Control De Velocidad Con Pwm

Prof: Bolaños D Electrónica

Control de motores de CC
Control por modulación de ancho de Pulso (PWM)
(versión 1-8-11) Aportes propios y de Internet

Uno de los problemas más fundamentales de la robótica es el control de la velocidad del motor de corriente continua. El método más común de control de velocidad se conoce como PWM o modulación por ancho de pulso. La Regulación por Ancho dePulso de un motor de CC está basada en el hecho de que si se recorta la CC de alimentación en forma de una onda cuadrada, la energía que recibe el motor disminuirá de manera proporcional a la relación entre la parte alta (tiempo en 1) y la parte en baja (tiempo en 0) del ciclo de la onda cuadrada. Controlando esta relación se logra variar la velocidad del motor de una manera bastante aceptable. Elsiguiente diagrama muestra las formas de onda en el caso de 10%, 50% y 90% de la señal propuesta.

La siguiente figura muestra como sería esto en término de la energía entregada al motor y la velocidad del mismo:

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Prof: Bolaños D Electrónica Estas señales se envían al motor a una determinada frecuencia. El resultado final del proceso de PWM es que la potencia total enviada al motor se puedeajustar desde x % ciclo de trabajo a casi 100% del ciclo de trabajo) con un buen rendimiento y un control estable. Mientras que muchos diseñadores utilizan un microcontrolador para generar las señales necesarias PWM, el circuito con un 555 que se explica es muy útil para muchas aplicaciones y para comprender el concepto. El temporizador 555 en el circuito de PWM está configurado como un osciladorastable Debe quedar claro que siempre deberemos usar alguna interfaz entre en circuito del 555 y el motor que deseamos manejar, la razón principal es la corriente requerida por el motor, sobre todo con carga mecánica en su eje. También podemos necesitar adaptar tensiones. Ejemplos de circuitos El primer circuito —con el MOSFET de potencia BUZ11— permite controlar motores medianos y grandes, hasta10 A de corriente. El segundo circuito —con el transistor 2N2222A— es para motores pequeños, que produzcan una carga de hasta 800 mA. Otros TBJs que podemos emplear son TIP41 o 2N3055.

En ambos circuitos podemos notar las siguientes características, el capacitor de 470uf tiene la función de bypass, es decir el motor produce fluctuaciones en la tensión de la alimentación cuando funciona, estasfluctuaciones afectan a la electrónica de control (555), el capacitor tendería a disminuir esas fluctuaciones. Si esto no lo soluciona, se debería pensar una alimentación alternativa para el motor. Notemos también que el motor se encuentra en el colector (TBJ) o drain (MOSFET), con lo cual la señal de salida del 555 es invertida. No pasaría esto si el motor se encuentra en el emisor (TBJ) o ensource (MOSFET). Los diodos aíslan el tiempo de carga del de descarga del capacitor de oscilación del 555 y permiten regular con un solo potenciómetro TON y TOFF en forma opuesta, cuando aumenta uno disminuye el otro. 2

Prof: Bolaños D Electrónica Como se menciono anteriormente, el 555 esta configurado en astable, cuyo circuito es:

Podríamos imaginar que R2 la reemplazamos con un potenciómetro(descartamos la influencia de los diodos)

El potenciómetro lo podemos pensar como:

RP = a . RP + b . RP
Donde siempre:

(RP representa el valor total del potenciómetro)

a+b=1

(ó 100% )

De este modo las fórmulas de los tiempos t1 y t2 quedarían:

t1 = 0,693 . ( R1 + a . RP) . C t2 = 0,693 . b . RP . C
La fórmula de frecuencia es la misma antes vista donde R2

= RP
3Prof: Bolaños D Electrónica RECOMENDACIONES PARA LA ELECCION DE LA FRECUENCIA La frecuencia debe ser suficientemente alta para que: No provoque ruido audible, o sea mayor a 15...20 KHz No se anule la corriente en el motor. Puede pasar en motores chicos, en los grandes por la gran inductancia propia del motor no es importante. También se puede solucionar agregando inductor en serie con el motor. A...