Silla de ruedas electrónica

[Oskario]

HOla amigos,

Como saben yo soy medio nuevo en esto... pero la historia es la siguiente:

Tengo un amigo, que un día se le subió el acido úrico hasta las nuves y le causó una desfragmentación de los huesos de la cadera y la columna vertebral quedando desde hace dos años confinado a una silla de ruedas... El problema es que no trabajó mas y no tiene quien lo apoye...  El caso es que tenía una silla de ruedas con mado electrónico que sufrió un corte eléctrico. Su hermana la llevó donde un técnico amigo y bueno terminó destrozánla.

Mi idea es la siguiente, el sistema cuenta con dos motores de 24Vdc y 3.5A, el sistema además tiene dos baterías en serie de 12Vdc y 6Ah, un freno con balatas governado por una bobina electromagnética. El mando desapareció, y todos los componentes electrónicos tambien. Así que se me ocurrió que para ponerla en uso no solo necesitaría reconstruir la parte faltante, tambien le debería hacer algunas mejoras a saber:

- Debería usar un Joistick para el control de la dirección y marcha, lo suficientemente suave para que él pueda governarlo (no             puede realizar mucha fuerza)
- Las direcciones deberían ser seis: adelante, atrás, derecha, izquierda, giro derecha in situ, giro izquierda in situ
- Un dispositivo que me permita regular la velocidad de recorrido, algo como un potenciómetro. Ésto porque cuando la silla aún estaba bien, al arranque era muy brusco y le provocaba que se levanten las ruedas delanteras, con riesgo a caerse.
- un Switch de encendido y apagado (al dar ON, se liberan los frenos, energizando la bobina que lo controla. Al dar OFF, desenergiza la bobina provocando que el freno se active.)
- Luces (led) de estado del dispositivo.



Voy a ir trabajando en ello, pero desde ya tengo inconvenientes con los motores, porque no tengo mucha experiencia con el manejo de motores de corrientes mayores de 1A. Inicialmente había pensado en utilizar un tiristor, pero no sé como pararlo en DC, y menos regular la velocidad del mismo; porque la idea es utilizar componentes que no incluyan Relé. Luego se me vino la idea de usar un puente H con transistores de potencia. Usar un pic como el 16F84, para controlar el procesos y bueno a ver que sale.

Si me ayudan lo agradeceré mucho, si alguien tiene algún diagrama favor me lo envía a mi email: vacaoscar@hotmail.com

[elreypic2]

Que tal Oskario,

Pues yo me uno a tu causa y a tu proyecto. En cuanto al circuito de potencia de los motores creo que puedes usar un L298 de ST conectado en paralelo (ya que internamente contiene 2 puentes H) para alcanzar la corriente.

Saludos.

Elreypic2

[BrunoF]

Hola.
Lamento lo de tu amigo.
Te podria recomendar que uses para las direcciones una(o dos) palanca analogica de joystick de Playstation 1. Son bastante precisos, y no son mas que dos potenciometros basicamente pero bien presentados y durareros.
Las ventajas: no son caros, poseen un recorrido bastante corto, son bastante blandos y ademas permitiria que se pueda reemplazar facilmente por otro ya que su disponibilidad es abundante.
Además son analógicos, lo que permitiría que pueda regular mejor la velocidad/aceleración de la silla.

Con respecto al motor, lamento no poder ayudarte. Nunca trabaje con motores de ese tipo.
Saludos.

[hsen]

Bueno: Para manejar los motores te recomiendo un puente H con mosfet de potencia, ya que no son caros y es comun encontrarlos de  70 amperes y 60 volt. Los motores de cc al arrancar bajo carga
suelen consumir el equivalente a  varias veces el consumo nominal.
Existen tyristores (gto) que se pueden apagar trabajando en continua, pero no te los recomiendo por su precio y dificultad para conseguirlos. A los comunes tambien los hacen trabajar en continua, pero con una cicuitería de control compleja.
Bueno, pero si el integrado que te recomienda elreypic2 alcanza a manejar  la corriente requerida sería
lo mejor, debido a la simplicidad del circuito. No he visto el datasheet del mismo, pero debes esperar un consumo  de alrededor de 20 amperes o más al iniciar la marcha.
Me gustó la idea de bruno F con los joysticks, es posible que tengas que usar  el módulo PWM. El 16F628 u otro
en lugar de 16f84, es más barato y tiene mayores prestaciones.

[Oskario]

Me parece muy interesante, pero me preocupa lo del arranque, es decir, la corriente obviamente es alta, pero ademas me gustaría hacer un arranque suave, como comenté antes el sistema original arrancaba muy fuerte y a veces se levantaban las ruedas delanteras.

Yo he hecho muchas aplicaciones con el Pic16F84 y Pic16F877. De éste último he utilizado por ejemplo la usart, I2C, conversión analógica, entradas y salidas discretas, el módulo CCP como capturador de datos para interrupciones; pero nunca utilicé el módulo PWM, y la verdad creo entender como funciona pero no sé como lo aplicaría al circuito de potencia...

si tienes un diagrama me ayudaría muchísimo...

Me olvidé comentar que la silla suele estar en contacto con el agua, sobre todo cuando llueve y mi amigo está por afuera... Así que para el mando ya conseguí uno que tiene unas gomitas para la filtración. La circuitería igual va en una caja metálica aislada con oring de goma...

Mi principal problema solo son los motores, porque núnca he trabajado con ellos con otra cosa que no sean relé...

[hsen]

Hola Oskario:La verdad que en esto de los pic soy nuevo y no he trabajado en el módulo PWM,
quienes  conocen mucho es esto son los muchacho que trabajan en robotica.
Pudiendo modificar el porcentaje del ciclo activo de una señal alterna, se logra una variaciòn de tensiòn que es lo que necesitas, No te preocupes por el arranque, se pueden lograr
variaciones de velocidad muy suaves.
Voy a seguir de cerca el porst que es muy interesante, si en algo te puedo servir estoy a las ordenes. Hace un tiempo adapte un motor electrico a un triciclo de reparto y funcionó  durante 3 años, lamentablemente esto de los pic todavìa estaba en pañales, hubiera sido una maravilla por sus posibilidades en materia del control.
Si brunoF, elreypic2 u otro amigo del foro te ayudan con el control, se podria realizar la atapa de potencia. Bueno si usas un puente H, practicamente serviria el mísmo que usan los motores pequeños,
 solamente cambiando los mosfets, ya que estos no consumen potencia en sus gates

[Mario]

Revisa este tema: http://www.todopic.com.ar/foros/index.php?topic=15437.msg98460#msg98460
Es mas o menos a groso modo cómo opera el módulo PWM. Aunque está en PBP, se explica cómo configurar el PWM.

Estos también te explican:
http://www.interq.or.jp/japan/se-inoue/e_pic7_4.htm
http://www.interq.or.jp/japan/se-inoue/e_pic6_9.htm

Espero te sirva.


EDICIÓN:
Revisa esto para los motores con puente H
http://www.robotroom.com/HBridge.html
http://www.todopic.com.ar/foros/index.php?topic=15035.0
http://www.todopic.com.ar/foros/index.php?topic=15690.0

Básicamente revisa el subforo de Robótica, encontrarás mucha información.

[hsen]

Muy interesante los links que colgaste mario, estoy inpresionado por tu exelente memoria,
felicitaciones.

[Mario]

si........... buena memoria.................... ¡¡cof!!favoritos¡¡cof!! 

[hsen]

Hola oskario: Estuve mirando los excelentes links que te dejo Mario, donde encontré un circuito de un puente H con un pequeño tutorial sobre el mismo. Basándome en dicho circuito me tome la libertad de modificarlo, para adaptarlo a tu necesidad, puesto que debes usar 24volts. Además     dejé todas las entradas para que se activen con un pulso High, necesario para funcionar con los PIC
(5volts). No se  puede comandar un transistor PNP, si el emisor de este, esta colgado de una tensión
mayor de 5v. (A no ser que la salida de aquel sea drenador abierto), creo hay solo una salida por puerto en estas condiciones.
Cuelgo el circuito original más el tutorial mencionado, al cual intente traducirlo con ayuda Babel Fish (con algunos tropezones). La adaptaciòn mía esta hecha en proteus, y funcionando.
Vas a necesitar 2 puentes H y creo que un sensor y control de giro en las ruedas, por que para girar in situ, el vehículo previamente debe estar detenido, de lo contrario porrazo en fija.
Es posible necesites 2 conversores AD, esto para leer la posición de los potes y tomar decisiones acorde. Las cuatro entradas del puente se pueden controlar individualmente, por si así lo requiere el controlador.
Bueno, con esto del control me estoy metiendo en camisa da 11 varas, en este foro hay gente que sabe muchísimo y tavez esté diciendo demasiadas burradas, yo creo tener una idea general de como seria la cosa, pero lo más probable es que le estoy errando lejos. Mejor espero y observo.   

P.D. No pude colgar el circuito con la simulación no me fue posible pegarlo, mañana averiguo y envío   

[hsen]

Bueno:Ahí va el circuito con simulaciòn. Si los mosfet tienen diodos incorporados conviene eliminar D1 a D4 para tener menos elementos en el circuito.
Los mosfets que usé en el diagrama, fueron los que encontre en el ISIS  para simular, pienso que serìa conveniente emplear alguno que ande por el eje de más o menos 30 amp. y 50 o 60 volts para obtener una resistencia Rds baja y no sobrepasarse en el costo.

[Oskario]

Ok, Muchìsimas gracias... La verdad estoy muy agradecido por la ayuda... mas o menos creìa entender como funciona el PWM, pero como nunca lo habìa usado... pero bueno hay que hecharle manos al asunto y comenzar a programar y simular y crear...


Conforme vaya avanzando irè subiendo imàgenes, por dos motivos:

-1) Porque ustedes tambien son parte de ello, y lo que vaya realizando tambien es iniciativa intelectual de ustedes...
-2) Porque No se van a librar tan fàcilemente de mì... y seguro los voy a seguir molestando en el momento en que me encuentre en algun callejon sin salida... 


.....

[hsen]

Hola:Creo tener una idea general de como habria que ir desarrollando el proyecto, aun que no
sabría como llevarlo a la práctica, por lo tanto esperaré a que se expidan los que realmente saben. De lo contrario y a riezgo de meter la pata expondré mis ideas.

[hsen]

Hola oskario, como va tu proyecto?
Como veo que nadie ha  contestado, te digo como creo se podría  implementar el control
de los motores, solo expongo mi idea, es posible que por razones técnicas  no se pueda llevar a la práctica, (yo no se como hacerlo). Con respecto al hardware, usaría solo 2 entradas del puente H, uniendo “A” con “D”  y “B” con “C”, quedarían como entradas “A” y “B”.   
                                                A      B
                                                ---------------------------
                                              0       0            STOP
                                                ----------------------------
                                    1        0             AVANCE
                                                -----------------------------
                                                 0        1              REVERSA
                                                 -----------------------------
                                                 1          1            NO PERMITIDO (Truena el puente)
              ----------------------------------------------------------------------------------
Con respecto al software: usaría  2 módulos  PWM  y 2 módulos AD, o 1 módulo
AD y multiplexar la lectura en los 2 potes del yoystick.
P1 = pote avance, P2 =pote giro derecha-izquierda. Supuestamente conectamos P1 y P2 a una tensión de ref. 0-5v., u otras cualesquiera. Dividimos imaginariamente la tensión entregada por los potes, en tres franjas definidas: (P1), 0 a 2v =retroceso, 2,1  a 3v. = stop, (zona en que los potes se encuentran normalmente cuando estan en descanso), 3.1 a 5v= avance.
Nota: cuando en reversa 2v. tendría que ser ancho del pulso activo menor, recién empieza a moverse el vehículo, y 0v. ancho mayor, ahí máxima velocidad. En P2, más o menos lo mismo.
Para doblar cuando en avance, tendríamos que restar el resultado, de la lectura digital de P2 (o parte de esta) al resultado de la lectura de P1, esto aplicado al motor correspondiente a la  mano que se  desea doblar. También se  podría  restar velocidad en uno y aumentarla en el otro motor
Mas o menos lo mismo en reversa. Teniendo en cuenta eso de los 2..0v. al hacer los cálculos.(La matemática es fabulosa, snif...snif, no para mí)
Giro insitu: P2 activa motor1 en un sentido y motor2 en el  otro. P1 se supone en descaso,(2,1 a 3v.

[Mario]

Algo asi http://www.rentron.com/ruf-bot.htm para que se ponga en perspectiva; aunque no manejarás RF, lo que indica HSEN lo puedes ver aquí.