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Construir controlador

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1 Construir controlador el Mar Mar 20, 2012 4:07 pm

txusmael


Hola, estoy pensando en hacer una bici eléctrica con pedaleo asistido, y después de informarme sobre el tema (por internet), creo que lo mejor seria comprar un motor para rueda trasera y una batería, y construir yo el controlador (se trata de un proyecto de la uni, por lo que yo tendré que hacer algo...) no quiero ni acelerador ni sensor de par ni frenos que desconecten el motor ni..... solo asistencia de pedaleo e interruptor de desconexión del motor. Creo este tema por si alguien tiene información al respecto para compartir, ya sean esquemas eléctricos u opiniones, ideas.... todo será bien recibido Wink .  Algunas de las dudas que me han surgido son:

1.Como puedo adaptar un sensor de pedaleo al controlador, necesitare siempre un PIC (algún microcontrolador) ?

2. Para construir el controlador tengo que tener en cuenta el tema de los sensores hall del motor...? (de motores no tengo mucha idea)

Saludos y gracias a todos los que podáis compartir información al respecto.

2 Re: Construir controlador el Mar Mar 20, 2012 4:35 pm

Sebibike

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Bienvenido.
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3 Re: Construir controlador el Mar Mar 20, 2012 8:48 pm

opqa


Te puedo ayudar un poco a orientarte, no soy ingeniero, pero algunas cosillas se al respecto.

1.Como puedo adaptar un sensor de pedaleo al controlador, necesitare siempre un PIC (algún microcontrolador) ?
Sensores de pedaleo hay de varios tipos, pero el más común va por impulsos, hay un disco con imanes que pasan por un sensor, cada vez que pasa un imán por el sensor se genera en el cable de señal un pulso corto. A partir de ahí, sabiendo la cantidad de imanes que hay en el disco puedes deducir la cadencia de pedaleo.

Normalmente también para detectar el sentido de giro, la señal de pulsos que devuelve el sensor cuando gira en sentido contrario está invertida, aunque esto creo que ya depende de cada PAS, pero vamos, que con el sensor conectado a un osciloscopio lo sacas enseguida.

Si no te quieres complicar mucho la vida el acelerador devuelve una señal más fácil de interpretar, consiste en un simple sensor de efecto hall, al que acercas o alejas un imán cuando aceleras. El sensor devuelve un voltaje variable que varía normalmente entre 0v y 5v dependiendo un poco del acelerador en concreto (normalmente no llegan a 5v, se quedan en 4 y pico).

2. Para construir el controlador tengo que tener en cuenta el tema de los sensores hall del motor...? (de motores no tengo mucha idea)
Tienes que ponerte al día en muchas cosas... ¿Cuánto quieres complicarte la vida?

Si no quieres complicarte mucho puedes hacer un controlador para un motor de escobillas (brushed), que será mucho más simple y no hay sensores hall de por medio ni nada que se le parezca, es básicamente un control de potencia por modulación de anchura de pulso (PWM), teniendo en cuenta en el diseño que el motor tiene una alta inductancia y no se le puede cortar la corriente de golpe sin dejarle un camino para que siga circulando, un diodo flyback vamos. En este enlace explican bastante bien lo que hace un controlador de éstos, y cómo lo hace, con esquemas de circuitos más simples y luego más complicados:
http://www.4qdtec.com/pwm-01.html

Pero el caso es que los motores de escobillas son menos eficientes y cada vez se ven menos, aunque aún puedes encontrar por ebay, sobre todo en kits "centrales" en los que el motor se monta en el cuadro y transmite la fuerza a los platos a través de una cadena.

Si quieres hacer un controlador para un motor brushless, que es el tipo más habitual hoy en día, la cosa se complica, la circuitería de un brushless es más o menos equivalente a la de un brushed pero multiplicada por tres, una por fase.
Un controlador brushless, además de hacer lo que hace uno brushed, tiene que sincronizar la entrega de potencia con el giro del motor, de forma que en cada instante la corriente se dirige a una pareja de los tres cables de fase según la posición en la que se encuentre el rotor. ¿Y cómo se sabe en que posición se encuentra el rotor? Pues esa información es la que te dan los sensores Hall.

¿Se puede hacer sin sensores? Sí, hay controladores que no usan los sensores, o que dan la posibilidad de no usarlos, los llamados sensorless. ¿Cómo lo hacen? Aparte de limitarse mandar potencia por los cables de fase, también los "escuchan". El motor genera impulsos de voltaje a su paso por las distintas fases, esos impulsos se pueden detectar, y así saber a que velocidad está girando sin depender de sensores.

Aquí tienes una página de uno que ha "diseccionado" un controlador brushless típico que puede funcionar en modo sensorless:
http://www.avdweb.nl/solar-bike/electronics/ku63-motor-controller.html#h0-1-3-china-ku63-brushless-motor-controller-schematic
Te será de especial utilidad el esquema en PDF donde puedes ver cómo funciona la parte de control de potencia con sus tres fases y la parte de detección de la fuerza contraelectromotriz para el funcionamiento sensorless:
http://www.avdweb.nl/Article_files/Solarbike/Motor-controller/China-BLDC-motor-controller-36V-250W.pdf

4 Re: Construir controlador el Mar Mar 20, 2012 9:16 pm

txusmael


Muchas gracias, me va a venir muy bien(aunque sea para decidir no hacerlo y comprarlo)!!

La cosa es que yo había pensado en hacer un sensor de pedaleo con foto-diodos o sensores-hall, medir los resultado en un pic y que este a su vez me controle los transistores de un puente en H por ejemplo, el caso de los sensores hall del motor, alimentar mas una fase u otra.... sería para mejorar el rendimiento supongo, mi idea no funcionaría??

5 Re: Construir controlador el Mar Mar 20, 2012 10:01 pm

opqa


Pues no se si entiendo bien tu idea, ya te digo que no soy ingeniero, lo que sí te puedo decir es que hacer un controlador para motores brushless fácil desde luego no será, si es factible para un proyecto de fin de carrera o no eso ya lo tendrías que hablar con tu profesor.

6 Re: Construir controlador el Jue Sep 15, 2016 1:16 am

Avalonikal


Todavia sigue en marcha algún proyecto de realización de un controlador? Yo quiero colaborar

7 Re: Construir controlador el Jue Sep 15, 2016 8:33 am

profesorbacterio

avatar
En los tiempos actuales los motores se controlan con micros, los más conocidos son PIC de microchip, ATMEga, que son los de arduino, sgs thomson también tiene... 
Cualquiera de estos contará con varias salidas PWM, que son las que necesitarías en principio para comandar la salida de potencia. 
Lo más normal es que fueran MOSFET de potencia, tipo 70N06 ó similar. si se te queda corto de intensidad, cosa probable en la práctica, tendrías que hacer un montaje en paralelo de varios mosfet. 

Tienes que poner también un "descargador" del mosfet para permitir su rápida conmutación, esto es un par de resistencias en el GATE. 

y se recomienda optoaislar  el micro y la salida de potencia. 

Respecto a la topología de la etapa de potencia, se utiliza un puente en H, como los motores son de 3 fases, pues de 3 patas. Algo así: 


Pero con mosfet, no con bipolares. Importante también el shunt de sensing para la corriente, que atacará (mejor optoaislado y amplificado) una entrada analógica del micro. 

Los sensores hall, implican otras tantas entradas digitales, para controlar el sentido de giro. 

El timing es fácil. algo así: 




Para activar el motor, necesitarás por ejemplo una entrada analógica. Con un simple potenciómetro, puedes darle velocidad. 
Lo que llevan las bicis en un disco con unos imanes y un sensor hall (podrías incluso poner relés reed baratos, que funcionarían peor). Por cada pulso, empieza a dar velocidad, sería una entrada digital en baja frecuencia, más frecuencia, más velocidad al motor. 
Y eso es a grandes rasgos el funcionamiento electrónico de un controlador de motor. recuerda que hay que medir la intensidad para que no se queme, hay que limitarla si hiciera falta, y no está de más (es fácil) meter un sensor de temperatura en el motor también, para cuidarlo un poco. Un LM35 valdría probablemente.

8 Re: Construir controlador el Jue Sep 15, 2016 8:47 am

Sr.Agaporni


Mucha curiosidad por saber cómo queda esto, me suscribo.
Como pequeña aportación, en endless-sphere vi en su día proyectos con arduino, aunque no sé cómo quedaron, valdría la pena buscarlo.

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