Diseño y construcción de tricicleta solar - GEA - Universidad ...

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Fig. 5.10 Esquema general del sistema de medición de velocidad y potencia con comunicación al ciclista vía pantalla LCD Conociendo los valores de potencia máxima y velocidad mínima sugeridas para el óptimo desempeño del ciclista se calcula el torque máximo que debe desarrollar en los pedales de la tricicleta Phumana _ max 75W Thumano _ max = = = 35, 8Nm W ⋅ 20rpm pedales _ min ( 2π / 60) La relación de los cambios y la velocidad angular de la rueda se puede estimar el torque máximo en el microcontrolador y luego compararlo con el valor calculado T estimado P = W humana _ max mec _ medido = ⋅ k W 75W mec _ medido donde k es la relación de radios del cambio en el pedal y el engranaje de la rueda trasera (con esto se puede conocer la velocidad en los pedales. ⋅ k Tabla 6.1 Relación de conversión de los cambios de la tricicleta Cambio k 1 0,833 2 0,5 3 0,357 5-9
El algoritmo compara el torque estimado con el torque máximo y envía una señal a través del puerto serie la selección del estado en que se sugiere pedalear T estimado ( k) ≤ 35, 8Nm Claramente cuando la velocidad de la tricicleta es cada vez mayor, el mensaje sugerirá un cambio mayor y para condiciones de velocidad baja requerirá de un mayor torque del ciclista por lo que el cambio deberá estar principalmente en 1. Esta última condición se cumple en el arranque de la máquina donde se alcanza la potencia nominal en el motor y el ciclista debe aplicar un mayor torque para sacarlo de la inercia. 5.3 Control 5.3.1 Control discreto La técnica de control mediante un microcontrolador requiere de los conceptos fundamentales del control continuo estudiado en el área de control automático. Sin embargo, las señales medidas y operación del control difieren de la técnica utilizada con controles analógicos puesto que se introduce el concepto de “muestreado”. Las señales medidas y procesadas toman valores discretos leídos en intervalos de tiempo a través de un “muestreo” y se retiene el valor para el cálculo del controlador de la planta. Fig. 5.11 Esquema de control digital La frecuencia de muestreo para la aplicación configurada en el microcontrolador es de 122 Hz configurada a través de una interrupción por desbordamiento del TIMER2. 5.3.2 Anti-windup [5] El control implementado presenta un modelo de primer orden con un valor proporcional e integral (PI). Incluye un esquema “anti-windup” como se muestra en el siguiente esquema Fig. 5.12 Esquema de controlador con anti-windup 5-10
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