Control de dirección y velocidad usando el mismo acelerador

Hay varias razones por las que su circuito de muestra no es adecuado:

• No tiene fuentes de alimentación duales (±24 V) en su scooter.
• El método de control de voltaje es un desperdicio. A la mitad del voltaje, los transistores de salida desperdiciarán tanta energía como la que usa el motor.
• El potenciómetro no funciona mecánicamente de extremo a extremo. (Consulte la Figura 1.)

Figura 1. Un potenciómetro de aceleración wigwag para un scooter de movilidad. Tenga en cuenta que solo se utiliza una pequeña parte del recorrido de 330° del potenciómetro, tal vez ±30°.

Las soluciones a esto son:

• Diseño para suministro de un solo carril. Esto requerirá el uso de un puente H para permitir la inversión de la dirección de la corriente en el motor.

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Figura 2. Un esquema simplificado de un puente H. Con los interruptores 1 y 4 cerrados como se muestra, el motor funcionará en una dirección. Abriendo 1 y 4 y cerrando 2 y 3 se puede hacer girar el motor en sentido contrario. Para detener el motor, abra todos los interruptores. En la práctica, los interruptores serán reemplazados por transistores.

• En lugar de controlar la corriente activando gradualmente Q1/Q2, utilizaremos PWM (modulación de ancho de pulso). En este esquema, el motor se pulsa muy rápidamente entre potencia máxima y potencia cero y el ancho del pulso se ajusta en proporción a la velocidad deseada.

Figura 3. Una señal PWM que va del 80 % al 20 % al 80 % a cero. Si la frecuencia del pulso es alta en relación con el tiempo de reacción del motor, se obtiene un control muy suave con pérdidas bajas en los transistores de conmutación.

El mejor enfoque será usar un microcontrolador para leer el potenciómetro, calcular el nivel de salida deseado usando un algoritmo limitador de aceleración simple, convertirlo a PWM y enviarlo a un puente H adecuado.

^{simular este circuito}

Figura 4. Diagrama de bloques crudo del sistema de control PWM.

Tareas de código:

• Lea el potenciómetro y normalice o escale a, por ejemplo, -100 a +100. Probablemente debería agregar una banda muerta en el centro para evitar la fluencia o la corriente a través del motor cuando se detiene. p.ej:

  0 ------------------------- mid ------------------------- 330°  
             ^ max reverse          max forward ^  
             -100 -------- 0 ---- 0 -------- +100 scaled output   
  

• El uso de esta estrategia requerirá un movimiento definido de la oscilación antes de que se encienda la corriente.

• Sospecho que el motor será bastante débil y que incluso con el movimiento completo desde el reposo, es probable que la aceleración no sea un problema. Si es así, agregue una rutina:

  // Very crude pseudo-code!
  int v, a, pwm;                 // velocity and acceleration and pwm
  ww = getScaledInput;           // wigwag
  if (ww > 0) {
      if (ww > pwm) {            // we need to accelerate to pwm
          pwm = pwm + accel;
      }
      if (ww < pwm) {            // we need to decelerate
          pwm = pwm - accel;
      }
      if (ww == 0) {             // stop
          pwm = 0;
      }
  }