Diseño de los módulos de electrónica de potencia para un prototipo de vehículo anfibio

Abstract

El presente trabajo desarrolla el diseño electrónico de los módulos de potencia para el control de un prototipo de vehículo anfibio. El diseño se divide en etapa de potencia, para el control de giro de los motores; circuito de protección, que monitorea la energía suministrada a cada motor de modo que podamos generar una señal si se presenta un incremento sustancial en la corriente que alimenta a cada motor; circuito de detección de nivel de agua, ya que es un diseño electrónico para un prototipo de vehículo anfibio se consideró implementar una etapa que detecte la transición de tierra a agua; y etapa de control, para comandar a los motores y verificar el correcto funcionamiento de los módulos, así como también para generar las señales necesarias para poder realizar las pruebas y medir los voltajes en las entradas y salidas de cada módulo. La etapa de potencia fue diseñada utilizando puentes H para controlar el sentido de giro de cada motor. Adicionalmente, cada puente H presenta una salida indicadora de exceso de corriente, para ello se implementó una resistencia de un valor muy pequeño en serie con el motor que a medida que aumente la corriente, el nivel de tensión en la resistencia también aumenta y se puede comparar con una referencia. El circuito de protección toma los valores de las resistencias indicadoras de exceso de corriente en los motores para luego compararlos con un voltaje de referencia que en este caso viene dado por un diodo. Para la comparación se usó una configuración con amplificadores operacionales. A su vez, este módulo cuenta con un circuito detector de batería baja que genera un cambio de nivel lógico si se detecta que el voltaje en la batería disminuyó considerablemente. El módulo de detección del nivel de agua aprovecha la conductividad del agua para inducir una corriente pequeña, la cual al ser amplificada y debidamente acondicionada a niveles lógicos puede ser usada por un circuito digital. Finalmente, durante las pruebas finales se utilizó un microcontrolador ATmega 8 para controlar el sentido de giro de los motores mediante los puentes H.