Home
Accesso / Registrazione
 di 

Costruiamo una bici elettrica 3/3

Costruiamo una bici elettrica progetto open source

Per alcuni istanti, in corrispondenza della parte inferiore dell’onda a dente di sega presente sul pin 5, l’uscita del comparatore presenterà un livello basso provocando la conduzione - tramite l’inverter U1 - del mosfet MSF1. In pratica il motore verrà controllato da un treno di impulsi ad 8 KHz di brevissima durata e pertanto girerà con un basso numero di giri. Agendo sul potenziometro potremo aumentare la tensione presente sul pin 5 incrementando la larghezza degli impulsi e di conseguenza la velocità del motore sino ad ottenere la completa conduzione del mosfet. In questa condizione il motore gira alla massima velocità. L’assorbimento in corrente dipende dalle condizioni di lavoro: normalmente, una volta lanciato, il motore assorbe circa 5 ampère mentre allo partenza o in salita l’assorbimento può aumentare sino a 10÷20 ampère.

bici_elettrica_traccia_rame

In particolari condizioni - mosfet completamente in conduzione e motore bloccato - la corrente può aumentare sino a raggiungere valori pericolosi sia per il mosfet che per il motore. Per questo motivo abbiamo previsto l’impiego di una protezione in corrente che interviene automaticamente “restringendo” gli impulsi di controllo quando la corrente che circola nello stadio di potenza supera una soglia prestabilita.

Questo circuito fa capo all’operazionale U3b utilizzato come comparatore di tensione. All’ingresso non invertente viene applicata la tensione che cade ai capi della resistenza R31, collegata in serie al mosfet. La tensione risulta ovviamente proporzionale al valore della corrente che circola nello stadio di potenza.

bici_elettrica_immagini

Per evitare che R31 influisca negativamente sul funzionamento del chopper, è necessario utilizzare una resistenza di bassissimo valore; nel nostro caso abbiamo fatto uso di un elemento da 0,005 Ohm. La tensione presente ai capi di R31 viene confrontata con quella selezionata dal trimmer R18 mediante il quale è possibile applicare sul pin 2 di U3b una tensione compresa tra 100 e 150 mV circa. Quando la tensione di R31 è inferiore, l’uscita dell’operazionale presenta un livello basso, insufficiente a fare condurre T3 e tutto continua a funzionare come al solito.

In caso contrario, tensione di R31 superiore a quella del trimmer, l’operazionale commuta passando da un livello basso ad un livello alto. A seguito di tale variazione il transistor T3 entra in conduzione abbassando il valore della tensione continua applicata sul pin 6 di U3a, tensione dalla quale dipende il duty-cycle degli impulsi di controllo. Otteniamo così una limitazione automatica della corrente di uscita. La soglia di intervento può essere impostata, agendo sul trimmer R18, tra circa 20 e 30 ampère. Anche in questo caso il partitore di cui fa parte il trimmer R18 viene alimentato con una tensione stabilizzata (controllata da DZ3) onde evitare che eventuali variazioni della tensione di batteria possano influire sul funzionamento di questo stadio. Completano il circuito il diodo veloce D2, montato in parallelo al motore, ed alcuni condensatori di filtro. Conclusa l’analisi del circuito, possiamo ora occuparci del montaggio del chopper.

IN PRATICA

Come si vede nelle illustrazioni, tutti i componenti sono stati montati su un circuito stampato di dimensioni contenute che consente di realizzare un dispositivo particolarmente compatto. A sua volta la basetta è fissata ad una piastra in alluminio (che funge da dissipatore) alla quale sono avvitati anche il mosfet di potenza ed il diodo veloce. Il tutto può essere facilmente montato su qualsiasi tipo di bicicletta. Per realizzare il circuito stampato è consigliabile fare uso del sistema della fotoincisione che consente di ottenere una basetta perfettamente uguale a quella da noi utilizzata. Per impressionare la piastra è sufficiente utilizzare una fotocopia del master pubblicato, realizzata possibilmente su carta trasparente.

Per il montaggio dei componenti valgono le solite regole: iniziare con quelli passivi a più basso profilo per poi continuare con tutti gli altri. Prestate la massima attenzione all’orientamento degli elementi polarizzati, condensatori elettrolitici, diodi e semiconduttori. Per effettuare le prove di funzionamento è possibile montare gli integrati sugli appositi zoccoli ma successivamente, nella versione definitiva, in considerazione delle sollecitazioni a cui è sottoposto il circuito, è consigliabile saldare direttamente gli integrati alla piastra. Per realizzare la resistenza di potenza R31 è necessario utilizzare due torrette a vite ed un filo di costantana di 2 millimetri quadri lungo almeno 40 millimetri. E’ anche possibile utilizzare fili più sottili fino a raggiungere il diametro richiesto. Il mosfet ed il diodo fast vanno montati dal lato saldature come si vede nelle immagini. Gli stessi dovranno successivamente essere fissati alla piastra di alluminio che funge da dissipatore utilizzando gli appositi kit di isolamento. In considerazione delle elevate correnti in gioco è consigliabile stagnare le piste relative allo stadio di potenza.

Per verificare il funzionamento del chopper è necessario avere a disposizione il motore che poi andrà montato sulla bicicletta e le batterie che alimentano il tutto. A tale proposito ricordiamo che per ottenere i 24 volt necessari ad alimentare il chopper è possibile utilizzare 2 elementi da 7Ah-12V collegati in serie oppure quattro elementi da 12Ah-6V, anch’essi collegati in serie. Prima di dare tensione al circuito portate a metà corsa i tre trimmer; successivamente regolate R16 e R17 in modo da ottenere la migliore escursione possibile da parte dello slider P1. Per regolare il trimmer R18 è necessario invece completare la trasformazione della bicicletta. Sul prossimo numero ci occuperemo proprio degli aspetti meccanici relativi al montaggio del motore e degli altri organi di trasmissione; presenteremo anche il progetto del ricaricatore da rete.

Il kit è disponibile da Futura Elettronica

 

 

Scrivi un commento all'articolo esprimendo la tua opinione sul tema, chiedendo eventuali spiegazioni e/o approfondimenti e contribuendo allo sviluppo dell'argomento proposto. Verranno accettati solo commenti a tema con l'argomento dell'articolo stesso. Commenti NON a tema dovranno essere necessariamente inseriti nel Forum creando un "nuovo argomento di discussione". Per commentare devi accedere al Blog

 

 

Login   
 Twitter Facebook LinkedIn Youtube Google RSS

Chi è online

Ci sono attualmente 6 utenti e 65 visitatori collegati.

Ultimi Commenti