Diseño de un controlador brushless para bicicleta

Partiremos de un motor tipico de bicicleta ( que se puede conseguir facilmente en e-bay ) del tipo brushless de 3 bobinados y tres sensores hall en colector abierto, dado que es bastante dificil conseguir el controlador ( al contrario de lo facil que es conseguir solo el motor) .

                                      Detalle placa sensores Hall

Se esbozara las pistas pra fabricar un simple, pero eficaz ,controlador con los minimos componentes posibles.

1º PARTE: CALCULO SECUENCIA SENSORES HALL

Dado que no conocemos la secuencia de los bobinados ( supondremos que no tenemos el datasheet del motor) deberemos obtener esta experimentalmente:

Para ello, simplemente conectaremos tres diodos leds entre las salidas de los sensores y el positivo ( con una resirtencia atenuadora tal y como se describio en el articulo de reparacion de un controlador de bicicleta ) y alimentaremos el circuito con unos 3v DC.

Anotaremos la secuencia de encendido moviendo el rotor y apuntaremos los leds que se encienden y el orden en que lo hacen.

Para nuestro motor ( y el 99% de los motores normales ) esta es la secuencia de encendido hacia adelante ( que es la secuencia que vamos buscando):

ab -> a -> ac -> c -> bc -> b

2ª PARTE: CALCULO SECUENCIA BOBINADOS DEL MOTOR

motor estrella

Dado que la inmnesa mayoria de motores funcionan con tres bobinados en configuracion de estrella, vamos a determinar cual es la secuencia de encendido de las bobinas que nos lleva a la secuencia leida con los sensores Hall.

Conectaremos los leds a los sensores con su alimentacion y alimentaremos manualmente los bobinados del motor.

Harmos una tabla con las lecturas de los sensores:

            Bobinados            Hall

sec   B1     B2     B3         a b c

1       vcc    gnd   NC         1 1 0

2      NC     gnd    vcc       1 0 0

3      gnd   NC      vcc       1 0 1

4      gnd  vcc     NC         0 0 1

5      NC   vcc      gnd       0 1 1

6      vcc  NC       gnd       0 1 0

VCC= ALIMENTACION  POSITIVA(de+24v a +32V)

GND=MASA

NC=No conectado

 

3 CALCULO TABLA DE VERDAD DEL CIRCUITO

Con los elementos anteriores ( y especialmente con la tabla anterior) podemos ya representar la tabla de verdad del circuito de control del motor , teniendo en cuenta las siguientes consideraciones:

-Las entradas del circuito por el momento son solo tres ( las lecturas de los sensores hall)

-Las salidas del circuito dependen de la implementacion del circuito de la electronica de potencia que alimentara a los bobinados.Como necesitamos para cada bobinado alimentarlo con una tension positiva, ponerlo a masa o simplemente no conectar nada, podemos utilizar un PUENTE H formado por tres transistores MOSFET tipo P para la parte de alimentacion positiva y tres transistores MOSFET tipo N para la parte de masa : en total pues 6 transistores: (lo que equivale a 6 señales de control

MOTORES

-La secuencia de encendido correspondera , no a la lectura obtenida con los sensores alimentando las bobinas , sino para una lectura dada, deberemos activar la siguiente secuencia de bobinados

       Hall        Sig. bobinado

sec a b c      Q1    Q2    Q3   Q4     Q5    Q6

1      1 1 0       0       0          1       0        1         0

2      1 0 0      0       0         1        1        0         0

3      1 0 1      0        1         0        1        0         0

4      0 0 1      0       1         0        0        0        1

5      0 1 1       1        0         0       0         0        1

6      0 1 0       1        0         0        0       1         0

Donde :

Q1= ALIMENTACION POSITIVA PRIMER BOBINADO

Q2= ALIMENTACION POSITIVA SEGUNDO BOBINADO

Q3= ALIMENTACION POSITIVA TERCER BOBINADO

Q4= ALIMENTACION NEGATIVA PRIMER BOBINADO

Q5= ALIMENTACION NEGATIVA SEGUNDO BOBINADO

Q6= ALIMENTACION NEGATIVA TERCER BOBINADO

4º CALCULO DEL CIRCUITO DE CONTROL

Partiendo de la tabla verdad obtenida en el apartado anterior podemos realizar una simple trasposicion a tablas de Karnough y a partir de ahi , realizar el circuito con puertas NOR y AND.

Realizando este calculo obtenermos las siguintes funciones:

Q1= NOR B1 * B2

Q2=NOR B2 *B3

Q3=B1* NOR B3

Q4= B1 *NOR B2

Q5=  B2*NOR  B3

Q6= NOR B1 * B3

En total pues necesitarimos 3 puertas inversoras ( circuito integrado 74LS04) y 6 puertas AND( 2 circuitos integrados 74LS08)

5 comentarios en “Diseño de un controlador brushless para bicicleta

  1. Hola!.
    He entendido todo lo que decis, ya tengo y entiendo la tabla de la verdad de mi motor. Lo que quiero es reemplazar al PIC con compuertas logicas, dijiste que era posible, pero no encuentro la forma, tienes el circuito?. muchas gracias!

    Me gusta

    • Una vez tengas la tabla de verdad simplificada segun las leyes de karnaugh del circuito se trata de implementarlo con puertas and u or y puertas nor .Esto es un tema muy tipico de electronica digital, no obstante te aconsejo mejor usar un PIC( es mas sencillo y barato)

      Me gusta

  2. Pingback: Los números de 2010 « Bicicletas Electricas¿Cómo funcionan?

  3. estoy buscando un ingeniero joven para trabajar en diseños de circuitos electronicos .para vehiculos electricos del futuro.
    enviar curriculum.

    Me gusta

Deja un comentario

Introduce tus datos o haz clic en un icono para iniciar sesión:

Logo de WordPress.com

Estás comentando usando tu cuenta de WordPress.com. Cerrar sesión / Cambiar )

Imagen de Twitter

Estás comentando usando tu cuenta de Twitter. Cerrar sesión / Cambiar )

Foto de Facebook

Estás comentando usando tu cuenta de Facebook. Cerrar sesión / Cambiar )

Google+ photo

Estás comentando usando tu cuenta de Google+. Cerrar sesión / Cambiar )

Conectando a %s