Мой хороший знакомый задумал сделать электромобиль. Что из этого получилось - можно ознакомиться хотя бы по ссылке Sreampunk Trike Игоря Яровенко. Так уж получилось, что ему попался электродвигатель последовательного возбуждения мощностью ориентировочно 5 кВатт при напряжении 80 Вольт. Откуда этот двигатель - история умалчивает.
Особо следует отметить, что электромобиль - это сильнотоковая электроника, которая не прощает ошибок в монтаже и расположении проводов. За кажущейся простотой принципиальной схемы скрывается важность соблюдения монтажа всех элементов схемы. И если при питании от 12-24 Вольт последствия неправильного монтажа и компоновки не столь значительны, то при использовании напряжения 70-80 Вольт результаты неправильной компоновки могут быть весьма плачевны. Собственно практически найденные косяки и недостатки послужили поводом для написания данной статьи.
Перейдем непосредственно к описанию схемы. Питание электромобиля осуществляется от 6 стартерных автомобильных аккумуляторов. Таким образом получаем напряжение питания порядка 80 Вольт. Для управления двигателем применен простейший ШИМ-регулятор на основе микроконтроллера PIC12F675. Почему именно микроконтроллер? Да просто планировалось дальнейшее расширение функционала (правда уже и не помню в какую сторону). Микроконтроллер управляет через драйвер IR4227 четырьмя мощными полевыми транзисторами IRFP260, в цепь стока которых подключен электродвигатель. Таким образом можно разделить управляющую часть схемы (микроконтроллер, драйвер) и силовую часть (транзисторы, электродвигатель). Питание управляющей части реализовано посредством блока питания на микросхеме KA3842, включенной по типовой схеме. Первоначально для этих целей использовался готовый блок питания на данной микросхеме с выходом на 15-18 Вольт. Было проверено штук 5 подобных блоков питания и все они отлично запускались при напряжении вплоть до 60 Вольт. Правда при этом не проверялся максимально выдаваемый ток. Далее через стабилизатор 7805 питается микроконтроллер.
Рассмотрим работу блока электроники.
При замыкании кнопки BUT1 (в электромобиле она соответствует как-бы ключу зажигания) подается питание на реле RL1. В целях снижения нагрева обмотки реле и для защиты от срабатывания реле при разряде аккумуляторов применена схема из конденсатора и резистора C1-R1. Разберем работу этой схемы. При замыкании кнопки BUT1 (поворота ключа зажигания) обмотка реле RL1 подключается к аккумуляторам через конденсатор C1 и резистор R1, соединенные параллельно. В первые моменты ток протекает через конденсатор C1, обеспечивая его заряд. Емкость конденсатора C1 подобрана таким образом, чтобы реле RL1 надежно срабатывало от протекающего зарядного тока. Поскольку первоначально конденсатор C1 разряжен, то протекающий ток имеет достаточную величину для надежного срабатывания реле RL1. По мере заряда конденсатора C1 ток через обмотку реле RL1 уменьшается и при полностью заряженном конденсаторе C1 через обмотку реле протекает только ток, величина которого задается резистором R1. Резистор R1 подбирается таким образом, чтобы обеспечить ток удержания реле RL1, который, как правило, меньше тока срабатывания в 3-5 раз.Через замкнутые контакты реле RL1 питание от аккумуляторов подается на блок питания, питающий управляющую часть, и на схему подключения силовой части. Если по каким-либо причинам аккумуляторы будут разряжены, то и ток через обмотку реле RL1, определяемый резистором R1, будет меньше тока удержания, что приведет к отпусканию контактов реле RL1 и отключению управляющей и силовой частей. В практическом исполнении применялись реле на 24 Вольта. Подбором элементов добивался стабильного срабатывания реле при напряжении порядка 72 Вольта и размыкания контактов реле при напряжении 65 Вольт. Схема подключения силовой части выполнена по аналогичной схеме на элементах, только здесь роль реле играет пускатель с обмоткой на 110 Вольт переменного тока. Кнопка механически через тросик связана с ручкой сцепления.
При подаче питания на управляющую часть начинает работать ШИМ-генератор на базе микроконтроллера PIC12F675 (U1) и драйвера TC4427 (U2). Отношение импульс/пауза задается напряжением на входе АЦП микроконтроллера, которое в свою очередь определяется положением ползунка резистора RV2 механически связанного тросиком с ручкой скорости. Всего реализовано как-бы 8 ступеней скорости, но это легко меняется в программе для микроконтроллера. Желательно использование именно специализированного драйвера для управления полевыми транзисторами, поскольку любой завал фронтов импульсов при переключении может привести к перегреву и выходу силовых транзисторов из строя. Осциллограммы импульсов, вырабатываемых генератором, показаны ниже:
В процессе наладки выяснилось, что даже когда электромобиль стоит, то на двигатель желательно подавать небольшое напряжение (левая осциллограмма). Тогда электромобиль трогается с места плавно, без рывков. В электромобиле силовая часть подключается отдельным пускателем, связанным с ручкой "сцепление". Как правило в режиме остановки электромобиля ручка "сцепление" отпущена и силовая часть не подключена к аккумуляторам, соответственно и потребление энергии не происходит. Переключение скоростей в дальнейшем диапазоне происходит довольно плавно. Между микроконтроллером U1 и резистором RV2 включен эммитерный повторитель на базе транзистора Q2. Он предназначен для согласования достаточно высокого сопротивления резистора RV2 с аналоговым входом микроконтроллера U1, для которого требуется источник аналогового сигнала с внутренним сопротивлением не более 2,5 кОм. В процессе отладки выяснилось, что в случае если электромобиль стоит и в это время выкрутить ручку скорости почти на максимум, а потом уже выжать сцепление, тем самым подав питание на силовую часть, через силовые транзисторы Q1 происходит большой скачок тока, приводящий к их пробою. Чтобы этого избежать резистор задания скорости RV2 запитан от силовой части, что гарантирует подачу напряжения на регулятор скорости только при выжатом сцеплении. Конденсатор C3 обеспечивает плавное изменение напряжения на резисторе, что исключает броски тока через транзисторы силовой части.
Силовая часть - это мощные IGBT транзисторы (на схеме показан только один Q1), дроссель DR1, защитный диод D3, RC-цепочка C4-R8 и электродвигатель. Теоретически для управления электродвигателем достаточно установить только транзистор Q1. Но теория и практика - разные вещи. Для примера приведу некоторые осциллограммы.
И дополнительная информация по компоновке деталей. Рассмотрим фото собранного и установленного блока.
Отмечу, что было собрано два таких блока, один из них установлен в электромобиль, второй находится в резерве. Фотографию резервного блока также привожу, поскольку на ней лучше видна компоновка элементов.
Думаю, что комментарии излишни, тем более, что файл печатной платы прилагается. Особо хочется отметить, что дополнительно к конденсатором, установленным на плате, емкостью по 3300мкФ*100 Вольт непосредственно возле аккумуляторов было установлено два конденсатора по 10000 мкФ*100 Вольт (на фото их нет). Все печатные проводники, относящиеся к силовой части, дополнительно усилены медными проводами.
Дополнительно, по результатам 2-х сезонов эксплуатации первого варианта блока выявились следующее. Максимальные токи потребления, естественно, при старте электромобиля. Средний ток потребления составляет не более 20 Ампер. Это проверялось установкой предохранителя. Предохранитель на 15 Ампер периодически сгорал, 20-ти Амперный предохранитель выдерживает даже старт электромобиля. Электролитические конденсаторы по силовой цепи все-таки вздулись. Причем сильнее всего вздулись конденсаторы, установленные непосредственно возле аккумуляторных батарей. Исследований, с чем это связано, не проводилось. Просто вместо конденсаторов на плате были установлены новые, а возле аккумуляторов установлен один конденсатор 68000 мкФ*100 Вольт. По возможности также добавлены пленочные конденсаторы 0,1 мкФ*100 Вольт в параллель электролитам. Аккумуляторы использовались автомобильные фирмы VARTA на 45 Ампер*часов и пока они еще живые, хотя емкость уже не та. Зарядное устройство для аккумуляторов построено по стандартной схеме: трансформатор - диодный мост - ограничительный резистор - контроль напряжения. Схема рекуперации (возврат электроэнергии при торможении) не использовалась.
Программа для микроконтроллера написана в среде на диалекте BASIC. Программа содержит комментарии и ее рассматривать не будем. Тем более, что основная цель статьи - описание силовой части. А управляющая часть легко реализуема и без микроконтроллера.
Список радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот |
|---|---|---|---|---|---|---|
| U1 | МК PIC 8-бит | PIC12F675 | 1 | В блокнот | ||
| U2 | Драйвер питания и MOSFET | TC4427 | 1 | В блокнот | ||
| Q1 | MOSFET-транзистор | IRFP260N | 1 | В блокнот | ||
| D1 | Стабилитрон | 1N4734A | 1 | В блокнот | ||
| D2 | Выпрямительный диод | 1N4148 | 1 | В блокнот | ||
| D3 | Диод | BYT30 | 1 | В блокнот | ||
| RV2 | Переменный резистор | 10 кОм | 1 | В блокнот | ||
| R1, R5 | Резистор | 1 кОм | 2 | В блокнот | ||
| R4 | Резистор | 100 Ом | 1 | В блокнот | ||
| R6 | Резистор | 100 Ом | 1 |
Всё более популярная тема создания электромобилей, постепенно вытесняет обычные бензиновые. Действительно,
электромобиль гораздо проще в изготовлении, управлении и эксплуатации. К тому же ещё немаловажное достоинство - это экологичность. В данной статье мы и попытаемся рассмотреть вопрос самостоятельного изготовления электромобиля своими руками.
Электромобиль содержит электродвигатели, питаемые от батарей с топливными элементами. Электроды (анод и катод) топливного элемента выполнены в форме квадрата или прямоугольника, многоугольника, окружности, овала и расположены коаксильно или параллельно друг другу с надлежащим интервалом. Между ними содержится электролит, а в центре и окраине топливного элемента расположены герметичные полости с реагентами. Топливные элементы выполнены с возможностью подачи топлива и окислителя в полости, граничащие с электродами, с помощью вакуум-насосов и с возможностью поточного производства топлива водорода и окислителя кислорода непосредственно из воды в автомобиле в процессе его работы путем электролиза или расщепления воды на водород и кислород и прямого преобразования их в электрическую энергию. Устройства для расщепления воды выполнены с возможностью преобразования переменного тока в постоянный ток, преобразования параметров напряжения в ток высокого напряжения в десятки тысяч вольт, создания электрических импульсов при помощи генератора электрических импульсов и возможности регулирования напряжения продолжительности импульсов для деформации и разрыва связей молекул воды и расщепления на водород и кислород и перемещения их в полости топливного элемента. Устройство для расщепления воды может быть выполнено в форме электролизера. Технический результат заключается в снижении затрат и расширении технологических возможностей при производстве
Есть два узла, сборка которых вызывает некоторые трудности, особенно у неподготовленных радиолюбителей. Речь идёт об узле регулировки скорости двигателя и зарядном устройстве для мощных, как правило литий - ионных аккумуляторов. Сложность здесь заключается в значительных токах - более 50А. Ведь для легкового электромобиля нужен электродвигатель мощностью около 5 - 20 кВт. Различные микро - и ШИМ контроллеры применяемые в заводских моделях электромобилей слишком сложны в изготовлении и настройке, а простые схемы на КРЕНках никак не выдержат такие токи. Ниже предлагается несложные в сборке схемы регулятора и ЗУ подходящие для тех, кто хочет собрать электромобиль своими руками.
Основой данного регулятора скорости вращения от нуля до максимума, используется импульсная схема с изменением ширины прямоугольных импульсов напряжения, подаваемых на обмотку двигателя. Генератором и формирователем импульсов является микросхема HEF4069, причём желательно с индексом UB, имеющая полевые ключи на выходе логических элементов, раскачивающие Н - канальные мосфеты.
С выхода инверторов, сигнал управляет тремя запараллелеными полевыми транзисторами IRF540 или другими аналогичными с током более 25А. К стоку их, подключен двигатель постоянного тока мощностью несколько киловатт. Паралельно ему установлен диод, для защиты полевиков от обратных полуволн отрицательного напряжения возникающих в процессе работы.
Ещё одним узлом с большими коммутируемыми токами является блок ЗУ для аккумулятора. Как известно в электромобилях стоят аккумуляторы с напряжением 12 - 200В (в зависимости от модели) и ёмкостью в пределах 100 - 500А. Значит заряжать их нужно током около 10 - 50А. Можно реализовать эту функцию на классическом транзисторном стабилизаторе с тремя мощными биполярными транзисторами MJ15003 включенными в параллель.
Так как максимальный выходной ток миросхемы L200 составляет 10 А, умощним микросхему так-же тремя параллельно включенными транзисторами MJ15004.
Думаю нет необходимости говорить о том, что радиаторы обязательны, причём очень большие радиаторы - рассеиваемая на них мощность может достигать сотни ватт. Эта схема может выдать ток до 40А при входном напряжении 35В. При выборе трансформатора и выпрямителя - лучше всего брать входное напряжение стабилизатора на 10-15В больше выходного. Электролитический конденсатор фильтра должен быть где то 10000 - 40000мф 50В. Аккумуляторы заряжаются таким зарядным устройством током, равным 10 - 20% от номинальной емкости литий - ионных аккумуляторов, примерно за ночь. Можно установить для электромобиля и батарею составленную из обычных свинцовых аккумуляторов, на опытных образцах это позволяло проехать на одной зарядке около 50 км со скоростью до 100 км/ч
Детский Электромобиль своими руками Бессонова
(информация предоставлена автором Бессоновым Вячеславом Федоровичем)
Статья: Токмаков Н.М.
Довольно рациональный детский электромобиль создал Вячеслав Бессонов, 58 лет из Московской области.
Основой является рама из труб прямоугольного сечения 40х25 мм. Колеса 250 мм. от садовой тележки. Задняя ось калиброванный пруток 20 мм вращается в подшиниках 204. Передний мост самодельный по материалам "Моделист-конструктор" статья "Пионер"- карт для начинающих. Трапеция сделана из элементов дверного доводчика. Рулевая колонка весьма оригинальна.Для задних фонарей использованы блоки от грузовых автомобилей, несколько обрезанные по длине.
Рулевая колонка сделана из трубы диаметром 18 мм и с двух сторон приварены шпильки с резьбой диаметром 12 мм. Опора для рулевой колонки является гайка приваренная к уголку, который на болтах прикреплен к передней балке. Гайка с одной стороны позволяет легко крутится в ней рулевой колонке, а с другой удерживает колонку от вертикального перемещения. Небольшое перемещение рулевой колонки на одну нитку резьбы не влияет на рулевой механизм.
Двигателем является блок из трех электродвигателей постоянного тока с возбуждением от постоянных магнитов. Электродвигатели предназначены для охлаждения радиатора Газели или Волги, с током 30 ампер, напряжение 12 вольт каждый. Общая мощность составляет порядка 750-1000 Вт. Были испробованы разные схемы соединения двигателей. Каждый вариант был связан с потерей мощности. Соединение валов электродвигателей в один вал решило проблему потери мощности.
В двух моторах на задних крышках по центру просверливались отверстия. В задних выступы осей этих моторов по центру сделаны резаком (болгаркой) прорези на глубину порядка 5-7 мм. На этот хвостовик первого мотора надевалась трубка внутри которой располагалась пластина входящая в прорезь. Также на второй конец трубки с пластиной насаживался второй мотор и сами моторы фиксировались 8 мм гайками на основании состоящей из 3 осей. Третий мотор устанавливался лицом к лицу к второму мотору через надетую на валы трубку и зафиксированной шпильками из пружинного провода. И также посредством гаек достигалась соосность валов моторов. В результате получился двигатель состоящий из трех моторов соединенных между собой. Посредством велосипедной цепи крутящийся момент с понижением оборотов примерно в 3 раза передается на велосипедную втулку SHIMANO Nexus Inter 8 (Inter 8 Rоллер)Шимано. Затем также цепью передается вращение на заднее левое колесо. На втулке Шимано вместо роллерного тормоза установлена маленькая звездочка и передача осуществляется на ведомую звездочку установленную непосредственно на задней оси электромобиля. Ведущее колесо одно, но этого достаточно для езды по асфальтовым дорогам.. Для натяжения цепей, втулка размещена на уголках с прорезями и натяжным винтом.
Требует пояснения что такое втулка Shimano. Это велосипедная втулка заднего колеса велосипеда со встроенным переключателем скоростей. Переключение осуществляется рычогом-шифтером, аналогично тому как это делается на старых спортивных велосипедах, т.е. с помощью тросика.
Дисковый тормоз сделан из колодок от ВАЗ, но только на ведущее колесо.
Пока нет задней скорости, так как во втулке Шимано стоит обгонная муфта и не решен пока вопрос о ее блокировании. Тормоз на одно заднее колесо не очень эффективен при экстренном торможении.
Управление двигателем осуществляется посредством переделанного блока Мастер Кит NM4511.
На рисунке оригинальный блок до переделки. Установлено 4 спаренных выходных полевых транзистора. Выходные транзисторы установлены на радиаторе процессора с вентилятором охлаждения. В качестве переменного сопротивления управления газом использовался спаренный блок сопротивлений по 100 ком. Поворот стержня сопротивления осуществляется леской, намотанной на специальный шкив. Весь механизм установлен в моторном отсеке. Передача усилия с педали осуществляется тросом.
Для движения задним ходом используются 4 реле (Rel1, Rel2, Rel3, Rel4) меняющие полярность подключения двигателя. Реле подключены попарно параллельно. Это связано с переключением больших токовых нагрузок и с этой целью реле включены параллельно. При отказе от задней скорости можно не применять указанные реле. Однако в настоящее время задняя скорость отсутствует, так как во втулке Шимано стоит обгонная муфта и пока не решен вопрос о ее блокировании.
Подключение каждого мотора осуществляется через реле(Rel5, Rel6, Rel7). Реле второго и третьего мотора включаются через тумблеры, позволяющие электромобилю работать на 1, на 2 и на 3 моторах. Это, на мой взгляд, продиктовано следующим. Автомобильчик рассчитан на разных категорий водителей, поэтому для начинающих включается один мотор, потом два и три. Реле R8/1 и R8/2 включаются при полностью нажатом газе и напрямую подключают питание аккумуляторов на двигатель, минуя электронный регулятор. Это позволяет частично снять нагрузку на выходные транзисторы при большом токе.
Для управления переключением скоростей применен Шифтер SHIMANO (ДисплэйБрэйк) одноходовой TAP FIRE с аналоговым дисплеем. Переключается кнопками под большой палец. Переключатель установлен под рулем электромобиля. Кстати, руль самодельный из 188 мм трубы, одет резиновый шланг и обмотан изолентой.
Электромобиль построен для использования одного или двух соединенных в параллель автомобильных аккумулятора. Оптимально планируется использовать морские аккумуляторы глубокого разряда. Несколько слов о педалях: На первом варианте этой машины педаль тормоза была сделана как на промышленных картингах под левую ногу. Практика эксплуатации предыдущего электромобиля показала, что дети начинают тормозить левой ногой не отпуская правую с педали газа, что приводит к перегрузкам двигателя и потере энергии. В настоящем варианте электромобиле педаль тормоза установлена как и в настоящих, больших автомобилях. И педаль тормоза, и педаль газа установлены под правую ногу, чтобы дети могли уже на этой стадии привыкать к правильному расположению педалей. В дальнейшем им эти навыки пригодятся. При отпускании педали газа двигатели обесточиваются
Электромобиль прошел реальный испытание. Основными испытателями были внуки Вячеслава Федоровича- Антон и Ярослав. Вес порядка 32 кг. Летает вокруг дома уже на 6 скорости. На первой ездит с дедом (88 кг) плюс на багажнике еще два внука (32 кг + 20 кг). Правда идет приличный разряд аккумуляторов. Скорость электромобиля рассчитывалась от 10 до 30 км в час. Спидометр пока еще не устанавливал. На низких скоростях, если резко газ в пол, то даже буксует ведущее колесо. Переключение передач четкое, но старались при переключении сбрасывать газ.
Детский электромобиль с широтно-импульсным управлением двигателем
Катание на педальном автомобиле - хорошая забава для малыша. Но большую радость доставит езда на электромобиле. О том, как переделать педальный автомобиль в электромобиль, рассказывается в предлагаемой статье.
На площадках аттракционов в парках, во многих магазинах игрушек можно увидеть электромобили зарубежного производства. К сожалению, они сравнительно дороги, не позволяют регулировать скорость езды, двигаться задним ходом, в них не предусмотрены указатели поворота и звуковой сигнал. В то же время отечественных аналогов нет.
Однако выход из положения есть - детский автомобиль "Спорт" (рис. 1), выпускаемый Гомельским заводом Томсельмаш". В конструкцию автомобиля входят следующие узлы: рулевая колонка 1, фара 2, кнопочный выключатель фары 3, фонари 4 и переключатель 5 указателей поворота, кнопка звукового сигнала 6, щиток 7, ручной тормоз 8, сиденье 9, колеса 10, цепной привод 11, рама 12. Рассчитан он на детей в возрасте от 3-х до 7 лет и максимальную нагрузку 50 кг.
При конструировании электромобиля на базе указанного педального ставилась задача наиболее простыми и доступными средствами обеспечить удобство эксплуатации и достаточное сходство со "взрослым" автомобилем.
В качестве электропривода решено было использовать электродвигатель вентилятора охлаждения мощностью 90 Вт от автомобиля "Жигули" прошлых лет выпуска. Подойдет и современный такой же двигатель мощностью 120 Вт. Была приобретена также педаль управления от электропривода швейной машины. Она имеет внутри пластмассовую шестерню, насаженную на вал переменного резистора, и пластмассовый зубчатый сектор, передающий перемещение педали на шестерню.
Далее автомобиль подвергся модернизации. Были сняты педали с ведущей шестерней, детали их крепления и цепной привод, вырезано из жести толщиной 0,5 мм основание пола и приварено к каркасу автомобиля, к основанию приварены ограничительные дуги из трубчатых ножек от старых стульев, а к ним приварена облицовка из жести толщиной 0,2 мм. Все неплотности замазаны силиконовым герметиком, поверхности зашкурены и покрашены.
Место сварки заднего вала с ведомой шестерней было аккуратно обточено на токарном станке, после чего шестерня была удалена, а вместо нее установлена шестерня с педального вала, сдвинутая вбок и приваренная к валу. В задней части автомобиля под сиденьем расположен несущий короб, согнутый из листовой стали толщиной 1 мм, в котором установлены аккумуляторная батерея, двигатель с редуктором и цепная передача (рис. 2).
А теперь о конструкции ходовой части. Поскольку механическая характеристика двигателя была неизвестна (и попытки найти ее в литературе оказались безуспешными), то необходимое минимальное передаточное отношение редуктора определялось экспериментально и оказалось равным 10. При таком передаточном числе осуществлялось трогание с места при максимальной загрузке (водитель весом 48 кг, батарея, двигатель и редуктор).
Как основа для редуктора, первоначально использовался редуктор РД-09-Т 1971 г. выпуска с передаточным числом 1/137. Он имеет стальную заднюю крышку с местом под осевой подшипник, привинчивающуюся шестью винтами к корпусу. Это позволило удалить лишние спаренные шестерни, оставив лишь одну пару, в результате чего передаточное отношение снизилось до 1/8. Дополнительное передаточное отношение 1/1,5 получилось за счет установки зубчатого колеса цепной передачи (находившегося ранее на задней оси) на выходной вал редуктора. Редуктор прикреплен на боковой крышке двигателя четырьмя винтами М5 к проушинам с резьбой через упоры из медной трубки длиной 11 мм.
Увеличение передаточного отношения было обусловлено необходимостью добиться плавного изменения скорости движения при широтно-импульсном (ШИ) управлении двигателем.
Двигатель установлен на несущем коробе с помощью уголков из листа толщиной 1 мм, закрепляемых на двигателе его стяжными винтами. Для этого пришлось сточить часть обеих силуминовых крышек двигателя по толщине, чтобы длины стяжек хватило на крепление уголков.
Во время эксплуатации автомобиля выяснилось, что принятая в педальном прототипе (и перенесенная на электромобиль) схема привода на одно заднее колесо не является оптимальной, поскольку не обеспечивает необходимого сцепления с дорогой и приводит к повышенному износу ведущего колеса. Пришлось жестко связать с осью оба задних колеса. Для этого свободный конец оси был обточен напильником, чтобы образовалась лыска, а на ранее свободное колесо насажена одна из двух шайб с фиксатором, снятая с ведущего колеса. В итоге оба задних колеса стали ведущими.
Чтобы увеличить продолжительность движения электромобиля от одной зарядки аккумулятора, все пары трения (передние колеса, ротор двигателя, ось редуктора) желательно перевести с подшипников скольжения на подшипники качения.
Электрическая часть электромобиля сравнительно проста (рис. 3). Она содержит блок ШИ управления двигателем с узлом реверсирования на переключателе SA2, блок реле указателей поворота, узел включения фары и узел включения звукового сигнала. Основой блока ШИ управления служит генератор с изменяемой скважностью импульсов, выполненный на микросхеме К561ТЛ1. Выбор этой микросхемы диктовался необходимостью обеспечить максимально широкий диапазон регулировки скважности импульсов, что, в свою очередь, позволяет получить действующее значение выходного напряжения от 0,5 до 12 В. Вместо этой микросхемы допустимо установить К561ЛА7, К561ЛЕ5, К561ЛН1 и др., имеющие в своем составе достаточное количество инверторов, но диапазон регулировки при указанном сопротивлении резистора R1 сократился до 5... 12 В.
(нажмите для увеличения)
Управление двигателем осуществляется через ключ на полевом транзисторе VT1, на месте которого, кроме указанного на схеме, допустимо включить IRFZ46N, КП912А либо два параллельно соединенных КП921А. Транзистор устанавливают на радиатор из алюминиевого листа толщиной 2 мм, площадью 24 см2. В случае отсутствия полевого транзистора ключ может быть выполнен на биполярных - кремниевом и германиевом (рис. 4,а) либо двух кремниевых (рис. 4,б). Но при этом возрастут потери мощности на управление (а также понадобится радиатор большей площади), что уменьшит продолжительность езды на электромобиле. Диод VD3 устраняет всплески напряжения на индуктивности двигателя при выключении ключа.
На электромагнитном реле К1 (РЭС15 паспорт РС4.591.006) выполнен блок указателей поворота. Когда подвижный контакт переключателя SA3 переводят, например, в левое по схеме положение, через лампу EL1 начинает заряжаться конденсатор С2. Как только напряжение на нем достигнет напряжения срабатывания реле, замкнутся контакты К1.1 и подадут питающее напряжение на лампу - она загорится. Конденсатор разрядится через обмотку реле, и оно отпустит. Контакты К1.1 разомкнутся, лампа погаснет. Вновь начнет заряжаться конденсатор, процесс повторится. В итоге лампа указателя левого поворота будет мигать до тех пор, пока подвижный контакт переключателя SA3 не переведут в среднее положение.
В электромобиле установлена мотоциклетная аккумуляторная батарея 6МТС-9, емкости которой в заряженном состоянии хватает примерно на час езды. Если же установить батарею большей емкости, например, от автомобиля, продолжительность езды возрастет до 6...8 ч. Подключают батарею выключателем SA1, контакты которого должны выдерживать ток до 25 А.
Звуковой сигнал НА1 - от автомобиля, включают его кнопкой SB1, расположенной в центре рулевого колеса. Установленные в автомобиле лампы на напряжение 2,5 В заменяют другими - на напряжение 13 В. При этом из фары извлекают гальванические элементы, а вместо них устанавливают детали блока реле указателей поворота.
Конденсатор С1 - керамический, С2 - оксидный любого типа на напряжение, не ниже указанного на схеме. Постоянные резисторы - МЛТ-0,25, переменный - СПО-1.
Транзистор с радиатором размещают внутри педали в нижней части корпуса напротив вентиляционных отверстий. Для обеспечения доступа воздуха к ним корпус установлен на прокладках высотой 5 мм от пола. Остальные детали блока ШИ также размещены внутри педали и смонтированы на отрезке платы, вырезанной по размерам платы, размещавшейся ранее в педали. Микросхему желательно установить в панельку, чтобы была возможность ее замены в случае необходимости изменения диапазона напряжений на двигателе. Переключатель SA2 расположен на рулевой колонке вверху, выключатель SA1 - внизу.
Для тех кто делает сам своими руками
И. КАЗАКОВ, г. Волгоград
Источник: Журнал Радио, 2002 год, № 12
Катание на педальном автомобиле - хорошая забава для малыша. Но большую радость доставит езда на электромобиле. О том, как переделать педальный автомобиль в электромобиль , рассказывается в предлагаемой статье.
На площадках аттракционов в парках, во многих магазинах игрушек можно увидеть электромобили зарубежного производства. К сожалению, они сравнительно дороги, не позволяют регулировать скорость езды, двигаться задним ходом, в них не предусмотрены указатели поворота и звуковой сигнал. В то же время отечественных аналогов нет.
Однако выход из положения есть - детский автомобиль "Спорт" (рис. 1 ), выпускаемый Гомельским заводом Томсельмаш".
В конструкцию автомобиля входят следующие узлы: рулевая колонка 1, фара 2, кнопочный выключатель фары 3, фонари 4 и переключатель 5 указателей поворота, кнопка звукового сигнала 6, щиток 7, ручной тормоз 8, сиденье 9, колеса 10, цепной привод 11, рама 12. Рассчитан он на детей в возрасте от 3-х до 7 лет и максимальную нагрузку 50 кг.
При конструировании электромобиля на базе указанного педального ставилась задача наиболее простыми и доступными средствами обеспечить удобство эксплуатации и достаточное сходство со "взрослым" автомобилем. В итоге получилась конструкция, показанная на 1-й с. обложки.
В качестве электропривода решено было использовать электродвигатель вентилятора охлаждения мощностью 90 Вт от автомобиля "Жигули" прошлых лет выпуска. Подойдет и современный такой же двигатель мощностью 120 Вт. Была приобретена также педаль управления от электропривода швейной машины. Она имеет внутри пластмассовую шестерню, насаженную на вал переменного резистора, и пластмассовый зубчатый сектор, передающий перемещение педали на шестерню.
Далее автомобиль подвергся модернизации. Были сняты педали с ведущей шестерней, детали их крепления и цепной привод, вырезано из жести толщиной 0,5 мм основание пола и приварено к каркасу автомобиля, к основанию приварены ограничительные дуги из трубчатых ножек от старых стульев, а к ним приварена облицовка из жести толщиной 0,2 мм. Все неплотности замазаны силиконовым герметиком, поверхности зашкурены и покрашены.
Место сварки заднего вала с ведомой шестерней было аккуратно обточено на токарном станке, после чего шестерня была удалена, а вместо нее установлена шестерня с педального вала, сдвинутая вбок и приваренная к валу. В задней части автомобиля под сиденьем расположен несущий короб, согнутый из листовой стали толщиной 1 мм, в котором установлены аккумуляторная батарея, двигатель с редуктором и цепная передача (рис. 2 ).
А теперь о конструкции ходовой части. Поскольку механическая характеристика двигателя была неизвестна (и попытки найти ее в литературе оказались безуспешными), то необходимое минимальное передаточное отношение редуктора определялось экспериментально и оказалось равным 10. При таком передаточном числе осуществлялось трогание с места при максимальной загрузке (водитель весом 48 кг, батарея, двигатель и редуктор).
Как основа для редуктора, первоначально использовался редуктор РД-09-Т 1971 г. выпуска с передаточным числом 1/137. Он имеет стальную заднюю крышку с местом под осевой подшипник, привинчивающуюся шестью винтами к корпусу. Это позволило удалить лишние спаренные шестерни, оставив лишь одну пару, в результате чего передаточное отношение снизилось до 1/8. Дополнительное передаточное отношение 1/1,5 получилось за счет установки зубчатого колеса цепной передачи (находившегося ранее на задней оси) на выходной вал редуктора. Редуктор прикреплен на боковой крышке двигателя четырьмя винтами М5 к проушинам с резьбой через упоры из медной трубки длиной 11 мм.
Увеличение передаточного отношения было обусловлено необходимостью добиться плавного изменения скорости движения при широтно-импульсном (ШИ) управлении двигателем.
Двигатель установлен на несущем коробе с помощью уголков из листа толщиной 1 мм, закрепляемых на двигателе его стяжными винтами. Для этого пришлось сточить часть обеих силуминовых крышек двигателя по толщине, чтобы длины стяжек хватило на крепление уголков.
Во время эксплуатации автомобиля выяснилось, что принятая в педальном прототипе (и перенесенная на электромобиль) схема привода на одно заднее колесо не является оптимальной, поскольку не обеспечивает необходимого сцепления с дорогой и приводит к повышенному износу ведущего колеса. Пришлось жестко связать с осью оба задних колеса. Для этого свободный конец оси был обточен напильником, чтобы образовалась лыска, а на ранее свободное колесо насажена одна из двух шайб с фиксатором, снятая с ведущего колеса. В итоге оба задних колеса стали ведущими.
Чтобы увеличить продолжительность движения электромобиля от одной зарядки аккумулятора, все пары трения (передние колеса, ротор двигателя, ось редуктора) желательно перевести с подшипников скольжения на подшипники качения.
Электрическая часть электромобиля сравнительно проста (рис. 3 ).
Для увеличения кликните по изображению (откроется в новом окне)
Электрическая часть содержит блок ШИ управления двигателем с узлом реверсирования на переключателе SA2, блок реле указателей поворота, узел включения фары и узел включения звукового сигнала. Основой блока ШИ управления служит генератор с изменяемой скважностью импульсов, выполненный на микросхеме К561ТЛ1. Выбор этой микросхемы диктовался необходимостью обеспечить максимально широкий диапазон регулировки скважности импульсов, что, в свою очередь, позволяет получить действующее значение выходного напряжения от 0,5 до 12 В. Вместо этой микросхемы допустимо установить К561ЛА7, К561ЛЕ5, К561ЛН1 и др., имеющие в своем составе достаточное количество инверторов, но диапазон регулировки при указанном сопротивлении резистора R1 сократился до 5... 12 В.
Управление двигателем осуществляется через ключ на полевом транзисторе VT1, на месте которого, кроме указанного на схеме, допустимо включить IRFZ46N, КП912А либо два параллельно соединенных КП921А. Транзистор устанавливают на радиатор из алюминиевого листа толщиной 2 мм, площадью 24 см 2 . В случае отсутствия полевого транзистора ключ может быть выполнен на биполярных - кремниевом и германиевом (рис. 4,а ) либо двух кремниевых (рис. 4,б ). Но при этом возрастут потери мощности на управление (а также понадобится радиатор большей площади), что уменьшит продолжительность езды на электромобиле. Диод VD3 устраняет всплески напряжения на индуктивности двигателя при выключении ключа.
На электромагнитном реле К1 (РЭС15 паспорт РС4.591.006) выполнен блок указателей поворота. Когда подвижный контакт переключателя SA3 переводят, например, в левое по схеме положение, через лампу EL1 начинает заряжаться конденсатор С2. Как только напряжение на нем достигнет напряжения срабатывания реле, замкнутся контакты К1.1 и подадут питающее напряжение на лампу - она загорится. Конденсатор разрядится через обмотку реле, и оно отпустит. Контакты К1.1 разомкнутся, лампа погаснет. Вновь начнет заряжаться конденсатор, процесс повторится. В итоге лампа указателя левого поворота будет мигать до тех пор, пока подвижный контакт переключателя SA3 не переведут в среднее положение.
В электромобиле установлена мотоциклетная аккумуляторная батарея 6МТС-9, емкости которой в заряженном состоянии хватает примерно на час езды. Если же установить батарею большей емкости, например, от автомобиля, продолжительность езды возрастет до 6...8 ч. Подключают батарею выключателем SA1, контакты которого должны выдерживать ток до 25 А.
Звуковой сигнал НА1 - от автомобиля, включают его кнопкой SB1, расположенной в центре рулевого колеса. Установленные в автомобиле лампы на напряжение 2,5 В заменяют другими - на напряжение 13 В. При этом из фары извлекают гальванические элементы, а вместо них устанавливают детали блока реле указателей поворота.
Конденсатор С1 - керамический, С2 - оксидный любого типа на напряжение, не ниже указанного на схеме. Постоянные резисторы - МЛТ-0,25, переменный - СПО-1.
Транзистор с радиатором размещают внутри педали в нижней части корпуса напротив вентиляционных отверстий. Для обеспечения доступа воздуха к ним корпус установлен на прокладках высотой 5 мм от пола. Остальные детали блока ШИ также размещены внутри педали и смонтированы на отрезке платы, вырезанной по размерам платы, размещавшейся ранее в педали. Микросхему желательно установить в панельку, чтобы была возможность ее замены в случае необходимости изменения диапазона напряжений на двигателе. Переключатель SA2 расположен на рулевой колонке вверху, выключатель SA1 - внизу.