Electronica de una bicicleta eléctrica


By CRN
Existen muchos prototipos de bicicletas electricas (con sus respectivos esquemas de controladores ) en la red , los cuales utilizan diseños muy creativos e ingeniosos , pero casi en su totalidad “pecan” de equipar como propulsores, los voluminosos y poco eficientes motores corrinte continua sin escobillas convencionales de un unico polo ( ya que estos son mas faciles de adquirir y el control es mucho mas simple)

Hoy en dia no obstante ya hay numerosos desarrollos comerciales que intentan aprovechar unos nuevos motores DC mas eficientes derivados de la Robotica : los motores paso a paso ( a los que se les ha añadido sensores Hall para determinar su posicion) .

Detalle placa sensores Hall

Tradicionalmente a estos se les ha tachado de requerir una electronica compleja, pero hoy en dia tambien este tema se ha solucionado con circuitos integrados especificamente diseñados para esta tarea.

Aspecto de la rueda con el motor paso a paso y los sensores Hall

Detalle motor y electronica de posicionamiento embebida


Detalle zona posterior de la rueda

Estudiaremos un controlador muy usado : el MC33033,el cual es un controlador especifico para motores DC sin escobilllas de bajo coste y muy facil adquisicion.

El MC33033 en efecto , es un CI de alto rendimiento de la segunda generación,del rango limitado, brushless monolítico dc .El regulador de motor se ha desarrollado basandose en el antiguo MC33034 y los reguladores MC33035. Este CI contiene todas las funciones activas requeridas para la puesta en práctica de lazo abierto,soportando el control de motores de tres o cuatro fases. El dispositivo consiste en un decodificador de posición de rotor .
Incluido en el MC33033 hay protecciones de sobrevoltaje, limitando ademas la corriente de ciclo-por-ciclo (el tiempo es seleccionable) e incluye parada interna por exceso de temperatura.
Funciones de control típicas de motor incluyen la velocidad de bucle abierto, parada ,arranque e inviersion de la dirección.

El MC33033 esta diseñado para manejar motores brushless dividiendo la conduccion en fases por medio de sensores eléctricos de 60 °/300 ° o 120 °/240 °, pero también de manera eficiente puede controlar motores dc con escobillas .

Este Cl tiene las siguintes carastericticas:

-Rango de tensiones 10 to 30 V
-Proteccion contra sobretensiones
-6.25 V de tension de Referencia Capaz de Suministrar energia al Sensor
-Amplificador de Error Totalmente Accesible para Lazo Cerrado Serv Usos
-Altos Conductores corrientes Pueden Controlar un puente externo mosfet de 3 fasees
-Limitacion de corriente de Ciclo-por Ciclo
-Parada Interna Termica
-Selecccionable 60 o 120 grados
-Sensor Phasings
-H-Bridge
-NCV Prefijo para Usos De automotocion y Otros que Requieren Sitio y Cambios de Control

Finalmente mas abajo se muestra un esquema completo de aplicacion de este CI gobernando un motor de Bicicleta de tres polos con sensores hall comercial y trabajando todo el conjunto en bucle cerrado

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3 comentarios el “Electronica de una bicicleta eléctrica

  1. oscar dice:

    Hola carlos:
    Soy oscar, nos conocimos en el cumple, estuvimos hablando de artes marciales y demás, quería que me asesoraras en un pequeño proyecto que tengo en mente, tú que sabes de informática, electrónica y electricidad.
    Vi hace tiempo tu post de electrónica de una bicicleta eléctrica y le he estado dando vueltas.
    Estoy pensando en los problemas por los que atraviesa el mundo, en que todos consumimos electricidad, pero no existen sistemas de producción eléctrica domestica, o los existentes son caros, complejos y producen poco.
    Sería ideal que todos produjésemos algo de electricidad, a nivel domestico, si bien no para cubrir toda nuestra demanda, si para cubrir parte de ella, por ejemplo ¼ parte o 2/4 partes.
    Sería algo así como un sistema generador de electricidad domestico a pedales, consistente en una bicicleta estática, con un sistema de dinamos (6, 8, 10 dinamos), la electricidad que generasen pasaría por un rectificador, después se acumularía en una batería y pasaría por ultimo por un inversor al enchufe de corriente de la casa.
    Piensa por ejemplo, en España hay cerca de 5 millones de parados, cada persona realizaría, por ejemplo una hora de bici al día, hacer ejercicio sin castigarse demasiado, a unos 4 o 5 kilómetros/hora, para reducir su propio consumo eléctrico y ahorrarse dinero en la factura de la luz (no hace falta venderla a endesa).
    ¿sería viable?¿está bien el orden? ¿Faltaría alguna pieza? ¿Le pondrías o quitarías algo? ¿Qué inconvenientes o peligros les ves? ¿Qué producción eléctrica se podría conseguir?
    Muchas Gracias.
    Saludos oscar.

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    • Hola Oscar , en realidad no es mala idea y de hecho tengo constancia de gimnasios en EEUU que equipan de alternadores a todos sus aparatos de gimnasia con la idea de autoabasterse.
      En cuanto la implementacion tampoco es demasiado compleja( basicamehte igual que una instalacion fotovoltaica como bien dices).De de hecho cualquier bicicleta eléctrica al ir todas con motores paso a paso normalmente en configuracion de estrella , esos mismos motores también pueden funcionar como alternadores( de hecho algunas bicicletas mas avanzadas permiten recargar su baterías con sistemas de frenado autoregeneritvo que básicamente consisten en desconectar el motor y utilizar sus devanados como generador ) .

      Inconvenientes pues que que básicamente si un motor de bicicleta eléctrica suelen ser de unos 150W piensa que un alternador que pudieran mover una persona con la fuerza muscular tendría que ser de esa potencia más o menos por lo que haz cuentas:

      Si el KW/Hora en Endesa se paga a 0,11248€ , un alternador de esas carastericticas podria generar en una hora 0.15KW, es decir 0.15KW/H, lo cual significa que con nuestro alternador durante una hora nos habriamos ahorrado el equivalente a 0.15kw x 0.11248€ / 1kwh/h=0.016872 €, como ves no es mucho..

      Quizas si deseamos rebajar nuestra factura deberiamos intentar concienciar de tomar medidas mas contundentes :

      -Sustituir lamparas incandescentes ,halogenos , compactas y fluorescentes por lamparas de LED SMD ( yo mismo lo calcule en mi blog de electronica:https://soloelectronicos.wordpress.com/2012/04/08/nuevas-lamparas-de-leds-con-tecnologia-smd/)

      -Utilizar calnentadores solares

      -En caso de solo usar calentador electrico poner un cronostato ( esto lo quiero probar). También se pueden y deben instalar en los seca toallas eléctricas

      -Utilizar interruptores de corte con todos los dispositivos electrónicos (para acabar con el consumo “fantasma” de los equipos qeu quedan en stand-by )

      -Usar electrodomésticos clase A++

      -etc

      Bueno para lo que necesites aqui estoy
      Un saludo
      //car//

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  2. Alberto dice:

    Bueno, siempre queda la opción de contratar a un ciclista profesional que puede mantener unos 400 vatios durante un buen tiempo. Igual sale positivo el balance alimentación/vatios 🙂

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