Controlador de velocidade para motor CC

[cassio_brasil]

josenir, dá pra usar este controlador para o bosch gpa (35a 24v)? quais modificações teriam que ser feitas?

eu não conheço este motor, mas se ele é de corrente contínua, com 35a x 24v deve funcionar sem nenhuma alteração no circuito. na pior das hipóteses deve trocar o relé auxiliar para um de maior corrente.
se você resolver montar este circuito apenas não esqueça que o controlador funciona em 12v, o que não lhe impede de usar um motor de 24 a 48v, apenas observe o esquema de ligação abaixo.
a ligação deve ser feita desta maneira porque os transistores mosfet não podem receber mais que 20v no seu gate, e eu resolvi economizar um regulador de tensão. entretanto entre o dreno e a fonte do mosfet, que é onde o motor vai ser ligado o irfz44 suporta até 55v e ainda assim poderia ser usado outro com maior tensão de trabalho, desde que alimente a placa do controlador com 12v a 18v.

esq_bike.jpg

muitíssimo origado josenir. vou tentar montar o controlador e testar no motor gpa.
se puder poste uma foto dele. abraço

[Josenir]

vejam uma foto do controlador instalado no local.
1) como não consegui uma boa mola de retorno para o cabo do acelerador, coloquei esta liga de amarrar dinheiro.
2) o relé auxiliar de 12v/40a está aí ao lado, o fio cinza leva a alimentação negativa para ele e o positivo vem do 12v da alimentação do circuito.
3) os dois fios amarelos vão para os gates dos dois transistores, que estão montados em um dissipador de calor do lado de fora, de modo a receberem vento para refrigeração.

CONT_BIKE.jpg (87.87 KiB) Visto 7216 vezes

[Josenir]

aqui estão os transístores.

Trans_Bike.jpg (18.23 KiB) Visto 7206 vezes

[cassio_brasil]

vejam uma foto do controlador instalado no local.
1) como não consegui uma boa mola de retorno para o cabo do acelerador, coloquei esta liga de amarrar dinheiro.
2) o relé auxiliar de 12v/40a está aí ao lado, o fio cinza leva a alimentação negativa para ele e o positivo vem do 12v da alimentação do circuito.
3) os dois fios amarelos vão para os gates dos dois transistores, que estão montados em um dissipador de calor do lado de fora, de modo a receberem vento para refrigeração.

cont_bike.jpg

muito engenhosa a sua mola... hehehe
um cooler pode ser uma solução para o aquecimento dos transístores, não é mesmo? evitando assim que fiquem do lado de fora e peguem umidade
é um controlador bem barato - fiz um orçamento dos componentes e não chega a r$30,00. vou pedi-los hoje para montar e testar com um motor de limpador de pára-brisa que tenho, até poder comprar o gpa.
vc mora em que cidade?

[Josenir]

muito engenhosa a sua mola... hehehe
um cooler pode ser uma solução para o aquecimento dos transístores, não é mesmo? evitando assim que fiquem do lado de fora e peguem umidade
é um controlador bem barato - fiz um orçamento dos componentes e não chega a r$30,00. vou pedi-los hoje para montar e testar com um motor de limpador de pára-brisa que tenho, até poder comprar o gpa. vc mora em que cidade?

quem não tem cão caça com gato, mas uma pequena mola para colocar alí é fácil de conseguir, na primeira folga que eu tiver acho uma aqui mesmo na minha sucata.
nas minhas contas, neste controlador, gastei pouco mais de r$ 10,00, pois os mais caros são os irfz44 (4 x r$ 1,30 = r$ 5,20), o sg3525 (r$ 1,45), potenciômetro deslizante (r$ 1,70). até aí r$ 8,35, preços atualizados da hayamax distribuidora - são paulo.
sobre o cooler, este dissipador é de um cooler de computador, mas o ventilador eu tirei propositalmente, pois num veículo elétrico qualquer mínimo gasto de energia pode diminuir a autonomia. o melhor lugar para os transístores é alí mesmo onde estão, pois não há o menor problema se molhar ou pegar lama. já até lavei tudo com com jato dágua e tenho certeza de que não há perigo para eles onde estão. com o veículo em funcionamento sempre bate um bom vento alí e ademais este dissipador já está com um tamanho até exagerado.
moro em boa vista - rr, brasil.

[antonio maximiano]

viva josenir...

parabéns você é expectacular continue todo o forum agradece

cumps

max

[cassio_brasil]

muito engenhosa a sua mola... hehehe
um cooler pode ser uma solução para o aquecimento dos transístores, não é mesmo? evitando assim que fiquem do lado de fora e peguem umidade
é um controlador bem barato - fiz um orçamento dos componentes e não chega a r$30,00. vou pedi-los hoje para montar e testar com um motor de limpador de pára-brisa que tenho, até poder comprar o gpa. vc mora em que cidade?

quem não tem cão caça com gato, mas uma pequena mola para colocar alí é fácil de conseguir, na primeira folga que eu tiver acho uma aqui mesmo na minha sucata.
nas minhas contas, neste controlador, gastei pouco mais de r$ 10,00, pois os mais caros são os irfz44 (4 x r$ 1,30 = r$ 5,20), o sg3525 (r$ 1,45), potenciômetro deslizante (r$ 1,70). até aí r$ 8,35, preços atualizados da hayamax distribuidora - são paulo.
sobre o cooler, este dissipador é de um cooler de computador, mas o ventilador eu tirei propositalmente, pois num veículo elétrico qualquer mínimo gasto de energia pode diminuir a autonomia. o melhor lugar para os transístores é alí mesmo onde estão, pois não há o menor problema se molhar ou pegar lama. já até lavei tudo com com jato dágua e tenho certeza de que não há perigo para eles onde estão. com o veículo em funcionamento sempre bate um bom vento alí e ademais este dissipador já está com um tamanho até exagerado.
moro em boa vista - rr, brasil.

ok, isto resolve totalmente o problema do aquecimento então, além de manter o restante do circuito protegido. notei a dimensão do seu dissipador... hehehe

no seu circuito tem um resistor ajustável além do potenciômetro. pode me explicar pra que serve?

moramos bem longe héim. eu sou de minas. obrigado mais uma vez pelas dicas.

[cassio_brasil]

muito engenhosa a sua mola... hehehe
um cooler pode ser uma solução para o aquecimento dos transístores, não é mesmo? evitando assim que fiquem do lado de fora e peguem umidade
é um controlador bem barato - fiz um orçamento dos componentes e não chega a r$30,00. vou pedi-los hoje para montar e testar com um motor de limpador de pára-brisa que tenho, até poder comprar o gpa. vc mora em que cidade?

quem não tem cão caça com gato, mas uma pequena mola para colocar alí é fácil de conseguir, na primeira folga que eu tiver acho uma aqui mesmo na minha sucata.
nas minhas contas, neste controlador, gastei pouco mais de r$ 10,00, pois os mais caros são os irfz44 (4 x r$ 1,30 = r$ 5,20), o sg3525 (r$ 1,45), potenciômetro deslizante (r$ 1,70). até aí r$ 8,35, preços atualizados da hayamax distribuidora - são paulo.
sobre o cooler, este dissipador é de um cooler de computador, mas o ventilador eu tirei propositalmente, pois num veículo elétrico qualquer mínimo gasto de energia pode diminuir a autonomia. o melhor lugar para os transístores é alí mesmo onde estão, pois não há o menor problema se molhar ou pegar lama. já até lavei tudo com com jato dágua e tenho certeza de que não há perigo para eles onde estão. com o veículo em funcionamento sempre bate um bom vento alí e ademais este dissipador já está com um tamanho até exagerado.
moro em boa vista - rr, brasil.

ok, isto resolve totalmente o problema do aquecimento então, além de manter o restante do circuito protegido. notei a dimensão do seu dissipador... hehehe

no seu circuito tem um resistor ajustável além do potenciômetro. pode me explicar pra que serve?

moramos bem longe héim. eu sou de minas. obrigado mais uma vez pelas dicas.

outra coisa josenir (espero não estar sendo muito chato), além do resitor ajustável que gostaria de saber a função, ao décimo sexto terminal do circuito integrado está ligado um capacitor cerâmico, que no esquema do circuito tem valor de 100nf e no diagrama tem valor de 10nf. qual é o correto?

[Josenir]

ok, isto resolve totalmente o problema do aquecimento então, além de manter o restante do circuito protegido. notei a dimensão do seu dissipador... hehehe
no seu circuito tem um resistor ajustável além do potenciômetro. pode me explicar pra que serve ?

como o sg3525 é um controlador pwm o que ele gera na suas duas saídas, que vão aos gates dos mosfets é um pulso quadrado com largura variável. para gerar estes pulsos ele tem um oscilador interno cuja freqüência depende do capacitor ligado ao pino 5 e do resistor ligado ao pino 6. acrescentei um trimpot (resistor variável) para que se possa ajustar esta freqüência para se conseguir casar as características dos transístores de saída e do motor. no caso do motor que usei funcionou bem com o trimpot em qualquer posição.
mas observe que existe um capacitor (de poliéster) de 1uf x 100v e um resistor de 100r x 5w ligados na saída para o motor. isso é um filtro snuber para amortecer os picos de tensão retornados da bobina do motor. se você não tiver o capacitor de 1uf, ponha um de valor maior ou menor e neste caso seria interessante ligar um osciloscópio à saída e observar qual a freqüência que melhor funciona o snuber, isto é, que produza menos picos de tensão sobre os transístores para se assegurar da longa vida destes componentes e da sua operação com menor temperatura.

[Josenir]

outra coisa josenir (espero não estar sendo muito chato), além do resitor ajustável que gostaria de saber a função, ao décimo sexto terminal do circuito integrado está ligado um capacitor cerâmico, que no esquema do circuito tem valor de 100nf e no diagrama tem valor de 10nf. qual é o correto?

me alegro em saber que alguém se interessa pelo meu projeto.
realmente há uma divergência, mas felizmente qualquer dos dois valores vai funcionar do mesmo jeito. o sg3525 possui um regulador de tensão de 5v internamente e o pino 16 é a saída desta tensão de 5v regulada. o capacitor cerâmico ligado deste pino ao terra apenas faz a filtragem da tensão regulada, sendo comum usar 10nf ou 100nf, por isso o engano. veja que estamos usando a tensão regulada de 5v para fornecer a referência de tensão para o potenciômetro do acelerador, isso é realmente necessário pois a tensão das baterias vai oscilar e não seria bom usar uma tensão oscilante porque o acelerador ia ficar muito maluco. ora iria responder no início do curso, ora no meio, ora no final, conforme a carga da bateria.

[Josenir]

gostaria de pedir a colaboração dos colegas no sentido de citar apenas a parte dos textos que interessa para criar menos volume para nós mesmos conseguirmos ler e responder com mais agilidade.

agradeço antecipadamente.

[cassio_brasil]

gol para você jmal, é isso mesmo.
esse motor que estou usando, como já disse é de 24v x 14a = 336w, é uma potência considerável para ser ligada em corrente contínua. na verdade o controlador de velocidade só é necessário na saída do veículo para evitar uma sobrecarga no motor, devido ao peso de saída, e também para evitar saídas muito bruscas. depois que o veículo atinge a velocidade máxima qualquer transistor vai aquecer muito e aquecimento significa disperdício de energia na forma de calor, e a esta altura não é mais necessário limitar a potência do motor. então o meu circuito está ajustado para atracar o relé quando o potenciômetro de controle de velocidade atingir +- 90% da curso, ou +- 90% da potência do motor, passando o motor a ser alimentado pelo relé, dando descanço aos transístores. e ainda tem uma pequena temporização para evitar acionamentos acidentais. o relé só atraca se o potenciômetro permanecer em 90% por mais de 1 segundo. e tão logo o potenciômetro desça abaixo de 90% o desatracamento é imediato.

postei, num grupo de discussão brasileiro sobre veículos elétricos, sua idéia do relé como ponte entre bateria - controlador - motor e obtive a seguinte resposta que gostaria que vc comentasse:

"relê em conjunto com o controlador é uma boa solução quando os transistores
estão dimensionados para funcionar por curtos periodos e intermitências,
como é o caso dos autoramas e soft-start de motores ac. os transistores do
controlador do grupo devem ser superdimensionados, desta forma as perdas
(por calor inclusive) são mínimas em regime de máximo, talvez essas perdas
sejam menores que a alimentação do bobinamento dos relés, por este motivo a
maioria dos controladores para ves não usam esta técnica."

[Josenir]

postei, num grupo de discussão brasileiro sobre veículos elétricos, sua idéia do relé como ponte entre bateria - controlador - motor e obtive a seguinte resposta que gostaria que vc comentasse:
"relê em conjunto com o controlador é uma boa solução quando os transistores
estão dimensionados para funcionar por curtos periodos e intermitências,
como é o caso dos autoramas e soft-start de motores ac. os transistores do
controlador do grupo devem ser superdimensionados, desta forma as perdas
(por calor inclusive) são mínimas em regime de máximo, talvez essas perdas
sejam menores que a alimentação do bobinamento dos relés, por este motivo a
maioria dos controladores para ves não usam esta técnica."

um transístor mosfet usado em controle de potência se comporta como uma chave e apresenta quatro tipos de perdas: perda no estado ligado, perda no estado desligado, perda no ligamento da chave e perda no desligamento da chave, estas duas últimas são chamadas perdas de chaveamento. considerando o irfz44 que usamos no nosso controlador vamos tentar calcular as perdas. para encurtar, vamos calcular apenas a perda no estado ligado, e pela fórmula mais simplificada possível:

Perda_FET.JPG (24.98 KiB) Visto 7090 vezes

e ainda faltam o resto das perdas, que não são desprezíveis. logo se vê que a solução de usar um relé para auxiliar os transístores não só economiza um bom tanto de energia, como também permite que sejam usados transístores de menor potência, menos dissipador de calor, propicia longa vida ao transístores e melhor rendimento ao motor, uma vez que o transístor não forneceria corrente puramente contínua. e também com a resistência zero do contato do relé toda a tensão da bateria chega ao motor.
e ainda tem mais: imagine se a corrente chegar a 40 ampères, a perda no transístor vais ser de (40 x 40 x 0.0175 = 28w), quatro vezes mais para o dobro da corrente, enquanto para o relé nada muda, ele gasta os mesmos 0,48w qualquer que seja a corrente que passe pelos seus contatos, desde que esteja dentro do limite suportado, que no nosso caso estaria porque o contato do relé automotivo mais barato é para 40a.

o motivo de a indústria não usar uma solução desta, como todos nós sabemos, é que a indústria só se preocupa em resolver os seus problemas e não os do consumidor. para uma fábrica de bicicletas elétricas não é importante vender um veículo mais eficiente e sim vender aquilo que dá mais lucro e ademais a ineficiência só gera mais lucros ainda, pois o consumidor terá que comprar mais baterias e outros produtos que ela quer vender.

[jmal]

é verdade que os mosfet têm perdas, mas quando bem dimensionados as suas perdas são menores, notem que as perdas eléctricas transformam-se em calor, portanto para analisarmos as perdas podemos analizar os aquecimentos, notem que os relé também têm perdas, e quanto mais uso tiverem mais perdas teram pelo contacto.
tal como refere os mosfet têm perdas quando a ligar e a desligar, muitas vezes por mau controle da onda quadrada que se dá no gate, outras vezes pela frequência que se usa tendo em conta a aplicação. tal como disse tenho na minha bike um interruptor electrónico que é feito com um mosfet, e tal como disse estava errado, não tem 1 resistência de 1k ao gate, tem sim 2 em série que prefaz 2k, 2 em série para que a alimentação que vai ao interruptor não tenha corrente directa da bateria. os mosfet são muito sensiveis, só o contacto com os nossos dedos chega para os fazer ligar, portanto o consumo do gate quando ligado é muito baixo, na ordem dos micro-amperes, precisam de corrente quando estão a trabalhar em pwm que não é o caso.

em relação ao controlador o meu irmão considerou esse integrado pouco fiável e não adequando para essa função, já que ele se destina a aplicações de push-pull, ou seja nesse controlador quando o acelerador estiver a fundo os 2 transistores vão estão os 2 a ligar 50 % do duty-cicle alternadamente, quando deveria estar continuamente ligado, dai fez muito bem aplicar o relé. portanto quando o acelerador a 50 %, os mosfet's estaram a ligar o dobro das vezes que seria necessário, já que está cada 1 a fazer 25 % do duty-cicle, e ai sim existem mais perdas porque eles estão menos tempo ligados e desligados.

para concluir deixo aqui 2 fotos do tal interruptor, notem que o motor sem escovas tem 400w, portanto passam perto de 20 amperes por este circuito, não tem qualquer dissipador, apenas a área pcb, medidas 6.5 cm x 2.4 cm.

Imagem 058.jpg (9.67 KiB) Visto 7040 vezes

Imagem 057.jpg (11.52 KiB) Visto 7036 vezes

[renalte]

caro amigo josenir, quero agradecer-lhe por ter disponibilizado o ficheiro, segui o seu conselho e irei avançar com a montagem brevemente, muito obrigado.

[Josenir]

jmal,

você poderia explicar o quê exatamente este seu interruptor faz na bicicleta elétrica ? e se possível, poderia postar uma cópia do esquema dele ?

agradeço.

[Josenir]

josenir, devo comprar resistores de 0,25w? capacitores de 50v? parece que só o eletrolítico de 4700uf é de 16v e o de poliéster de 100v

os capacitores eletrolíticos são para 16v e os cerâmicos 25v ou 50v, qualquer um serve, pois dificilmente vai se encontrar cerâmico com tensão menor que 25v, se tivesse serviria. quanto aos resistores podem ser de 0,125w, exceto os dois de 1r, que é melhor usar 0,25w. o resistor de 100r ligado ao capacitor de poliéster 1uf x 100v deve ser de pelo menos 3w, veja que o espaço para ele na placa, é mais ou menos o tamanho real dele.

[jmal]

jmal,

você poderia explicar o quê exatamente este seu interruptor faz na bicicleta elétrica ? e se possível, poderia postar uma cópia do esquema dele ?

agradeço.

é assim a bicicleta tem um potenciómetro de ajuste fino ou os chamados potenciómetros multi volta para ajustar a potência que queremos de ajuda eléctrica, neste caso podemos ajudar muito bem a ajuda, o que com um acelerador normal não dava, só os balanços que fazemos a dar aos pedais desajustavam essa mesma potência, tornando a coisa muito ineficiente, por outro lado seria muito chato cada vez que queremos ajuda andar a enrolar o dito potenciómetro, sendo assim este interruptor liga o motor com a potência dada no potenciómetro.

esquema não tenho, mas é fácil de fazer um, basta ligar o source do mosfet à massa, o drain é saida, no gate tem uma resistência de 22 kr ao source, para o botão de ligar leva uma de 1 kr aos 24v para alimentação, do botão ao gate leva outra de 1kr, portanto nem é 1 kr que tem de resitência ao gate, mas sim 2 kr, porque são 2 resistências em serie quando ligado.

[cassio_brasil]

josenir, comprei finalmente os componentes e a placa está pronta para ser montada, assim que os componentes chegarem. a placa não ficou 100% porque foi a primeira que fiz, mas a próxima sairá melhor com certeza. como tenho um motor 12v e baixa potência (no máximo 100w), pretendo usá-lo para teste, em uma pocket bike que comecei a construir. neste caso, devo colocar um relé com menor a? só dois transístores bastam?

[Josenir]

josenir, comprei finalmente os componentes e a placa está pronta para ser montada, assim que os componentes chegarem. a placa não ficou 100% porque foi a primeira que fiz, mas a próxima sairá melhor com certeza. como tenho um motor 12v e baixa potência (no máximo 100w), pretendo usá-lo para teste, em uma pocket bike que comecei a construir. neste caso, devo colocar um relé com menor a? só dois transístores bastam?

parabéns, a sua placa ficou ótima. na verdade até com um motor maior dá para usar sem o relé. eu mesmo já andei bastante na minha bike elétrica com o motor de 24v/14a(336w) sem o relé para testar a resistência do circuito e localizar eventuais falhas, e ele se comportou muito bem. use um dissipador de calor de bom tamanho, pois a qualquer hora você consegue um motor de maior potência e já vai estar preparado, sem ter que estar fazendo mudanças naquilo que já está pronto. enquanto você está montando é fácil alterar qualquer coisa, mas depois de pronto dá mais trabalho.
eu também estou querendo construir uma bicicleta elétrica, se você ver por aí um bom desenho de uma, favor postar aqui. um amigo me disse que aqui no fórum tem alguém com um tópico desse tipo, mas eu já procurei e não achei.