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2 layers75 × 42 mmCaps, the printed circuit board in 3D

Dados os requisitos e especificações apresentadas anteriormente, foi definido que a topologia utilizada será um conversor chopper, por não haver necessidade de elevação de tensão e por este permitir a variação da tensão…

Size
75 × 42 mm
Copper layers
2
Thickness
1.6 mm
Parts
116
Nets
2
Pads
224
Tracks, vias
80, 1,232
Pours
6
Routed
Yes
KiCad
KiCad 5 (file 20171130)
Created
2 Sep 2020
Updated
16 Feb 2023

Overview

Caps is an open-source printed circuit board by ZeniteSolar, from the ZeniteSolar/MAM21 repository on GitHub, published under the GPL-3.0 licence. It is a 2-layer board of 75 × 42 mm with 116 parts on 2 nets, routed with 80 tracks and 1,232 vias.

README

README.md

MAM21

Módulo de Acionamento do Motor 2021

Embarcação Guarapuvu II

Equipe Zênite Solar

About

High current >150A Electronic Speed Controller for ME0909 motor, with CANBus.

Images

board board board

Sobre

Este módulo é responsável por realizar o acionamento de um motor de imã permanente, controlando sua velocidade e sentido de rotação.

Requisitos de projeto

  1. Acionamento do motor

    • Permitir o acionamento nos dois sentidos de rotação
    • Permitir o controle em malha fechada
      • Corrente/Torque
      • Tensão/RPM
  2. Proteções

    • Sobre-temperatura do motor
    • Sobre-temperatura do acionamento
    • Sobre-tensão de entrada
    • Sobre-corrente de saída
    • Falha de comunicação
    • Desconexão dos mosfets de potência
      • Garantir que os mosfets permaneçam desligados se a placa de controle for removida
    • Lógica para início de funcionamento
      • O motor só pode ser acionado se o procedimento de início for seguido na sequência correta
        • Dead man`s switch conectado
        • Sistema elétrico ativado
        • Potenciômetro em zero
        • Chave do motor ligada
  3. Interfaces

    • Ser controlado pela rede CANBUS implementada na embarcação
    • Sinalização por meio de LEDs
    • Permitir debug pela serial

Abordagens

Especificações do conversor

Tensão de Entrada20 ~ 60 V
Tensão de Saída0 ~ 48V
Corrente de Saída150 A
Eficiência> 80%

Dados os requisitos e especificações apresentadas anteriormente, foi definido que a topologia utilizada será um conversor chopper, por não haver necessidade de elevação de tensão e por este permitir a variação da tensão média na carga mantendo uma boa eficiência.

Em um motor DC, a inversão de seu sentido de rotação é feita com a inversão da polaridade, obtida conforme a lógica de acionamento das chaves da ponte H. Uma característica da ponte H completa é que além da inversão de polaridade é possível criar lógicas de acionamento para frear o motor. Importante lembrar que AS CHAVES DO MESMO BRAÇO NUNCA DEVEM SER ACIONADAS AO MESMO TEMPO, sob pena de destruição das chaves ou danos ao sistema elétrico da embarcação.

Para que seja possível o monitoramento dos parâmetros do motor e para fechar a malha de controle, precisarão ser empregados sensores para o monitoramento da corrente e rotação do motor. O diagrama abaixo apresenta a topologia utilizada para o acionamento.

O motor utilizado pela embarcação é o ME0909. Este motor possui tensão de operação de 12 ~ 48V e 4,8 kW de potência nominal.

A rede CAN utilizada será a já implementada atualmente.

Parts

116
QtyValueFootprintReferences
844.7u 100V X7Capacitor_SMD:C_1210_3225Metric_Pad1.33x2.70mm_HandSolderC103, C104, C105, C106, C107, C108, C109, C110, C115, C116, C117, C118, C119, C120, C125, C126 +68
24100n 100V X7Capacitor_SMD:C_0603_1608Metric_Pad1.08x0.95mm_HandSolderC101, C102, C121, C122, C123, C124, C143, C144, C145, C146, C165, C166, C167, C168, C187, C188 +8
8M3MountingHole:MountingHole_3.2mm_M3H101, H102, H103, H104, H105, H106, H107, H108

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Questions

How big is the Caps PCB?

It measures 75 × 42 mm and has 2 copper layers, 1.6 mm thick.

What parts does the Caps use?

116 parts. The full list of its parts is on this page, with links to each part's symbol and footprint where PCBKit's library has them.

Where can I download the Caps KiCad files?

From the ZeniteSolar/MAM21 repository on GitHub, at the commit this page was made from: the board is hardware/Caps/Caps.kicad_pcb and its schematic hardware/Controle/Controle/Controle.kicad_sch. PCBKit opens the board in the browser, with nothing to install.

Can I use the Caps design in my own project?

Its repository publishes it under the GPL-3.0 licence: you may reuse it on that licence's terms (keep the author's notice, and for a copyleft licence share your changes alike).