Electrónica: Alimentación y Monitorización¶

Visión General¶

El sistema de alimentación se diseña como una unidad que reutiliza componentes disponibles y cumple los requisitos de alimentación y monitorización del sistema. La batería está en configuración 2p3s (2 celdas en paralelo × 3 conjuntos en serie) con un BMS (Battery Management System) para protección y balanceo.

Requisitos¶

Alimentación¶

Tensión	Componentes
12.6V (batería directa)	Motores ESC
5V (vía BUCK)	Raspberry Pi, sensores
3.3V (vía Raspberry)	Algunos sensores

Protección (BMS)¶

Protección contra picos de tensión
Equilibrado de carga entre celdas (carga y descarga)
BMS utilizado: 3S40A 12.6V Rev2.3 (soporta 3S, 12.6V a 0V)

Monitorización¶

Medir tensiones en 4 puntos independientes del BMS
Medir corriente total del sistema
Monitorizar equilibrado de carga

Diseño¶

Componentes¶

Componente	Función
6× celdas de iones de litio	Almacenamiento (recicladas, config. 2p3s)
BMS 3S40A 12.6V	Protección y balanceo
INA3221	Monitor de tensión de 3 canales (I2C), rango 0–26V, error ≤0.25%
INA226	Monitor de corriente y potencia (I2C), 16 bits, hasta 36V
LM2596 DC-DC (BUCK)	Transformador de nivel 12.6V → 5V ajustable
Display batería 3S	Indicador visual del estado de carga

Alternativas evaluadas para monitorización¶

Se evaluaron tres configuraciones:

Arduino Nano: Suficientes canales ADC pero requiere protocolo de comunicación con la RPi y divisores de tensión (factor ½ y ⅓). Descartado por complejidad.
2× INA (INA3221 + INA226): INA3221 para 3 canales de tensión, INA226 para corriente. Interfaz I2C sencilla. ✅ Seleccionado
1× INA3221 (3 canales): Un solo sensor para todo. Descartado por interferencia mutua y pérdida de precisión en canal de doble funcionalidad.

Diseño lógico final¶

Batería 2p3s ──► BMS ──┬──► 12.6V ──► Motores ESC
                       │              ──► BUCK ──► 5V ──► RPi, sensores
                       │
                       ├──► INA3221 (tensión 3 canales, I2C 0x41)
                       └──► INA226 (corriente, I2C 0x44)

Esquema lógico general de alimentación

Configuración I2C de los sensores¶

Sensor	Dirección	Configuración necesaria
INA3221	0x41	Conectar pin A0 a Vs (sin soldar)
INA226	0x44	Eliminar punto soldadura en pin A1 + agregar punto entre pin U y Vcc

Esquemático definitivo de sensorización

Construcción¶

Batería¶

Distribución de celdas en configuración 2×3
Conexiones 2p3s con cables gruesos de potencia
Conexión del BMS entre cada par de celdas
Acabado con malla cubre cables, bridas y pegamento termofusible
Ubicación: Centrada en el piso inferior del chasis (mayor estabilidad por distribución de peso)

Componentes de la batería

Batería construida: Celdas + BMS + conexiones

Pruebas¶

Prueba de potencia¶

Consumo estimado del sistema: ~230W (motores ~100W × 2, Raspberry ~10W, resto menor).

Se conectaron 4 resistencias de 50W en paralelo directamente a la batería, verificando >200W de potencia estable.

Prueba de sensores INA¶

✅ INA3221: Medición de tensión correcta en los 3 canales
✅ INA226: Medición de corriente correcta
❌ INA3221: Medición de corriente no satisfactoria (motivo por el que se usa INA226 para corriente)

Componentes instalados¶

ID	Componente
1	INA226
2	INA3221
3	BMS
4	Medidor de carga
5	BUCK (transformador de nivel)
6	Interruptor de encendido
7	Placa distribuidora 12.6V
8	Clema de carga

Componente batería y conexionado completo

Distribución de alimentación¶

Piso inferior: Batería centrada, INA's, BMS, BUCK, placa 12.6V
Piso superior: Placa de distribución de 5V para todos los componentes excepto la RPi
RPi: Alimentación directa desde BUCK vía USB-C

Batería instalada en el piso inferior del chasis