, и процесс переключения между включено и выключено 1/1000 доля секунды. Величина 1/1000 — это период частоты. А с помощью скважности мы показываем какую часть времени от периода транзистор открыт и через него течет ток. Для примера: в программе скважность 255 — это максимальная мощность, 127 — 50%, 0 — транзистор закрыт.

Для генерации такой частоты применялся встроенный в чип «физический» контроллер, хотя есть возможность программной реализации, но в этом случае контроллер только и будет делать, что генерировать на выводе частоту с заданным периодом и скважностью. А с использованием контрллера из переферии МК можно было и генерировать сигнал, и чтоб программа делала что-то ещё.

Чем дальше в лес, тем злее волки — от частоты ШИМ зависит и то, насколько будет эффективно работать электропривод. Я пробовал разные частоты, от 2 до 15 килогерц, каждый раз это менялось программно. Честно говоря особой разницы не успел заметить, но уверен что она есть. К сожалению данных по этому вопросу не удалось получить в достаточном количестве. Единственное, что заметил — с разной частотой пищала машина во время работы. Кстати, если кто-то замечал в метро, электробусах и поездах, что во время старта слышно гул, писк, завывание — это как-раз таки пищат обмотки двигателя из-за работы на частотах контроллера. Очень это заметно на поезде «Ласточка», который по МЦК ходит, во время старта.

Подводные камни в алгоритме работы

Следующая проблема была с реверсом двигателя. Двигатель коллекторный, у него две обмотки — неподвижная — статор, на корпусе, и вращающаяся — ротор. Для изменения направления вращения необходимо развернуть направление тока в одной из обмоток, не меня направления в другой. Для этого использовались два реле, срабатывали они одновременно, «перекидывая» схему на реверс при подаче на них питания. Но в первом варианте прошивки была ошибка — реле переключились под нагрузкой. Как итог теста под нагрузкой — два сгоревших реле, так как двигатель — индуктивная нагрузка и на контактах реле была нехилая такая дуга, контакты просто расплавились и сгорели во время переключения.

Выход из ситуации — вводим в программу условие, что перед переключением снимаем нагрузку выкручивая скважность PWM-сигнала на 0, перекидываем реле, и опять включаем мощность на заданный уровень. Именно так и работали тормоза на машине — реверсом. Только хардкор — никаких датчиков и энкодеров, ничего. А вот и фото релюшки, это вроде как реле стартера от жигулей. Если переключать их не под нагрузкой, то вполне работают и с высокими напряжениями, 160 вольт при 15 амперах держали, но допускаю, что контакты грелись ввиду малого сечения.

После я допилил прошивку и мощность поднималась плавно до заданного уровня. А это уже исключает удары в трансмиссии и нагрузку на узлы. Вот так одна строчка в программе может увеличить срок службы агрегата.

Соединяем контроллер с транзистором правильно

Оставалось только правильно сочленить транзистор с контроллером. Сделал я это несколько не правильно, через оптическую пару, напрямую. Но эта схема прокатывает при работе с низкими напряжениями, при высоких рабочих напряжениях постоянно сгорал затвор транзистора, да и для управления нужен двухтактный драйвер. Нормальная схема приведена ниже. Но тем не менее на один раз схемы с оптической парой хватило, каким-то чудом на тест драйве она работала, а выгорать начала сразу после него. Вот схема «правильного» драйвера, только в моём варианте ещё была развязка оптикой от контроллера. Картинка взята с Drive2:

Несколько интересных моментов

• При старте электродвигатель потребляет в разы больше электричества даже без нагрузки. А при заторможенном во время старта роторе графитовые щётки начинали дымиться.
• В тот момент, когда на машине сгорает транзистор — она начинает ехать сама, ибо батарею от двигателя отделяет только транзистор. Так что введение схем защиты оправдано, если не хочешь бежать за машиной и молиться, чтоб она никого не сбила.
• Двигатель, который я использовал, взят из стиральной машинки. Обороты без нагрузки у него заявлены 14000 — верится слабо, но на шильдике была именно эта цифра. Хотя он прекрасно тянет «с низов».
• Напряжение на батарее проседает, без нагрузки у меня оно было около 150 вольт, под нагрузкой спокойно может быть 140. А если батарея подсевшая то и 130, из-за этого на свежих батареях первые несколько минут машина могла ехать очень хорошо, потом когда батареи тратили где-то 20-30% энергии, то начинался более менее рабочий режим, машина ехала медленнее, медленнее разгонялась, но это было не так заметно. Когда батареи съедали примерно 70% заряда, то езда превращалась в черепаший ход.
• У меня получилось сжечь даже довольно мощный транзистор из-за перенапряжения на его затворе. Для защиты от этого нужно зашунтировать затвор транзистора диодом на + источника питания драйвера транзистора.
• Реле подключались к МК с помощью маломощных транзисторных ключей на небольших полевичках.

В конце концов получилось то, что на видео

Вообще мои опыты с электроприводом начались ещё в школе и я испробовал много разных конструкций, но это самая удачная схема на тот момент. Если материал понравится, то напишу отдельный пост про всю эпопею.

UPD: Изменил ошибки в статье, спасибо всем, кто откликнулся

• электромобиль
• самоделка
• электропривод
• автомобильная электроника
• своими руками
• электродвигатель
• мотор-колесо

• Анализ и проектирование систем
• Энергия и элементы питания
• DIY или Сделай сам
• Транспорт
• Электроника для начинающих

Источник https://sdelaysam-svoimirukami.ru/7909-kak-sdelat-prostoj-invertor-12-220-v-moschnostju-2500-vt-chastotoj-50-gc.html

Источник https://wheelnews.ru/kak-samomu-sdelat-provodku-v-avtomobile/

Источник https://habr.com/ru/articles/473708/